ES2248968T3 - Valvula para unidades de potencia hidraulicas. - Google Patents
Valvula para unidades de potencia hidraulicas.Info
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Abstract
LA INVENCION SE RELACIONA CON UNA VALVULA PERFECCIONADA (10,12) PARA UNIDADES ELECTRICAS HIDRAULICAS (1), CONCRETAMENTE PARA ELEVADORES, MONTACARGAS Y SIMILARES. LAS VALVULAS SE CARACTERIZAN POR CONTAR EN EL CUERPO DE LA VALVULA (10,12) CON UNA SERIE DE ORIFICIOS PEQUEÑOS (32,33) A TRAVES DE LOS CUALES SE HACE PASAR EL FLUIDO. LOS ORIFICIOS PUEDEN SER DE SECCION RECTANGULAR O CIRCULAR.
Description
Válvula para unidades de potencia hidráulica.
La invención se refiere a una unidad de potencia
hidráulica mejorada, especialmente para ascensores, montacargas y
similares. Más específicamente, la invención se refiere a una unidad
que tiene válvulas que permiten una reducción significativa del
ruido de las unidades de potencia hidráulicas en los equipos
anteriormente mencionados.
La unidad de potencia hidráulica es actualmente
el factor clave en lo que a ruido se refiere en los ascensores.
Este tipo de problema es especialmente molesto en el caso de
unidades de potencia situadas cerca de dormitorios, salones, o en
estructuras tales como hoteles, hospitales, etc.
Estudios realizados han mostrado que el ruido
procedente de este tipo de equipos se debe fundamentalmente a la
bomba cuando el ascensor sube, o a la cavitación del aceite en la
válvula de corredera cuando el ascensor está subiendo o
bajando.
A la vista de lo anterior, la solicitante ha
buscado una solución que redujera significativamente las emisiones
de ruido procedentes de la unidad de potencia hidráulica.
El propósito principal de la invención es
proporcionar una unidad hidráulica mejorada que reduzca el ruido
producido por la cavitación y por la turbulencia del aceite durante
el funcionamiento.
Otro propósito de la invención, al menos en las
realizaciones preferidas, es proporcionar una solución que permita
confinar el ruido de la bomba al interior de la caja o armario.
Estos y otros resultados se obtienen de acuerdo
con al menos la realización preferida de la invención, que propone
una solución técnica que reduce la probabilidad de la cavitación
del aceite cuando pasa a través de la propia válvula, así como una
solución técnica para la insonorización de la parte interna del
alojamiento de la válvula.
Diversas construcciones de válvulas se describen
en los documentos DE-U-8311997.3,
US-A-3813079,
US-A-3908698,
US-A-4617963,
US-A-4024891 y JP7301201.
De acuerdo con la invención, se proporciona una
unidad de potencia hidráulica tal como se reivindica en la
reivindicación 1.
El tamaño, número y forma concreta de las
aberturas en las paredes laterales del cuerpo de la válvula
dependerá de la aplicación concreta, como se explicará después. Sin
embargo, lo que es importante es que el diámetro efectivo de las
aberturas debe ser tan pequeño como sea posible, reduciendo con
ello el número de Reynolds del flujo a través de las mismas, sin
comprometer el comportamiento hidráulico del aparato en el que se
utiliza la válvula. En general, el tamaño óptimo de la abertura se
determinará mediante un estudio específico y se verificará
empírica-
mente.
mente.
Las aberturas en el cuerpo de la válvula pueden
ser ranuras que tienen generalmente forma rectangular, circular, e
incluso alguna otra forma. Sin embargo, las ranuras y los agujeros
circulares son las que se pueden fabricar más fácilmente. Como se
ha mencionado anteriormente, la forma concreta de la válvula y el
número y forma de las aberturas variará con la función de la bomba
dentro de la unidad de potencia hidráulica. Las ranuras pueden
tener una anchura diferente y los agujeros circulares un diámetro
diferente dependiendo del caudal. Preferiblemente, las ranuras
tienen una anchura de hasta alrededor de 7 mm y los agujeros un
diámetro de hasta alrededor de 5 mm. En aplicaciones típicas con
caudales típicos, una ranura rectangular puede tener una anchura de
entre 1 y 5 mm, dependiendo del caudal, y preferiblemente de entre
2 y 4 mm. Un agujero circular puede tener un diámetro de entre 1 y 3
mm, preferiblemente de entre 1 y 2 mm, y más preferiblemente de
entre 1,2 y 1,7 mm.
