ES2255545T3 - Valvula para el control de fluidos. - Google Patents

Abstract

Una válvula para el control de fluidos con una tubería de admisión (7) y una tubería de fuga de aceite (8), que permanece correspondientemente conectada con una cámara de presión (6), y con un elemento de pistón (3, 4), que se puede desplazar mediante un elemento de control (2), y que abre y/o cierra un primer conducto (10) entre la tubería de admisión (7) y la cámara de presión (6), caracterizada porque el elemento de pistón (3, 4) muestra un asiento (10) y un elemento deslizante (3c), que se sitúa de manera inmediatamente adyacente al asiento del elemento de pistón, para el control del primer conducto, y con un elemento deslizante (4a) en el pistón (4) del elemento de pistón (3, 4) para el control del segundo conducto unido a la tubería de fuga de aceite, donde el elemento deslizante (3c) muestra una longitud de movimiento (h2) para abrir el primer conducto (10), que es mayor o igual que una longitud de movimiento (h1) del elemento deslizante (4a), para cerrar el segundo conducto.

Description

Válvula para el control de fluidos.

La invención trata de una válvula para el control de fluidos, de acuerdo con el género de la reivindicación de patente 1. Se conoce una válvula por la EP-0477400, en la que se coloca de forma movible, en un orificio de paso de la caja de válvula, un pistón de accionamiento de un elemento de válvula en una parte del orificio de paso con un diámetro reducido. Un pistón grande movible mediante un piezo-actuador se sitúa en una parte del orificio de paso con un diámetro amplio. Entre los dos pistones se conforma una cámara de presión hidráulica rellenada con un agente de presurización, de modo que se produce una transmisión hidráulica de un movimiento del piezo-actuador. Es decir, si el pistón grande se mueve mediante el piezo-actuador, por un itinerario determinado, el pistón de accionamiento del elemento de válvula efectúa un movimiento ampliado en la relación de transmisión del diámetro del pistón, pues el pistón del piezo-actuador muestra una superficie amplia a modo de pistón de accionamiento del elemento de válvula.

En las válvulas de este tipo también se utilizan válvulas de control 3/2, como por ejemplo se ofrece en la US 5,738,075. Las válvulas de control 3/2 de este tipo pueden conformarse como válvulas distribuidoras o válvulas asiento-asiento. Con esto, por ejemplo la presión de un rail se guía, mediante un pistón controlable, por una cámara de presión y un pistón de transmisión, hasta una cámara de control, desde la que se inyecta combustible en la cámara de combustión. Con esto, la cámara de presión, en estado no accionado, se une a una tubería de fuga de aceite, de modo que, en la cámara de presión, domina la presión de fuga. En la conmutación de la válvula de control 3/2, sin embargo, independientemente del tipo de válvula (Válvula distribuidora o válvula asiento-asiento), se produce, durante poco tiempo, una unión entre la zona de alta presión y la zona de fuga. Como resultado, se genera un denominado bombeo de desviación en la tubería de fuga de aceite. Por ello, se impide la descarga de la cámara de control de la válvula hasta que la válvula haya hermetizado la abertura hacia la zona de alta presión.

Se conoce una válvula según el término genérico de la reivindicación 1 por la DE-A-19 716 221.

Ventajas de la invención

La válvula acorde a la invención para el control de fluidos con las características señaladas en la reivindicación de patente 1 tiene la ventaja de que un bombeo de desviación de este tipo no presenta ninguna tubería de fuga de aceite. Esto se evita mediante una inserción de un elemento deslizante en el asiento de la válvula de control. El elemento deslizante se sitúa, así, en la dirección de la abertura, inmediatamente antes de la zona del pistón, con la que se coloca el pistón en el asiento de la válvula. Esto posibilita, independientemente del recorrido del movimiento del elemento deslizante, una abertura retrasada del conducto entre la tubería de admisión y la cámara de presión, pero también un cierre inmediato del conducto entre la tubería de admisión y la cámara de presión. Con esto, se puede asegurar, en cada momento de la conmutación de la válvula de control, que no existe ninguna conexión entre el canal de admisión y la tubería de fuga de aceite. El recorrido de movimiento del pistón hacia la abertura de la unión entre el canal de admisión y la cámara de presión, es, debido a la previsión del elemento deslizante, al menos igual, y preferiblemente mayor que un recorrido de movimiento hacia el cierre y/o abertura de un conducto entre la cámara de presión de la válvula de control y la tubería de fuga de aceite. Así, se puede impedir ventajosamente el bombeo de desviación en la tubería de fuga de aceite. De una manera también ventajosa, no se vuelve a impedir, en la conmutación de la válvula de control, la descarga de la cámara de control, pues, a causa del elemento deslizante, se produce inmediatamente una hermetización en la zona de alta presión.

