ES2280213T3 - Valvula termostatica de mezcla. - Google Patents
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Abstract
Válvula (10) termostática de mezcla, que comprende: una base (17) que tiene dos puertos (30, 32) de suministro para agua fría y agua caliente, respectivamente; un cuerpo (12, 27) de manilla giratorio montado sobre dicha base (17) y conectado de manera operativa a una primera superficie de válvula con un conducto (38, 40) de entrada para agua fría y para agua caliente a través de la misma, que están operativamente situados adyacentes a dichos dos puertos (30, 32) de suministro para controlar el flujo de volumen dentro de dicha válvula (10) termostática de mezcla; y un elemento (70) termostático conectado de manera operativa a una segunda superficie de válvula móvil que puede moverse entre un primer y un segundo asiento (50, 56) para controlar el flujo relativo desde dichos conductos (38, 40) de entrada de agua fría y caliente como respuesta a la temperatura del fluido en una cámara (80) de mezcla; estando dichos puertos (30, 32) y dicha primera superficie de válvula incorporados en dos platillos (22, 24) de válvula montados concéntricamente que pueden rotar uno respecto al otro y que están dotados de dos aberturas a través de los mismos para el paso controlado del fluido a través de dichos dos platillos (22, 24) de válvula; caracterizada porque dichas dos aberturas en uno de dichos platillos de válvula (22, 24) tienen idéntica forma y tamaño, con dos secciones bien definidas para subdividir todo el campo de regulación determinado por la rotación relativa de dichos platillos (22, 24) de válvula dentro de al menos dos campos sucesivos de regulación, siendo el primer campo de regulación, adyacente a la posición de cierre, estando determinado en la abertura respectiva por una primera sección (85;87) de abertura del conducto de entrada de flujo restringido, y estando formado el segundo campo de regulación, posterior al primero, en la abertura respectiva por un segunda sección (84) de abertura del conducto de entrada que tiene una sección transversal ampliada.
Description
Válvula termostática de mezcla.
El campo de esta invención se refiere a una
válvula termostática de mezcla según la parte del preámbulo de la
reivindicación 1, y más particularmente a una válvula de mezcla
controlada termostáticamente con una característica de control de
volumen incorporada en la misma.
Las válvulas de mezcla se conocen bien y son
comunes en el campo de la fontanería. Estas válvulas proporcionan
un flujo de agua mezclada desde suministros de agua fría y caliente
separados. En segundo lugar, el control termostático de válvulas
mezcladoras con manilla se conoce bien. Una razón del control
termostático es eliminar el constante reajuste de la válvula cuando
la temperatura del suministro de agua caliente fluctúa. La
temperatura del suministro de agua caliente puede variar
sustancialmente. Es más, la presión dentro de la línea de agua fría
puede también variar cambiando las proporciones del flujo de agua
fría y caliente y fluctuando de este modo la temperatura del agua
mezclada.
Las válvulas termostáticas conocidas tienen
problemas de embalaje y son muchas veces significativamente más
voluminosas que las válvulas de mezcla estándar que no incorporan la
regulación termostática. Esta voluminosidad se debe al circuito de
flujo que siempre se ha usado en grifos termostáticos, concretamente
las entradas de suministro se acercan a la válvula termostática
situada centralmente desde una posición radialmente exterior.
Cuando las válvulas termostáticas se
incorporandentro de válvulas mezcladoras, las válvulas de control de
volumen o flujo pueden instalarse o bien aguas abajo o bien aguas
arriba desde el elemento de la válvula termostática. Cuando el
flujo se regula aguas abajo del elemento termostático en el flujo de
agua mezclada, la instalación de válvulas de retención es necesaria
para evitar la posibilidad de comunicación entre el suministro de
agua caliente y el suministro de agua fría. Cuando el control del
flujo de los suministros de agua caliente y fría está aguas arriba
respecto a la válvula termostática antes de que se produzca la
mezcla del agua, las válvulas de retención no son necesarias. Por
esta razón de economía, la mayoría de válvulas termostáticas de
mezcla tienen el control de volumen aguas arriba respecto al
elemento termostático.