El grosor de las paredes laterales de la válvula
debe ser, preferiblemente, tan delgado como sea posible sin
comprometer la resistencia de la válvula.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, la válvula de control estará contenida en un
compartimiento insonorizado. La insonorización de dicho
compartimiento, de acuerdo con la invención, se realizará,
preferiblemente, mediante la utilización de láminas acolchadas de
material insonorizante.
A continuación se describirán, a título de
ejemplo, algunas realizaciones preferidas de la invención, con
referencia a los dibujos adjuntos en los que:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de una
unidad de potencia hidráulica de acuerdo con la invención;
- la figura 2 es una vista en perspectiva del
conjunto de válvulas de la unidad de potencia de la figura 1;
- la figura 3 es un diagrama esquemático de la
unidad de potencia de la figura 1;
- la figura 4 es una sección transversal de una
realización de una válvula para uso en una unidad como la descrita
en las figuras 1 a 3;
- la figura 5 es una sección transversal de una
segunda realización de una válvula para uso en una unidad como la
descrita en las figuras 1 a 3; y
- la figura 6 es una vista de conjunto de la
unidad de potencia de la figura 1.
La figura 1 de los dibujos adjuntos muestra una
unidad de potencia hidráulica, indicada en conjunto por la
referencia numérica 1, que comprende una bomba 3, un motor 4, un
tanque 5 y un bloque de válvulas 6, todo ello dentro de un armario
2.
El bloque de válvulas 6 se muestra con mayor
detalle en la figura 2, que muestra una válvula de control 7 para
controlar una válvula de arranque (no mostrada), y una válvula de
solenoide 8 para controlar una válvula de retención (no mostrada)
que están ambas construidas de acuerdo con las enseñanzas de la
invención.
La figura 3 muestra un diagrama esquemático de la
unidad de potencia 1 de la invención, con el bloque de válvulas 6
mostrado en sección transversal. En concreto, esta figura muestra
el paso del aceite desde la unidad motor 4 - bomba 3 a un pistón 9
a través del bloque de válvulas 6.
Las diversas fases del movimiento del ascensor
(arranque, aceleración, funcionamiento a velocidad constante,
frenado, enrasado con el piso, parada) se controlan, básicamente,
mediante una válvula de arranque 10, una válvula de frenado 11 y
una válvula de retención 12. La válvula de arranque 10 y la válvula
de retención 12 se construyen de acuerdo con la invención. Se ha
encontrado que durante el funcionamiento el ruido generado durante
la subida del ascensor procede, principalmente, de la válvula de
arranque 10 y durante la bajada de la válvula de retención 12.
A continuación se realizará una descripción,
solamente a título de ejemplo y con referencia a las figuras 3, 4 y
5, del funcionamiento de la unidad de potencia, pero dicha
descripción no limitará de ningún modo el alcance de protección de
la invención en la que válvulas modificadas pueden utilizarse,
evidentemente, en una unidad de potencia diferente.
Cuando el ascensor sube, existe una primera fase
de arranque durante la que se suministra energía al motor 4 y a una
válvula de solenoide 13. La válvula de solenoide 8 está desactivada
y la válvula de control 7 está abierta.
Se suministra energía al motor 4, que envía
aceite del tanque 5 al bloque de válvulas 6. Se abre una válvula 15
y la válvula 10 se abre ya que el aceite que contiene la cámara 17
de la misma se descarga en el tanque 5 a través de la válvula de
control 7 abierta, y el aceite recircula desde la bomba 3 al tanque
5.
A continuación se activa la válvula de solenoide
13, creando una baja presión que permite que se abra la válvula 18;
el aceite contenido en la cámara 19 de la válvula 18 se descarga en
el tanque 5 a través de la válvula de solenoide 13.
Para aumentar la duración de la fase de arranque,
pueden realizarse ajustes en la válvula de control 7 para reducir
el diámetro de un regulador 20.
Cuando el ascensor acelera durante la subida, se
suministra energía al motor 4 y se activa la válvula de solenoide
13. La válvula de solenoide 8 está desactivada y la válvula de
control 7 está cerrada.
El aceite procedente de la bomba 3 pasa a través
de un conducto 21 y cierra la válvula 7; el aceite pasa a través de
un regulador ajustable 20 y alcanza la cámara 17 de la válvula 10.
Entonces la válvula 10 comienza a cerrarse y proporciona presión a
la unidad de válvulas 6. En esta condición, el aceite continúa
circulando parcialmente hacia el tanque a través de la válvula 10,
y más en concreto circula a través de las ranuras 32 del cuerpo de
la válvula.