De una forma especialmente ventajosa, el elemento deslizante del pistón se conforma en forma cilíndrica. Por ello, se consigue, por un lado, una fabricación sencilla del elemento deslizante y, por otro lado, se facilita, así, una estructura global sencilla de la válvula de control.

De una manera ventajosa, el pistón de la válvula de control se acondiciona en dos piezas. Así, se puede realizar una válvula distribuidora con una cámara de presión situada en medio. De una manera especialmente ventajosa, la válvula de control se constituye, así, a modo de válvula de equilibrio de fuerzas. Así, el diámetro guía del asiento de la válvula se corresponde con el diámetro del elemento deslizante.

De una manera también ventajosa, el pistón de la válvula de control se conforma en una sola pieza. Así, puede utilizarse una válvula distribuidora 3/2 a modo de válvula de salida.

Preferiblemente, la válvula para el control de fluidos se conforma a modo de válvula distribuidora 3/2 o de válvula asiento-asiento 3/2.

Globalmente, se puede conseguir, con la válvula acorde a la invención, una función definida de una válvula de control sin bombeo de desviación desde la zona de entrada de alta presión en la tubería de fuga de aceite. Mediante la variación de las longitudes de movimiento y/o recorridos de movimiento para el cierre/abertura de la unión con la tubería de fuga de aceite, se puede optimizar el recubrimiento del elemento deslizante del fuga de aceite.

Con esto, dependiendo del objeto de aplicación, se puede formar una proporción de deslizamiento óptima a partir de las longitudes de movimiento correspondientes. Con esto, el recubrimiento debería escogerse de tal modo que no se produjera ningún retraso significativo de la válvula, aunque se asegure que no va a producirse ningún bombeo de desviación en la tubería de fuga de aceite.

Gráficos

En los gráficos se representan dos ejemplos de ejecución de la invención. Los ejemplos de ejecución se explican más detalladamente en la siguiente descripción. Se muestra:

Figura 1: Una vista en corte esquemática de una válvula de inyección de carburante, de acuerdo con un primer ejemplo de ejecución de la presente invención, y;

Figura 2: Una vista en corte parcial esquemática de una válvula de inyección de carburante, de acuerdo con un segundo ejemplo de ejecución de la presente invención.

Descripción de los ejemplos de ejecución

En el ejemplo de ejecución representado en la Figura 1 se encuentra la aplicación de la válvula acorde a la invención en un inyector Common Rail reforzador de presión. La válvula acorde a la invención se conforma, así, como una válvula de control de distribución 3/2.

En la Figura 1 se representa una válvula de inyección de carburante acorde a un primer ejemplo de ejecución de la presente invención. Con esto, la válvula de inyección de carburante incorpora la válvula de control 3/2 1. La válvula de control 1 está compuesta por un elemento de control 2, así como por un primer pistón 3 y un segundo pistón 4. A modo de elemento de control se puede emplear, por ejemplo, un controlador magnético conocido o actuador piezo-eléctrico conocido.

El primer pistón 3 consta de varias secciones de pistón de la 3a a la 3e. Una primera sección del pistón 3a se conforma cilíndricamente, y está unida al elemento de control 2. Ahí se conecta una segunda sección del pistón 3b, que se conforma de manera cóncava, y, en una posición apropiada del pistón 3, abre un primer conducto 10 en el asiento de válvula. A la segunda sección del pistón 3b le sigue la tercera sección del pistón, conformada como un elemento de control 3c. La tercera sección del pistón 3c se sitúa directamente en el asiento de válvula y/o en el primer conducto 10. Además, el pistón 2 incorpora otra sección del pistón, la cuarta, 3d, extendida, así como una quinta sección del pistón 3e cilíndrica. La quinta sección del pistón 3e se conecta con una cámara de presión 6 situada entre el primer pistón 3 y el segundo pistón 4.

El segundo pistón 4 consta de un elemento de control 4a, así como un cuerpo base 4b. En el estado no activado de la válvula de control 1, el pistón 4 se mantiene en la posición abierta mediante un resorte 9, de modo que un segundo conducto 5 permanece abierto entre la cámara de presión 6 y una tubería de aceite de fuga 8. Así, la presión de fuga domina en la cámara de presión 6, en el estado no activado.

En la válvula de control 1 representada en la Figura 1, un diámetro guía d_{1} del primer pistón 3 es igual que un diámetro de deslizamiento d_{2} del segundo pistón 4. Con esto, la válvula de control 1 se conforma como una válvula de equilibrio de fuerzas.