Sin embargo, cuando el flujo se regula con
respecto a los suministros de agua caliente y fría, el dispositivo
termostático no puede mantener la temperatura constante debido a las
variaciones de las tasas de flujo. Se conoce bien que cuando las
presiones de suministro de agua caliente y fría son aproximadamente
iguales o cuando la presión de suministro caliente es sólo
ligeramente inferior a la presión de agua fría, la diferencia del
caudal o la variación entre los suministros de agua caliente y fría
aumenta cuando el flujo total se reduce y el incremento de la
temperatura puede a veces volverse significativo. Por otro lado, si
la presión del suministro de agua caliente es sustancialmente menor
que la presión del suministro de agua fría, como habitualmente es
el caso debido al incremento de la corrosión de las tuberías de agua
caliente, la diferencia del caudal o la variación del caudal entre
los suministros de agua caliente y fría disminuye cuando la tasa
total de flujo se reduce.
Se conocían aberturas curvadas en un par de
válvulas de platillo de disco para delimitar el perfil de flujo de
agua entre los suministros de agua caliente y fría. Sin embargo,
estas válvulas de platillo están colocadas para moverse tanto por
rotación como por traslación una respecto a otra para controlar
mecánicamente tanto el caudal total como la mezcla de temperatura
entre el agua caliente y fría.
Se ha desarrollado una válvula termostática de
mezcla que incluye dos entradas para agua caliente y agua fría, una
cámara de mezcla, conductos entre las entradas y la cámara de
mezcla, una salida para el agua mezclada que discurre desde la
cámara de mezcla, un elemento termostático de expansión colocado,
por lo menos en parte, dentro de la salida para que esté en
contacto con el agua mezclada. Una válvula deslizante se activa por
el elemento termostático y actúa en uno o en ambos conductos de
entrada para mantener el agua mezclada a una temperatura constante.
Las entradas se disponen en un cuerpo central situado dentro de la
válvula deslizante activada por el elemento termostático. Un par de
platillos de válvula atravesados por conductos para el agua se
disponen para controlar la tasa total de flujo a través de las
entradas para el agua caliente y el agua fría sin afectar a la
salida para el agua mezclada. Los platillos de válvula se controlan
mediante rotación de un cuerpo externo o alojamiento de la válvula
termostática de mezcla. Una válvula termostática de mezcla de este
tipo ha demostrado ser muy ventajosa, aunque (como otros tipos de
válvula termostáticas de mezcla) también puede resultar ser
inconveniente para algunas condiciones.
Si una válvula termostática de mezcla, que se ha
diseñado para poder entregar una determinada tasa de flujo,
alimenta un dispositivo aguas abajo que, debido a su alta
resistencia propia sólo permite la entrega de una tasa de flujo
mucho menor, el descenso de la presión en la entrada producido por
el par de platillos de válvula se reduce enormemente en comparación
con el descenso en la presión en la entrada producido por el
dispositivo aguas abajo y la presión en el interior de la válvula
termostática de mezcla estará cercana a la presión en las tuberías
de suministro. Si una diferencia considerable en la presión
ocurriera entre los suministros de agua caliente y fría, por
ejemplo por el accionamiento de un dispositivo con una alta tasa de
flujo que usa principalmente agua caliente y fría aguas arriba de
la válvula termostática, la válvula entonces se inestabilizaría y
comenzaría a oscilar, debido al flujo transversal que ocurriría
dentro de la válvula termostática. La oscilación causaría un fallo
e inestabilidad de la temperatura en la entrega de agua mezclada
aguas abajo de la válvula termostática. Esta situación puede
ocurrir cuando una válvula termostática de mezcla está diseñada para
suministrar una tasa de flujo relativamente alta, como por ejemplo
de 50 ó 60 litros por minuto a 3 bares, pero se usa con una tasa de
entrega mucho menor, por ejemplo 9 litros por minuto, debido a la
resistencia o restricción en la salida en algunos dispositivos
aguas abajo. Esta situación ocurre, por ejemplo, cuando la válvula
termostática de mezcla se instala para alimentar una hilera con
múltiples conductos de salida, cada uno de los cuales está equipado
con su propia válvula encendido/apagado, y el usuario hace uso sólo
de una salida. Más generalmente, esta situación ocurre cuando la
válvula termostática de mezcla puede alimentar muchos dispositivos y
sólo uno o un par de estos dispositivos están en realidad en
servicio en un momento dado.
