ES2274762T3 - Valvula de reciclaje de gas de escape. - Google Patents
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Abstract
Válvula de reciclaje de gas de escape con un elemento de válvula móvil de forma traslacional, especialmente con un plato de válvula (18), y con un mecanismo de accionamiento que confiere al elemento de válvula (18), al menos al principio del proceso de apertura, un movimiento de giro alrededor de su eje.
Description
Válvula de reciclaje de gas de escape.
La invención se refiere a una válvula de
reciclaje de gas de escape.
En el campo de la tecnología automovilística y
particularmente aquí en el contexto de la mejora de los valores de
emisión de un motor de combustión interna así como la reducción de
su consumo de combustible, se conoce prever un reciclaje de gas de
escape en la alimentación de aire del motor de combustión
interna.
Las válvulas eléctricas de reciclaje de gas de
escape correspondientes son controladas habitualmente como válvulas
magnéticas, de tal forma que se muevan de forma traslacional, de
modo que un elemento de válvula, por ejemplo, un plato de válvula
sea separado de su asiento de válvula correspondiente, permitiendo
el paso del gas de escape.
En este contexto, el documento DE19733964A1 da a
conocer una válvula de reciclaje de gas de escape que hace pasar la
corriente de gas de escape opcionalmente por un refrigerador o una
derivación. El movimiento de un plato de válvula o del otro plato
de válvula se produce asimismo en el sentido traslacional.
Debido de la circulación de gas de escape por la
válvula de reciclaje de gas de escape se produce el caso de que la
zona de contacto entre el plato de válvula y el asiento de válvula
se impurifica, por lo que queda pegajoso o lleno de barniz. Esta
impurificación puede resultar tan importante que los mecanismos de
accionamiento ya no sean capaces de levantar el plato de válvula de
su asiento. Por lo tanto, han de preverse mecanismos de
accionamiento fuertes para garantizar el levantamiento del plato de
válvula incluso en caso de un asiento de válvula impurificado.
El documento US4.646.705 da a conocer una
válvula de reciclaje de gas de escape con un elemento de válvula
que puede moverse de forma traslacional, siendo accionado de forma
giratoria. El mecanismo de accionamiento presenta una excéntrica,
de modo que se produzca un movimiento transversal respecto al
movimiento de apertura.
La invención tiene el objetivo de proporcionar
una válvula de reciclaje de gas de escape, en la que con un
mecanismo de accionamiento compacto pueda garantizarse una apertura
fiable de la válvula incluso en caso de un estado impurificado de
la superficie de contacto entre el asiento de válvula y el plato de
válvula.
Este objetivo se consigue mediante la válvula de
reciclaje de gas de escape descrito en la reivindicación 1.
Según ésta, la válvula de reciclaje de gas de
escape según la invención presenta un mecanismo de accionamiento
que, al menos al principio del proceso de apertura, le confiere un
movimiento giratorio alrededor de su eje al elemento de válvula que
actúa en conjunto con el elemento de válvula, es decir,
habitualmente, al plato de válvula. Con otras palabras, el plato de
válvula se hace girar ciertamente al principio del proceso de
apertura al menos ligeramente alrededor del eje del taqué de válvula
correspondiente. Por ello, este movimiento resulta sumamente eficaz
para una apertura fiable con poca fuerza, porque las impurezas
adheridas entre el elemento de válvula y el asiento de válvula
resisten peor a fuerzas que se apliquen como fuerzas de
cizallamiento que a fuerzas normales. Por consiguiente, hace falta
una mayor fuerza para levantar el elemento de válvula de la manera
habitual, mediante un deslizamiento lineal, del asiento de válvula,
con el que dado el caso está pegado a causa de impurezas, en
comparación con la fuerza que se precisa para hacer girar el
elemento de válvula en el asiento de válvula, alrededor del eje del
taqué de válvula, para soltar la unión adhesiva originada por las
impurezas.