Además, la cámara de presión 6 está conectada, por una tubería 19, con un pistón propulsor 11. El pistón propulsor 11 conformado con varias etapas, se mantiene, mediante un muelle de retroceso 12, en su posición de salida, y se une, con su diámetro reducido, a una cámara de control 15. La cámara de control 15 se rellena con carburante mediante una válvula de relleno 13 y una tubería de carburante. El carburante se descarga por un inyector 16 pretensado mediante un resorte 17, en una cámara de combustión no representada.

A continuación se describe el modo de acción de la válvula de inyección de carburante. Al accionar el elemento de control 2, el pistón 3 se desplaza hacia delante, hacia la cámara de presión 6 de su asiento de válvula. Al abrir el asiento, sin embargo, no se establece inmediatamente una conexión entre la tubería de admisión 7 del rail y la cámara de presión 6, sino que se debe superar primero una altura de deslizamiento h_{2} del elemento de deslizamiento 3c antes de que se establezca esta conexión. A causa del movimiento del pistón 3 hacia la cámara de presión 6, se cierra el pistón 4 en contra de la fuerza del muelle del resorte 9. Así, se debe superar una longitud de movimiento h_{1} del elemento deslizante 4. Como, de acuerdo con la invención, la longitud de movimiento h_{2} del elemento deslizante 3c es mayor o, al menos, igual que la longitud de movimiento h_{1} del pistón 4, se asegura, con esto, que no se efectúa ninguna unión entre la tubería de admisión 7, en la que domina la presión alta, y la tubería de fuga de aceite 8.

Una vez el pistón 3 ha cubierto la longitud de movimiento h_{2} hacia la cámara de presión 6, la cámara de presión 6 está conectada con la tubería de admisión de alta presión 7, de modo que se presenta una presión alta en el pistón propulsor 11 en contra de la fuerza del resorte de retroceso 12. Esta presión alta se transmite, como consecuencia del diámetro diferente del pistón propulsor 11, en la cámara de control 15 rellenada con carburante. Así, se sobrepasa la fuerza del resorte 17 que incide en la cabeza de presión 18 prevista en el inyector 16, y el carburante se inyecta en la cámara de combustión no representada.

Al retroceder la válvula de control 1, se interrumpe inmediatamente, debido a la longitud de movimiento del elemento deslizante 3c, la conexión entre la tubería de admisión 7 y la cámara de presión 6, mientras que el segundo conducto 5 permanece cerrado por el elemento de control 4a, debido a la presión alta existente en la cámara de presión 6. Una fuerza del muelle del resorte 9 supere la presión de la cámara de presión 6, el elemento deslizante 4a del pistón 4 abre el conducto 5, de modo que se abre una conexión entre la cámara de presión 6 y la tubería de fuga de aceite 8.

Con esto, siempre se asegura que haya una función definida de la válvula de control 1, tanto en la abertura como en el cierre, sin que se produzca un bombeo de desvío desde la cámara de presión 6 a la tubería de fuga de aceite 8. Mediante la inserción del elemento deslizante 3c en la dirección de la abertura de la propia sección de la abertura 3d del pistón 3, se pueden eliminar, con esto, las desventajas presentadas en el estado de la técnica. Además, se puede optimizar, mediante la proporción de deslizamiento h_{2}/h_{1}, un recubrimiento del pistón 4, según la aplicación. Generalmente, se prolonga el recubrimiento (h_{2}-h_{1}) (es decir, es mayor que 0), para garantizar que no se produce ningún bombeo de fuga de aceite.

En la Figura 2 se representa un segundo ejemplo de ejecución de una válvula acorde a la invención para el control de fluidos. Esta válvula de control 1, asimismo, puede utilizarse en una válvula de inyección de carburante. Como la válvula de inyección de carburante del segundo ejemplo de ejecución, en comparación con el primer ejemplo de ejecución, sólo muestra variaciones en la válvula de control, las otras partes de la válvula de inyección de carburante no se han mostrado en la Figura 2 ni en la siguiente descripción, pues éstas se conforman exactamente igual que en el primer ejemplo de ejecución. Además, en el segundo ejemplo de ejecución se utilizan, para las mismas piezas, los mismos símbolos de referencia que en el primer ejemplo de ejecución.