De hecho, el usuario en teoría podría evitar la
inestabilidad mediante una regulación exacta de la válvula
termostática de mezcla, para así crear una resistencia en la entrada
que es proporcional a la resistencia en la salida. Sin embargo,
esto no es posible en la práctica, porque las válvulas termostáticas
de mezcla ampliamente conocidas no ofrecen una regulación
suficientemente sensible con tasas de flujo bajas. Es más, puesto
que el caudal está limitada en la salida de un dispositivo con alta
restricción o resistencia, el usuario no es consciente del efecto
de la regulación en el dispositivo aguas abajo y por lo tanto no
está en la posición de decidir si la regulación que ha llevado a
cabo es adecuada para evitar el problema observado.
Este problema, que también ocurre con otro tipo
de mezcladores termostáticos, se ha solucionado generalmente
mediante la instalación de un controlador de presión en las tuberías
de suministro aguas arriba de la válvula termostática de mezcla.
Este controlador de presión, sin embargo, aumenta el tamaño,
complejidad y coste de la instalación y hace que el dispositivo sea
menos fiable.
El documento
WO-A-97 01807 que forma la parte del
preámbulo de la reivindicación 1, da a conocer una válvula
termostática de mezcla que comprende, entre otras cosas, dos discos
de cerámica para el control del flujo que tienen puertos para
ajustar el flujo de agua desde una posición cerrada a una
completamente abierta. El primer disco fijo tiene, respectivamente,
puertos de suministro frío y caliente que difieren uno del otro,
mientras que el segundo disco móvil comprende una entrada de agua
fría y una entrada de agua caliente presentando ambas una forma
arqueada con anchura constante. Para ser más precisos, el disco fijo
comprende un puerto de suministro caliente curvado que tiene una
sección ancha y una sección estrecha que proporcionan el ajuste del
flujo variable con respecto al otro, es decir el puerto de
suministro frío, que tiene forma arqueada también con una anchura
constante. Consecuentemente, el volumen del flujo de suministro de
agua caliente se reduce o se reduce su sección de paso al principio
de la acción de regulación por una cantidad mayor que la reducción
de la sección de paso del flujo de suministro de agua fría. Esta
diferencia en la reducción de la sección de paso contrarresta la
tendencia hacia un incremento de temperatura del agua mezclada en
términos de disminuir la tasa del flujo de agua mezclada.
Por otra parte, el documento
US-A-4 877 181 da a conocer un
aparato para mezclar dos fluidos de diferente temperatura y
controlar la temperatura resultante y el volumen total de flujo.
Este aparato comprende una válvula de mezcla que tiene un elemento
giratorio en una carcasa apropiada que tiene dos entradas adyacentes
para fluidos y una salida alargada para fluido. El elemento
giratorio tiene una garganta que lo atraviesa y puede girar para
situar un extremo de la garganta alineado con ambas entradas de
fluido, o para bloquear cualquiera de las dos entradas de fluido en
un grado variable, mientras que el segundo extremo de la garganta
está alineado aproximadamente con la salida de fluido. El aparato
tiene además un brazo de pivote que está contenido en la salida de
fluido, conectado por un extremo al elemento giratorio, y por el
segundo extremo a un primer eje de control. Además en la salida de
fluido está prevista una válvula de flujo, aguas abajo del brazo de
pivote, que tiene un segundo eje de control. Finalmente, se monta
una esfera de control en el exterior de la carcasa que tiene dos
palancas de control y una esfera indicadora con medios para indicar
las posiciones de las palancas que a su vez están conectadas a los
dos ejes de control.