Según la invención, este movimiento giratorio
ventajoso que suelta la adhesión puede realizarse sólo al principio
del procedimiento de apertura, y el movimiento traslacional para la
apertura en sí de la válvula puede aplicarse a continuación.
Alternativamente, es posible combinar el movimiento de giro y el
movimiento de elevación entre sí, es decir, realizarlos
simultáneamente, de modo que el elemento de válvula no sea levantado
"justo" del asiento de válvula al principio del procedimiento
de apertura, sino que este levantamiento se produzca ciertamente de
forma giratoria. Por lo tanto, mediante la medida según la invención
se puede reducir la fuerza necesaria durante la apertura, quedando
garantizado que, incluso en caso de un mecanismo de accionamiento
compacto, sea posible una fácil apertura durante una larga vida
útil de la válvula. Además, el movimiento giratorio según la
invención, que se produce al menos al principio del procedimiento de
apertura, conduce a un efecto de autolimpieza de la superficie de
contacto entre el elemento de válvula y el asiento de válvula, de
forma que también de esta manera se mitiguen los problemas
descritos en cuanto a la adhesión. Al mismo tiempo, mejora el
efecto de estanqueización en el estado cerrado.
Algunas variantes preferibles de la invención se
describen en las reivindicaciones subordinadas.
Para el mecanismo de accionamiento ha resultado
ser especialmente ventajosa una forma de realización que presenta
un sistema de tuerca y husillo. De esta manera, de una forma
especialmente sencilla y eficaz, el movimiento giratorio de un
motor de accionamiento puede convertirse en un movimiento combinado
de giro y de elevación del elemento de válvula.
Resulta ventajoso que el husillo esté realizado
como husillo con rodamiento de bolas. La trayectoria de bolas puede
realizarse de manera ventajosa de tal forma que al elemento de
válvula se le confiera, inicialmente, sólo un movimiento giratorio
y, a partir de cierto momento, un movimiento combinado de giro y de
elevación. Para ello, la trayectoria de bolas está realizada
inicialmente de forma plana y, a partir de cierto punto, de forma
helicoidal.
Alternativamente, resulta preferible una forma
de realización de la invención, según la cual el mecanismo de
accionamiento presenta un elemento de giro que presenta una
superficie de contorno o de leva que se desarrolle en un elemento
dispuesto en la caja de válvula. De esta forma, por la acción
conjunta entre el elemento giratorio provisto del contorno y los
elementos dispuestos en la carcasa de válvula se consigue un
movimiento del elemento de giro de tal forma que éste pueda hacerse
girar siendo levantado adicionalmente a partir de cierto momento,
por la configuración del contorno correspondiente. Mediante una
unión fija entre este elemento de giro y el elemento de válvula, es
decir, por ejemplo, el taqué de válvula con el plato de válvula
configurado en éste, el movimiento de giro y de elevación combinado
o sucesivo puede transmitirse al elemento de válvula.
Para la transmisión del movimiento de giro de un
motor de accionamiento a elementos unidos fijamente con el elemento
de válvula que puede desplazarse de forma traslacional y que, por
tanto, tiene que poder deslizarse a su vez, se ha mostrado que
resulta ventajoso prever ruedas dentadas que puedan deslizarse unas
respecto a otras de forma traslacional.
Alternativamente, es posible una forma de
realización, en la que todo el mecanismo de accionamiento, incluido
el elemento propulsor, esté dispuesto de forma deslizable en la caja
de válvula. Por consiguiente, el mecanismo de accionamiento y de
propulsión no sólo provoca, además del movimiento giratorio según la
invención, al menos al principio del procedimiento de apertura, el
movimiento traslacional necesario para la apertura de la válvula,
sino que participa en él.