Cuando la presión aumenta, la válvula 12 se abre
superando la presión del aceite la fuerza del muelle de la válvula
y la presión del equipo. El aceite alcanza entonces el pistón 9 y
el sistema comienza a acelerar.
Para aumentar la aceleración del ascensor durante
la subida, pueden aflojarse los tornillos de ajuste del regulador
20.
En funcionamiento a velocidad constante durante
la subida, se aplica energía al motor 4 y se activa la válvula de
solenoide 13. La válvula de solenoide 8 está desactivada, la válvula
de control 7 está cerrada y la válvula de solenoide 14 está
activada. La válvula de control 7 o la válvula de solenoide 14
mantienen la cámara 17 de la válvula 10 bajo presión de forma que
la válvula 10 se cierra completamente, y el aceite ya no retorna al
tanque 5. La válvula 18 y la válvula 12 se abren completamente, de
forma que el aceite se mueve hacia el pistón 9 sin impedimentos.
Debe destacarse que el cuerpo de la válvula 12 tiene una pluralidad
de agujeros 33 relativamente pequeños y un número (6) de agujeros 34
de mayor tamaño en un extremo del mismo. Estos agujeros permiten el
paso completo del flujo hidráulico sin caída de presión. Sin
embargo, el cuerpo de la válvula 12 puede, en ciertos casos,
construirse sin estos agujeros de mayor tamaño 34.
Para disminuir la velocidad durante la subida o
la bajada se proporciona un ajuste mediante el apriete del tornillo
23 de la válvula 18.
Para frenar durante la subida, se suministra
energía al motor 4, la válvula de solenoide 13 está desactivada, la
válvula de solenoide 8 está desactivada y la válvula de control 7
está cerrada. Como la válvula de solenoide 13 está desactivada, el
aceite pasa a través de ella hacia la cámara 19 de la válvula 18, de
forma que cierra la válvula 18. La válvula 10 comienza entonces a
abrirse debido al incremento de presión, y parte del aceite se
descarga hacia el tanque 5 a través de la válvula 10, lo que hace
que el sistema comience a frenar.
Para aumentar el frenado durante la subida (y
también durante la bajada), puede aflojarse el tornillo 25.
Durante la fase de nivelación con el piso durante
la subida, se suministra energía al motor 4, la válvula de
solenoide 13 está desactivada, la válvula de solenoide 8 está
desactivada y la válvula de control 7 está cerrada.
La válvula 18 se apoya contra el final de su
recorrido, pero el aceite continúa circulando a través de los
canales 50 proporcionados en la misma; la válvula 10 se abre
parcialmente de forma que parte del aceite procedente de la bomba 3
se descarga en el tanque 5 a través de las ranuras 32. El sistema
procede a realizar la nivelación con el piso.
Para aumentar la velocidad de nivelación durante
la subida (y también durante la bajada), se aprieta el
tornillo
24.
24.
Para parar en un piso durante la subida, no se
suministra energía al motor 4, la válvula de solenoide 13 está
desactivada y la válvula de control 7 está abierta. Debido a la
inercia, la cabina del ascensor continúa moviéndose hacia arriba
durante unas pocas décimas de segundo. Entonces, debido a la
presión sobre el pistón 9, la válvula 12 se cierra y la cabina se
para en el piso.
Durante la fase de bajada, durante la
aceleración, no se suministra energía al motor 4, la válvula de
solenoide 13 está activada, la válvula de solenoide 8 está activada
y la válvula de control 7 está abierta. Puesto que la válvula de
solenoide 8 está activada, permite que el aceite a presión mueva el
pistón de liberación 11, abriendo con ello la válvula 12. La
válvula de solenoide 13 está activada y permite que se abra la
válvula de corredera 18. La válvula de control 7 no está activada
permitiendo de este modo que se abra la válvula de corredera 10,
incrementando el flujo hacia abajo y haciendo que la cabina
acelere.
Para aumentar la aceleración durante la bajada,
un tubo Venturi 26 dispuesto en el conducto que sale del pistón de
liberación 11 puede reemplazarse por otro que tenga un diámetro
mayor, un ajuste que sólo se recomienda en el caso de un
funcionamiento irregular.
Para el movimiento a velocidad constante durante
la bajada, no se suministra energía al motor 4, la válvula de
solenoide 13 está activada, la válvula de solenoide 8 está activada
y la válvula de control 7 está abierta. En esta situación, la
válvula 18 y la válvula 10 están completamente abiertas, y la
válvula 12 está abierta de forma que mantiene una presión constante
en la cámara 27; para este fin, se proporciona una válvula de
solenoide 28 para eliminar cualquier exceso de presión.