Lo que se necesita es una válvula termostática
de mezcla compacta que se monte fácilmente y que controle la
temperatura de la salida de agua mezclada. Es necesario también un
control termostático incorporado en una válvula con control del
flujo que proporcione un control termostático adecuado en una amplia
gama de caudales.
El objeto de la presente invención es
proporcionar una válvula termostática de mezcla cuyo funcionamiento
es estable incluso cuando existen diferencias significativas de
presión entre las tuberías de suministro. Este objeto se resuelve
mediante las características expuestas en la reivindicación 1. Las
realizaciones de la invención desarrolladas de forma ventajosa son
objeto de las reivindicaciones dependientes 2 a 8.
Una válvula termostática de mezcla comprende una
base que tiene dos puertos de suministro para agua fría y para agua
caliente, respectivamente. Un cuerpo de manilla giratorio se monta
sobre la base y se conecta de forma operativa a una primera
superficie de válvula atravesada por un conducto de entrada de agua
fría y de agua caliente que se sitúan de forma operativa adyacentes
a los dos puertos de suministro para controlar el flujo de volumen
dentro de la válvula termostática de mezcla. Un elemento
termostático se conecta de forma operativa a una segunda superficie
de válvula móvil que puede moverse entre un primer y un segundo
asiento para controlar el flujo relativo desde los conductos de
entrada de agua fría y caliente como respuesta a la temperatura del
fluido en una cámara de mezcla. Los puertos y la primera superficie
de válvula se incorporan en dos platillos de válvula montados de
forma concéntrica, que pueden girar el uno respecto al otro y que
están dotados de dos aberturas a través de los mismos para el paso
controlado del fluido a través de los dos platillos de válvula.
Según la invención, las dos aberturas en uno de los platillos de
válvula tienen la misma forma y el mismo tamaño, con dos secciones
diferentes para así subdividir el campo entero de regulación
determinado por la rotación relativa de los platillos de válvula
dentro de al menos dos campos de regulación sucesivos, estando
determinado el primer campo de regulación, adyacente a la posición
de cierre, en la abertura respectiva mediante una primera sección
de abertura del conducto de entrada de flujo restringido, y estando
formado el segundo campo de regulación, posterior al primero, en la
abertura respectiva mediante una segunda sección de abertura del
conducto de entrada que tiene una sección transversal alargada. De
este modo, el primer y segundo campo de regulación están
introducidos dentro de ambos conductos de agua caliente y de agua
fría.
Cuando la válvula termostática de mezcla tiene
que alimentar a uno o más dispositivos, que proporcionan una tasa
de flujo baja, se coloca dentro de su primer campo de regulación,
que se produce en cuanto la válvula termostática de mezcla se mueve
de su posición de cierre. Las secciones estrechas de las aberturas
del conducto de entrada provocan entonces un descenso relativamente
marcado de la presión, incluso ante la presencia de una tasa baja
de flujo causada por una alta resistencia en la salida, y hacen que
la válvula termostática de mezcla sea práctica y ventajosamente
estable incluso cuando existen diferencias significativas en la
presión entre las tuberías de suministro. Cuando la válvula
termostática de mezcla se usa para alimentar dispositivos con
grandes tasas de flujo, la válvula termostática se coloca en su
segundo campo de regulación. Las secciones anchas de las aberturas
de entrada permiten que se entreguen grandes tasas de flujo. Bajo
esta condición, cualquier diferencia de presión entre los
suministros caliente y frío, aun siendo insignificantes, no provocan
problemas de fluctuaciones en la temperatura.