De una manera ventajosa, la válvula de reciclaje
de gas de escape según la invención, finalmente, puede combinarse
con un mecanismo de retroceso o "fail save" (seguro contra
fallos) que durante la apertura de la válvula sea sometida a
torsión y, preferentemente, también a presión. Una función "fail
save" de este tipo tiene en cuenta el hecho de que, según la
invención, al elemento según la invención se confiere un sentido de
retroceso torsionado, que confiere al elemento de válvula el giro
necesario para garantizar un movimiento de cierre. En experimentos
se ha mostrado que de esta manera el cierre de la válvula se
consigue de una manera especialmente fiable.
A continuación, la invención se describe con la
ayuda de formas de realización representadas a título de ejemplos
en los dibujos. Muestran:
La figura 1 una vista de sección de una
primera forma de realización de la válvula de reciclaje de gas de
escape según la invención;
la figura 2 una vista de sección de una
segunda forma de realización de la válvula de reciclaje de gas de
escape según la invención; y
la figura 3 una vista de sección de una
tercera forma de realización de la válvula de reciclaje de gas de
escape según la invención.
Como muestra la figura 1, la válvula de
reciclaje de gas de escape 10 según la invención presenta una caja
de válvula 12, por cuya zona inferior circula un gas de escape a
través de un orificio 14 provisto de un asiento de válvula 16. El
orificio 14 se puede cerrar por un elemento de válvula, en el caso
representado, un plato de válvula 18. El plato de válvula 18 está
dispuesto en un taqué de válvula 20 que en el caso representado
está configurado, en su zona superior, como husillo 22. Según está
representado, el husillo 22 está alojado sobre un rodamiento de
bolas en una tuerca 24 anclada fijamente en la caja de válvula 12.
En su zona superior está previsto un llamado engranaje de marcha
armónica 26 u otro engranaje de construcción compacta, para
transmitir el movimiento de giro de un electromotor 28 al taqué de
válvula 20. Finalmente, en la carcasa de válvula 12, por una parte,
y la sección superior del taqué de válvula 20, por otra parte, está
anclada fijamente un muelle recuperador 30, que como se describe a
continuación garantiza un retroceso fiable de la válvula al estado
cerrado, incluso en caso de un fallo del electromotor 28. En este
ejemplo de realización representado, por debajo de la tuerca 24 se
encuentra una junta 32 para estanqueizar la zona del mecanismo de
accionamiento, por la que circula el gas de escape.
El modo de funcionamiento de la válvula de
reciclaje de gas de escape representada con el mecanismo de
accionamiento novedoso es el siguiente. En la figura 1 está
representado un estado abierto de la válvula. Éste se consigue
haciendo girar el electromotor 28 y transmitiendo este giro, a
través del engranaje de marcha armónica 26 o de otro engranaje de
construcción compacta, al taqué de válvula 20. De tal forma que el
taqué de válvula 20 está configurado, en su zona superior, como
husillo 22, el movimiento de giro del taqué de válvula 20, en
acción conjunta con la tuerca 24, provoca un movimiento traslacional
del taqué de válvula 20 junto con el plato de válvula 18. De esta
manera, el plato de válvula 18 no sólo gira en el asiento de válvula
16, especialmente al principio del proceso de apertura, sino que
además es levantado de éste, por lo que se abre la válvula.
Según la forma de realización preferible,
representada, de la invención, el husillo 22 está apoyado sobre
rodamiento de bolas en la tuerca 24. Esto ofrece la ventaja de que
las trayectorias de bolas puedan configurarse de tal forma que el
husillo realice hasta cierto punto exclusivamente un movimiento de
giro, tal como se ha descrito anteriormente, para soltar el plato
de válvula 18 con una fuerza relativamente pequeña del asiento de
válvula 16, aunque estén pegados. Además, las trayectorias de bolas
están diseñadas de tal forma que, a partir de cierto punto,
garanticen adicionalmente, por una configuración helicoidal de las
trayectorias de bolas, un movimiento traslacional del plato de
válvula 18 y una apertura correspondiente, relativamente rápida,
del plato de válvula 18. Dado que no sólo el plato de válvula 18,
sino también el taqué de válvula 20, así como la zona situada a
continuación, que forma ya parte del engranaje de marcha armónica 26
o que es otro engranaje de construcción compacta, se mueve de forma
traslacional, la acción conjunta entre las distintas ruedas
dentadas del engranaje de marcha armónica 26 u otro engranaje de
construcción compacta esté diseñado de tal forma que las ruedas
dentadas implicadas puedan deslizarse unas respecto a otras.