Para aumentar la velocidad durante la bajada,
debe apretarse un tornillo 29.
Para frenar durante la bajada, no se suministra
energía al motor 4, la válvula de solenoide 13 está desactivada, la
válvula de solenoide 8 está activada y la válvula de control 7 está
abierta. Puesto que la válvula de solenoide 13 está desactivada,
hace que la válvula 18 y la válvula 10 cambien a sus posiciones de
cerrado, y el sistema comienza a frenar.
Para aumentar el frenado durante la bajada (y
también durante la subida) debe aflojarse el tornillo 25.
Durante la fase de nivelación con el piso durante
la bajada, no se suministra energía al motor 4, la válvula de
solenoide 13 está desactivada, la válvula de solenoide 8 está
activada y la válvula de control 7 está abierta. En esta situación,
la válvula 18 se apoya contra el final de su recorrido, pero el
aceite continúa circulando a través de los canales proporcionados
en la misma. El cierre de la válvula 18 produce una caída en la
presión, que hace que la válvula 10 se cierre también. El aceite se
descarga entonces más despacio en el tanque y el sistema procede a
realizar la nivelación con el piso.
Para aumentar la velocidad de nivelación durante
la bajada (y también durante la subida), debe apretarse el tornillo
24.
En el caso de parada en un piso durante la
bajada, no se suministra energía al motor 4, la válvula de
solenoide 13 está desactivada, la válvula de solenoide 8 está
desactivada y la válvula de control 7 está abierta. Puesto que la
válvula de solenoide 8 está desactivada, hace que el aceite se
descargue en una cámara 30 situada detrás del pistón de liberación
11. La descarga se produce a través del regulador 26, puesto que la
válvula 12 se cierra lentamente. La válvula 12 se cierra
completamente y el sistema se para.
Para aumentar la velocidad de cerrado de la
válvula 12 durante la bajada, el regulador 26 puede sustituirse por
otro que tenga un diámetro menor.
Como se muestra esquemáticamente en las figuras 4
y 5, las válvulas 10 y 12 se fabrican de tal forma que fuerzan al
fluido a pasar a través de finas aberturas en una pared del cuerpo
de la válvula durante ciertas fases de funcionamiento del sistema,
en concreto cuando las válvulas se están abriendo o cerrando o están
parcialmente abiertas o cerradas. En la figura 4, las aberturas
tienen forma de ranuras rectangulares 32, mientras que en la figura
5 las aberturas 33 son circulares. Las válvulas tienen,
generalmente, forma de copa con las aberturas realizadas en las
paredes laterales de las mismas. En el caso de un cuerpo de válvula
de 30-40 mm de diámetro, el grosor de la pared
puede ser, típicamente, de 2,5 mm.
En la realización de la figura 3, la válvula de
arranque 10 está dotada de ranuras 32 mientras que la válvula de
retención está dotada de agujeros circulares 33. Como se muestra en
la figura 5, el cuerpo de la válvula 12 está dotado de agujeros 34
de mayor diámetro en las proximidades de su extremo para permitir
el flujo del fluido a través de los mismos en su estado de
completamente abierta sin pérdidas significativas de presión.
Obviamente, la forma concreta de las aberturas no
se limita a las mostradas, ni tampoco su número. La ventaja del
flujo pasando a través de aberturas 32 ó 33 relativamente pequeñas
es que el fluido en la válvula 15 tiene un número de Reynolds X
menor y, por consiguiente, junto con un número de cavitación
\kappa, se reduce la probabilidad de comienzo de la propia
cavitación, con el resultado de una disminución del ruido. Sin
embargo, el tipo de válvula 10, 12 variará en cuanto al número y a
la forma de las aberturas, en función del caudal de la bomba 3. En
las tablas 1 y 2 siguientes se dan valores típicos para ranuras
horizontales y para agujeros circulares en válvulas de arranque 10
y de retención 12.