Es deseable proporcionar un tercer campo de
regulación intermedio diferenciado que está interpuesto entre las
primera y segunda secciones de abertura del conducto de entrada.
En una realización de la invención, cada una de
las aberturas tiene la forma de una ranura alargada que tiene una
longitud inicial de anchura reducida que forma la primera sección de
abertura del conducto de entrada y una longitud final de anchura
ampliada que forma la segunda sección de abertura del conducto de
entrada, estando prevista una longitud intermedia diferenciada de
la anchura intermedia entre la primera anchura reducida y la
primera sección de abertura del conducto de entrada y la segunda
anchura ampliada de la segunda sección de abertura del conducto de
entrada.
En otra realización de la invención, las
aberturas tienen cada una la forma de una ranura alargada de anchura
larga y uniforme, presentando la ranura una sección que se extiende
completamente a través del platillo de válvula y que forma la
segunda sección de abertura del conducto de entrada y una sección
escalonada de profundidad limitada que no atraviesa completamente
el platillo de válvula y que forma la primera sección de abertura
del conducto de entrada, presentando además la ranura una sección
intermedia de mayor profundidad que la de la sección escalonada,
pero que no atraviesa completamente el platillo de válvula, estando
la sección intermedia interpuesta entre la segunda sección de
abertura del circuito de entrada y la sección escalonada.
En otra realización más de la invención, cada
una de las aberturas tiene una sección ancha que se extiende
completamente a través del platillo de válvula y que forma la
segunda sección de abertura del conducto de entrada, y una sección
escalonada de profundidad limitada adyacente a la estrecha primera
sección de abertura del conducto de entrada.
Es deseable proporcionar indicadores visibles
que se montan sobre la válvula termostática de mezcla y que
informan al usuario sobre en qué campo de regulación está operando
la válvula termostática de mezcla.
Finalmente, puede proporcionarse al menos un
dispositivo de liberación elástico adecuado para emitir un aviso
sensorial al usuario cuando se produzca el paso de un campo de
regulación a otro campo de regulación de la válvula termostática de
mezcla, insertándose el dispositivo de liberación elástico entre
partes relativamente móviles de la válvula termostática de mezcla.
El dispositivo de liberación elástico puede comprender una bola
desviada mediante resorte que se asienta en una primera parte del
cuerpo de la válvula termostática de mezcla y que puede desviarse
dentro de una o más cavidades que se encuentran enfrente y que se
sitúan en una segunda parte del cuerpo de la válvula termostática
de mezcla. Este dispositivo es útil para que al usuario le resulte
muy fácil la identificación del campo de regulación que es más
adecuado.
Ahora se hace referencia a los dibujos que
acompañan en los que:
la figura 1 es una vista en corte lateral de una
válvula termostática de mezcla según una realización de la
invención;
la figura 2 es una vista en perspectiva desde
arriba de un platillo fijo para la regulación del caudal mostrado
en la figura 1;
la figura 3 es una vista en perspectiva desde
arriba del platillo móvil mostrado en la figura 1;
las figuras 4A y 4B ilustran los platillos de
válvula móviles y fijos en sus posiciones relativas de cierre;
las figuras 5A y 6A ilustran el platillo de
válvula móvil en dos posiciones operativas diferentes;
las figuras 5B y 6B ilustran la posición
relativa del platillo fijo y del platillo de válvula móvil situado
detrás del platillo fijo;
la figura 7 ilustra una segunda realización del
platillo móvil;
la figura 8 es una vista en perspectiva desde
abajo de una tercera realización del platillo de válvula móvil;
la figura 9 es una vista en corte que muestra el
platillo móvil según la figura 8 en una posición completamente
abierta con respecto al platillo fijo;
la Figura 10 es una vista similar a la de la
figura 8 que ilustra una cuarta realización;
la figura 11 es una vista similar a la de la
figura 9 para la cuarta realización;
la figura 12 es una vista similar a la de la
figura 8 que ilustra una quinta realización.