Durante la apertura de la válvula, el muelle
recuperador 30 no sólo gira, es decir se torsiona, sino que también
es sometido a presión debido al deslizamiento axial. La acción
conjunta de la energía acumulada de esta manera en el muelle
recuperador 30 puede garantizar eficazmente el cierre de la válvula,
incluso en caso de que el electromotor 28 fallase por cualquier
razón.
En la forma de realización de la válvula de
reciclaje de gas de escape 10 según la invención, representada en
la figura 2, este dispositivo "fail save" está configurado
igualmente en forma del muelle recuperador 30. Sin embargo, en esta
forma de realización, el accionamiento de la válvula, especialmente
el levantamiento del plato de válvula 18 del asiento de válvula 16
se produce de forma distinta a la forma de realización de la figura
1. En este caso está previsto un motor (que no se puede ver en la
figura 2), cuyo movimiento de giro se transmite, a través de un
engranaje recto 34 u otro engranaje de construcción compacta, a un
elemento de giro, especialmente una rueda dentada 36, unido
fijamente con el taqué de válvula 20. En este caso, el muelle
helicoidal 30 realiza la función adicional de presionar la rueda
dentada 36 contra llamados rodillos de arranque 38 alojados de
forma giratoria en la caja de válvula 12. Para ello, con la caja de
válvula 12 están unidos fijamente unos ejes correspondientes.
Como se puede ver en la zona izquierda de la
rueda dentada 36, en la zona en la que rueda en los rodillos de
arranque 38, está provisto de un contorno que se extiende en la
dirección del eje del taqué de válvula 20. Este contorno hace que
la rueda dentada 36 y, por tanto, el plato de válvula 18 unido con
la rueda dentada 36, a través del taqué de válvula 20, se levante
de una manera adecuada a consecuencia del movimiento de giro que
hace que el contorno engrane con los rodillos de arranque 38. El
contorno puede ajustarse, por ejemplo, de tal forma que
inicialmente no esté modificado en cuanto a su altura con respecto a
los rodillos de arranque 38, de modo que el plato de válvula 18
realice en el asiento de válvula 16, al principio del proceso de
apertura, sólo un movimiento de giro. Esto permite soltar
fácilmente, tal como se ha descrito, posibles adhesiones y limpiar
el asiento de válvula 16.
Después de este movimiento de giro que, dado el
caso, puede ser asistido por un ligero movimiento de levantamiento
causado por un ascenso correspondientemente ligero del contorno, el
contorno puede estar configurado por un ascenso más pronunciado, de
tal forma que se produzca una apertura más rápida. Esto significa
que durante la fase de un ligero ascenso del contorno pueden
transmitirse grandes fuerzas de apertura. Cabe mencionar que una
característica de este tipo puede ser realizada también por un
diseño correspondiente de las trayectorias de bolas en el sistema
de husillo y tuerca de la forma de realización de la figura 1.
Durante la apertura de la válvula, como se ha descrito, se gira y
adicionalmente se levanta la rueda dentada 36, de forma que el
muelle recuperador 30 anclado fijamente en la rueda dentada 36 y en
la caja de válvula 12 sea sometido tanto a presión como a torsión.
Esto garantiza, dado el caso, una transformación de la energía
acumulada en el muelle, de tal forma que la válvula sea cerrada de
manera fiable al girar hacia atrás la rueda dentada 36.