| Caudal de la bomba (l/min) | Número de ranuras (de 20 mm de longitud) | Anchura de las ranuras (mm) |
| 50-75 | 4 | 2 |
| 76-121 | 4 | 2 |
| 122-146 | 4 | 3 |
| 147-191 | 4 | 4 |
| 192-247 | 4 | 4 |
| Válvula de arranque de 40 mm de diámetro |
| Caudal de la bomba (l/min) | Número de agujeros | Diámetro de los agujeros (mm) |
| 50-75 | 70 | 1,2 |
| 76-121 | 70 | 1,2 |
| 122-146 | 58 | 1,5 |
| 147-191 | 58 | 1,5 |
| 192-247 | 58 | 1,7 |
| Válvula de retención de 40 mm de diámetro |
Los valores anteriores se han determinado
mediante estudios específicos y se han verificado empíricamente
para conseguir una reducción óptima del ruido sin comprometer el
comportamiento hidráulico del aparato, pero teniendo en mente la
flexibilidad técnica de los tamaños de las aberturas. Por ejemplo,
un diámetro de un agujero demasiado pequeño para caudales elevados,
aunque sea silencioso, puede conducir a un movimiento irregular del
ascensor.
Además, las válvulas 10, 12 se fabrican con
paredes delgadas para reducir las variaciones que dependen de la
temperatura en la viscosidad del aceite.
Finalmente, con referencia a la figura 6, la
unidad de potencia 1 se muestra con un compartimiento 36
insonorizado en el que se aloja la unidad de válvulas 6, estando
cubierto dicho compartimiento 36 con láminas acolchadas de material
absorbente del sonido o insonorizantes, para reducir aún más el
ruido de la unidad de potencia hidráulica. El compartimiento 36
puede dotarse de un panel de inspección para permitir el acceso a
la unidad de válvulas 6.
Descansando sobre la parte superior del
compartimiento 36 se encuentra el panel eléctrico 37, que en las
unidades de potencia hidráulica conocidas se encuentra en otra
parte de la máquina.
La presente invención se ha descrito solamente a
título de ejemplo de acuerdo con su realización preferida y no se
limita a la misma; se entiende que un experto en la materia puede
variarla y/o modificarla sin sobrepasar con ello el alcance de su
protección tal y como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Por ejemplo, en lugar de la válvula de control 7 que controla la
válvula de arranque 10, podría ponerse una válvula de
solenoide.
Claims (13)
1. Una unidad de potencia hidráulica para un
ascensor o un montacargas, incluyendo la unidad de potencia
hidráulica (1) un tanque (5), una bomba (3) y un bloque de válvulas
(6) que tiene una pluralidad de válvulas de carrete (10; 12) para
controlar selectivamente el flujo del fluido hidráulico entre un
pistón (9) y el tanque (5), caracterizada porque cada una de
las válvulas de carrete tiene un cuerpo en forma de copa con una
pared lateral delgada que incluye una pluralidad de pequeñas
aberturas (32; 33; 34) en la misma para el paso del fluido
hidráulico.
2. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con la reivindicación 1, en la que la pluralidad de válvulas de
carrete incluye una válvula de arranque (10) con una pluralidad de
aberturas (32) que tienen la forma de ranuras sustancialmente
rectangulares.
3. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con la reivindicación 2, en la que las ranuras tienen una anchura
de hasta 7 mm.
4. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con la reivindicación 3, en la que las ranuras tienen una anchura
de entre 1 y 5 mm.
5. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con la reivindicación 4, en la que las ranuras tienen una anchura
de entre 2 y 4 mm.
6. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la
pluralidad de válvulas de carrete incluye una válvula de retención
(12) con una pluralidad de aberturas (33; 34) que tienen forma
circular.
7. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con la reivindicación 6, en la que las aberturas tienen un diámetro
de hasta 5 mm.
8. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con la reivindicación 7, en la que las aberturas tienen un diámetro
de entre 1 y 3 mm.
9. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con la reivindicación 4, en la que las aberturas tienen un diámetro
de entre 1,2 y 1,7 mm.
10. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye
además un compartimiento insonorizado (36) en el que se aloja la
válvula de control.
11. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con la reivindicación 6, en la que el compartimiento insonorizado
incluye láminas de material absorbente del sonido o
insonorizantes.
12. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las
paredes laterales tienen un grosor de alrededor de 2,5 mm.
13. La unidad de potencia hidráulica de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la
pluralidad de válvulas de carrete incluye al menos una válvula de
carrete (12) que tiene una pared lateral con una pluralidad de
aberturas (33; 34) de distinto tamaño dispuestas de forma que las
aberturas mayores están próximas a un extremo del carrete.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| IT98RM000377A IT1299508B1 (it) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | Valvola perfezionata per centralina idraulica, in particolare per ascensori, montacarichi e simili |
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- 1998-06-10 IT IT98RM000377A patent/IT1299508B1/it active IP Right Grant
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1999
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