En referencia a la figura 1, una válvula 10
termostática de mezcla incluye un cuerpo 12 giratorio que está
montado de manera giratoria dentro de una instalación de tubería o
en otra instalación 14 de tubería adecuada. La instalación 14 de
tubería incluye un suministro 16 de agua fría y un suministro 18 de
agua caliente. El cuerpo 12 de manilla está montado de manera
giratoria en una base 17 de grifo que está fijada dentro de la
instalación 14. La base 17 tiene un saliente 19 de posición asentado
en un orificio de alojamiento del saliente en la instalación 14. La
válvula de mezcla incluye una válvula 20 de control de tasa de flujo
que incluye dos platillos 22 y 24 de discos de cerámica. El
platillo 22 de disco de cerámica fijo está montado en la base 17.
El platillo 24 de disco de cerámica giratorio está montado sobre un
fondo de un conjunto 25 de cartucho. El conjunto 25 de cartucho
incluye una segunda válvula 26 controlada termostáticamente montada
aguas abajo de la válvula 20 de control de flujo dentro del cuerpo
12 de manilla para controlar la temperatura del agua mezclada que
fluye hacia un conducto 28 de salida. La válvula termostática se
describe con detalle en las publicaciones PCT WO 95/30940 y
95/30939.
El platillo 22 de disco de cerámica fijo tiene
puertos 30 y 32 de suministro frío y caliente respectivos y un
puerto 34 de salida de agua mezclada que está situado centralmente.
El platillo 24 de disco de cerámica está fijado al cuerpo 12 de
manilla giratorio mediante en elemento 36 de cuerpo interno del
conjunto 25 de cartucho para girar con el cuerpo 12 de manilla. El
platillo 24 de disco cerámico móvil tiene una entrada 38 de agua
fría y una entrada 40 de agua caliente y una abertura 42 de salida
situada centralmente que está en constante alineación con el puerto
34 de salida del platillo 22 de disco de cerámica fijo. La rotación
del cuerpo 12 de manilla gira el platillo 24 de disco de cerámica
con respecto al platillo 22 de disco para alinear o desalinear de
forma selectiva la entrada 38 y 40 con las entradas 30 y 32 para
controlar la tasa total de flujo del agua caliente y fría. El
cuerpo 12 de manilla puede estar limitado por una funda de manilla
termostáticamente aislante que realiza la función de manilla.
El elemento 36 de cuerpo interno tiene una
conducto 44 de entrada de agua caliente alineado con la entrada 40
de agua caliente y un conducto 46 de agua fría alienado con la
entrada 42 de agua fría. Una salida 43 central de agua mezclada
está alineada con las salida 42, 34 y 28. El conducto 44 tiene un
extremo 48 de forma anular aguas abajo adyacente a un asiento 50 de
válvula anular en el elemento 36 de cuerpo interno y el extremo 52
inferior axial de la válvula 26 controlada termostáticamente que
tiene forma anular. El conducto 46 tiene un extremo 56 aguas abajo
con forma anular adyacente al asiento 46 de válvula anular y al
extremo 58 axial superior de la válvula 26 con forma anular. El
asiento 46 de válvula está fijado al elemento 36 de cuerpo interno.
El conducto 36 pasa de manera axial a través de la válvula 26 anular
dentro de sus confines radiales. El elemento 36 de cuerpo interno
tiene un asiento 60 de junta intermedia que asienta una junta 62 que
cierra el conducto 44 desde 46 en la extensión axial de la válvula
26 anular.