En la figura 3 está representada otra forma de
realización de la válvula de reciclaje de gas de escape según la
invención, que se distingue de la forma de realización según la
figura 2 por el tipo de engranaje, con el que el movimiento de giro
del electromotor se transmite a la válvula. Para este fin, de forma
similar a la forma de realización de la figura 1, está previsto un
engranaje de marcha armónica 26 u otro engranaje de construcción
compacta. Mediante el muelle recuperador 30, una de las ruedas
dentadas 36 que está unida fijamente con el taqué de válvula 20,
está presionada también en esta forma de realización contra rodillos
de arranque 38 alojados de forma giratoria en la carcasa de válvula
12. Por consiguiente, la transformación del movimiento giratorio en
un movimiento de elevación del plato de válvula 18 se produce, de
forma similar a la forma de realización de la figura 2, a través de
un contorno realizado en la rueda dentada 36, que coopera con los
rodillos de arranque. En la zona central del taqué de válvula 20 se
puede ver una guía 40 de taqué de válvula y una junta 32.
Una comparación de las figuras 3 y 1 muestra que
de la posición cerrada (véase la figura 3) a la posición abierta
(véase la figura 1) de la válvula, la rueda dentada acoplada con el
árbol del electromotor y la rueda dentada 36 (véase la figura 3)
del engranaje de marcha armónica 26 se desplazan una respecto
a
otra.
otra.
Para completar, cabe mencionar que el muelle
recuperador 36 está representado en cada uno de los tres casos como
muelle combinado de presión y torsión. Sin embargo, para garantizar
el movimiento de giro necesario para el cierre, asimismo es posible
prever un puro muelle de torsión, por ejemplo, un llamado muelle de
mecanismo de reloj. Además, para la transmisión del movimiento de
giro del electromotor, por ejemplo, un motor de corriente continua
(CC) a la válvula pueden usarse también tipos de engranaje de
construcción compacta distintos a los representados, es decir, por
ejemplo, engranajes rectos, planetarios y cónicos etc. Finalmente,
cabe constatar que el uso de un electromotor con un árbol de salida
giratorio ofrece ciertas ventajas, también sin la transmisión del
movimiento de giro al plato de válvula. Para ello, por ejemplo, el
sistema de husillo y tuerca representado en la figura 1 puede
usarse de forma inversa, de tal forma que la tuerca esté acoplada de
forma giratoria con el electromotor y que el husillo esté guiado en
la caja de válvula de forma no giratoria, pero móvil de forma
traslacional, presentando en su extremo inferior el plato de válvula
18. También esta forma de realización ofrece ventajas en cuanto al
accionamiento de la válvula mediante fuerzas más pequeñas en
comparación.
comparación.
Claims (7)
1. Válvula de reciclaje de gas de escape con
un elemento de válvula móvil de forma traslacional, especialmente
con un plato de válvula (18), y con un mecanismo de accionamiento
que confiere al elemento de válvula (18), al menos al principio del
proceso de apertura, un movimiento de giro alrededor de su eje.
2. Válvula de reciclaje de gas de escape según
la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de
accionamiento presenta un sistema de tuerca (24) y husillo (22).
3. Válvula de reciclaje de gas de escape según
la reivindicación 2, caracterizado porque el husillo (22)
está apoyado sobre un rodamiento de bolas, estando configurada la
trayectoria de bolas de tal forma que esté realizada por tramos de
forma plana y por tramos de forma helicoidal.
4. Válvula de reciclaje de gas de escape según
al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el mecanismo de accionamiento presenta
un elemento de giro (36) con un contorno que coopera con al menos
un elemento (38) dispuesto en la caja de válvula (12).
5. Válvula de reciclaje de gas de escape según
al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el mecanismo de accionamiento presenta
ruedas dentadas que pueden deslizarse unas respecto a otras de
forma traslacional.
6. Válvula de reciclaje de gas de escape según
al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el mecanismo de accionamiento está
dispuesto, preferentemente junto con el accionamiento (28), de
forma deslizable en la caja de válvula (12).
7. Válvula de reciclaje de gas de escape según
al menos una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque existe un dispositivo de retroceso (30)
que se torsiona durante la apertura de la válvula, y que,
preferentemente, queda comprimido adicionalmente.
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