La válvula de control 1 del segundo ejemplo de ejecución sólo muestra, en contraposición al primer ejemplo de ejecución, un pistón 3. El pistón incorpora varias secciones de pistón 3a a 3e. El pistón 3 muestra, asimismo, una primera sección del pistón cilíndrica 3a, y una segunda sección del pistón 3b, que se forma de manera cóncava. A la segunda sección del pistón 3b se le une un elemento deslizante 3c, que se encuentra inmediatamente en el asiento de válvula. Además, el pistón 2 incorpora una cuarta sección menguante del pistón 3d, así como una quinta sección del pistón 3e, en forma cilíndrica, que permanece en conexión con un elemento de control 2. El pistón 3 se sitúa parcialmente en una cámara de presión 6, y abre/cierra la conexión entre una tubería de admisión 7 de un rail y un pistón propulsor (no representado) conectado con la cámara de presión 6 por una tubería 19. Además, la válvula de control 1 incorpora también una tubería de fuga de aceite 8.

El modo de acción de la válvula de control 1, de acuerdo con el segundo ejemplo de ejecución, es como sigue. Cuando se acciona el elemento de control, el pistón 3 avanza hacia el elemento de control 2. Así, la cuarta sección del pistón menguante 3d se levanta del asiento del pistón en el primer conducto 10. Como, sin embargo, el elemento deslizante 3c sigue directamente a la conexión de la segunda sección del pistón 3b, no se abre la conexión 10 entre la tubería de admisión de presión alta 7 y la cámara de presión 6 hasta que el borde exterior a la segunda sección del pistón 3b, del elemento deslizante 3c, se ha visto sobrepasado en el asiento de válvula 10.

Puesto que, como se representa en la Figura 2, la longitud de movimiento h_{2} del elemento deslizante 3c es mayor que la longitud de movimiento h_{1} prevista en el segundo conducto 5 entre la primera sección del pistón 3a y la segunda sección del pistón 3b, se garantiza que la conexión entre la cámara de presión 6 y la tubería de fuga de aceite 8 se cierra antes de que la conexión se abra por el primer conducto 10 entre la tubería de admisión 7 y la cámara de presión 6. Al cerrarse la válvula de control 1, se cierra, en primer lugar, la conexión entre la tubería de admisión 7 y la cámara de presión 6, antes de que se abra el conducto 5 entre la cámara de presión 6 y la tubería de fuga de aceite 8.

Con esto, también en el segundo ejemplo de ejecución acorde a la invención se evita de una forma segura, en la conmutación de la válvula de control 1, un bombeo de desviación en la tubería de fuga de aceite 8. Además, fin con el que se vaya a usar, se puede ajustar el recubrimiento deseado (h_{1}-h_{2}) por la proporción de longitud de movimiento h_{2} del elemento deslizante con respecto a la longitud de movimiento h_{1} en el segundo conducto 5.

La descripción anterior de los ejemplos de ejecución de acuerdo con la invención sólo es válida con fines ilustrativos, y no con fines de limitación de la invención.

Claims (7)

1. Una válvula para el control de fluidos con una tubería de admisión (7) y una tubería de fuga de aceite (8), que permanece correspondientemente conectada con una cámara de presión (6), y con un elemento de pistón (3, 4), que se puede desplazar mediante un elemento de control (2), y que abre y/o cierra un primer conducto (10) entre la tubería de admisión (7) y la cámara de presión (6), caracterizada porque el elemento de pistón (3, 4) muestra un asiento (10) y un elemento deslizante (3c), que se sitúa de manera inmediatamente adyacente al asiento del elemento de pistón, para el control del primer conducto, y con un elemento deslizante (4a) en el pistón (4) del elemento de pistón (3, 4) para el control del segundo conducto unido a la tubería de fuga de aceite, donde el elemento deslizante (3c) muestra una longitud de movimiento (h_{2}) para abrir el primer conducto (10), que es mayor o igual que una longitud de movimiento (h_{1}) del elemento deslizante (4a), para cerrar el segundo conducto.

2. La válvula para el control de fluidos, según la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento deslizante (3c) se conforma cilíndricamente.

3. La válvula para el control de fluidos, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el elemento del pistón incorpora un pistón (3) y un segundo pistón (4).

4. La válvula para el control de fluidos, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el elemento del pistón (3) se conforma en una sola pieza.

5. La válvula para el control de fluidos, según una de las reivindicaciones hasta la 4, caracterizada porque la válvula se conforma como una válvula distribuidora 3/2.

6. La válvula para el control de fluidos, según una de las reivindicaciones de la 1 a la 4, caracterizada porque la válvula se conforma como una válvula asiento-asiento 3/2.

7. La válvula para el control de fluidos, según una de las reivindicaciones de la 1 a la 6, caracterizada porque la válvula se conforma como una válvula de equilibrio de fuerzas.