La válvula 26 anular está fijada a un cuello 64
mediante un acoplamiento roscado. Un resorte 66 desvía la válvula
26 para acoplarse al asiento 56 y cerrar el conducto 46. El cuello
64 se extiende por encima del elemento 36 de cuerpo interno y está
operativamente fijado a la sección 68 del cuerpo del elemento 70
termostático. El elemento termostático tiene un soporte 72 de
pistón de expansión que se acopla a un asiento 74 de liberación por
resorte de seguridad que está montado en la manilla 76 de ajuste. La
manilla 76 de ajuste está enroscado al cuerpo 12 de manilla con una
junta 75 apropiada para ascender y descender de forma mecánica el
conjunto 70 termostático dentro del conjunto 25 de cartucho. La
sección 68 del cuerpo puede extenderse hasta el conducto 42 de
salida central del cuerpo 36 interno.
El conjunto 25 de cartucho mantiene su
integridad estructural porque la válvula 26 anular está atrapada
entre el asiento 50 de la válvula del cuerpo interior y el asiento
56 superior. Elemento 70 termostático está fijado al cuello 64 que
a su vez está fijado a la válvula 26 anular. El elemento 66 de
resorte también está atrapado entre el cuerpo 36 interno y la
válvula 26.
Se proporciona un anillo 82 de retención que,
cuando está insertado, ensambla de manera firme el cuerpo 12
externo del dispositivo, el cuerpo 36 interno y el elemento 17 de
base del grifo. El anillo 82 de retención puede estar hecho de
material plástico y puede estar de manera conveniente fijado con una
liberación elástica. El material plástico puede tener un
coeficiente de fricción bajo, de tal manera que el anillo 82 de
retención también tenga la función de limitar la fricción cuando la
válvula 10 termostática de mezcla gira para regular el caudal. De
este modo toda la válvula 10 termostática de mezcla asume el papel
de un cartucho que puede instalarse y desinstalarse de la
instalación 14 de tubería sin suponer ningún desmontaje de sus
partes. Esta misma característica permite que el dispositivo entero
se monte de forma independiente de la entrada durante la
fabricación, y que las dos partes se almacenen de forma separada en
el almacén. Un anillo 83 de bloqueo se enrosca después dentro de la
instalación 14 de tubería para montar la válvula 10 termostática en
su sitio.
El flujo de agua desde el suministro 16 de agua
fría pasa hacia arriba a través de la válvula 20 de control y hacia
arriba axialmente a través del elemento de cuerpo interno con el
agua fría pasando radialmente hacia fuera a través del espacio 78
de tamaño ajustable entre el asiento 56 y la válvula anular 26 y
hacia la cámara 80 de mezcla. El trayecto del flujo del suministro
18 de agua caliente pasa a través de la válvula 20 de control y
axialmente hacia arriba a través del elemento de cuerpo interno con
el agua caliente atravesando radialmente hacia fuera el espacio 79
de tamaño ajustable entre el asiento 50 y la válvula 26 anular hasta
la cámara 80 de mezcla.
El agua a partir de entonces se mezcla y pasa de
nuevo radialmente hacia al conducto 42 de salida central y fuera
del cartucho 25 y de la válvula 10 de mezcla. El ajuste termostático
desliza automáticamente la válvula 26 de manera axial para ajustar
el tamaño de los dos espacios 78 y 79. La construcción específica
interna del elemento 70 termostático es bien conocida en la técnica
y está disponible de manera comercial.
Cuando la válvula 20 de control de volumen se
encuentra en su posición de cierre impide todo tipo de comunicación
entre los suministros 16 y 18 de agua y de este modo no es necesario
dotar al grifo de válvulas de retención.
Ahora se hace referencia a las figuras 2 a 6
para una descripción más detallada de los platillos 22 y 24 de
disco de cerámica y de la forma y el funcionamiento de los puertos
30 y 32 en el platillo 22 fijo y de las entradas 38 y 40 en el
platillo móvil. Para facilitar la ilustración, los dos platillos se
muestran en las figuras 4 a 6 con diferentes diámetros pero se
entiende que los diámetros de los platillos respectivamente no son
de carácter crítico para la invención y pueden tener el mismo
diámetro.
Estas aberturas 38 y 40 en el platillo 24 móvil
están diseñadas para poder subdividir el campo de regulación en su
totalidad determinado por la rotación relativa de los platillos en
al menos dos campos sucesivos definidos. El primer campo de
regulación, adyacente a la posición de cierre, está determinado por
una respectiva abertura del conducto de entrada de sección
estrecha, insertada en las tuberías para agua caliente y fría
respectivamente. El segundo campo de regulación está determinado
por aberturas del conducto de entrada de sección de flujo mayor,
insertadas en ambas tuberías de agua caliente y agua fría. No es
necesario usar aberturas del conducto de entrada que tengan formas
especiales en ambos platillos de válvula. Uno de los platillos de
válvula, por ejemplo la válvula 22 fija, ilustrada en la figura 2,
puede tener al lado de una abertura 34 del conducto central para el
agua mezclada (que sin embargo puede estar ausente en otras formas
de la realización), dos aberturas 30 y 32 de los conductos de calor
y frío que tienen una forma normal con una ranura alargada curvada.
Se trata por lo tanto, efectivamente, de una construcción
convencional normal de un platillo de válvula.
Sin embargo las estructuras características de
la invención conciernen al otro platillo de válvula, por ejemplo,
el platillo 24 de válvula móvil. Las aberturas del conducto que
tienen una sección 85 estrecha, que determina el primer campo de
regulación, se introducen dentro de ambos conductos de agua caliente
y agua fría. Las realizaciones en las que las aberturas del
conducto de sección estrecha que determinan el primer campo de
regulación están introducidas dentro de ambas tuberías de agua
caliente y agua fría, se describen en referencia a las figuras 3 a
12.
El platillo 24 de válvula, mostrado en la
primera realización en la figura 3, tiene, a los lados de una
abertura 42 central para agua mezclada, dos aberturas 38 y 40 de
conducto de calor y frío hechas con secciones 84 anchas y secciones
85 estrechas para determinar los diferentes campos de regulación de
la válvula. En esta forma de realización, la sección estrecha 85 y
la sección 84 ancha pasan, cada una, completamente 14 a través del
platillo de válvula. Las figuras 4A, 4B, 5A, 5B, 6A y 6B (en las que
por simplicidad y claridad de los dibujos, las aberturas 34 y 42 de
salida centrales se han omitido) ilustran cómo estos platillos 22 y
24 de válvula trabajan juntos.
Las figuras 4A y 4B respectivamente ilustran el
platillo 24 móvil y el platillo 22 fijo en sus posiciones relativas
de cierre o cerradas. Se debe entender que cuando estos platillos de
válvula se sitúan uno encima del otro en esta posición relativa,
sus aberturas del conducto de entrada, respectivamente 30, 32, 38 y
40, no se alinean y el flujo de la válvula termostática de mezcla
está completamente cerrado.
Si el platillo 24 móvil se hace girar hasta una
posición mostrada en la figura 5a y se coloca contra el platillo 22
fijo tal como muestra la figura 5B, sólo una parte mayor o menor de
las secciones 85 estrechas del platillo 24 móvil corresponde a las
aberturas 30 y 32 del conducto de entrada respectivas del platillo
22 fijo. Cuando el platillo 24 móvil está en esta posición
determina un campo de regulación para la válvula termostática de
mezcla en el que las entradas de agua caliente y agua fría están
enormemente restringidas.
En consecuencia, incluso si el caudal de entrega
se reduce debido a una salida de entrega altamente restrictiva, se
produce una caída significativa de la presión cuando el agua pasa a
través de las aberturas del conducto de entrada de los platillos 22
y 24 de válvula, y la presión en el interior de la cámara 80 de
mezcla de la válvula se reduce entonces enormemente en relación a
las presiones dentro de las tuberías de suministro. Esta caída
significativa en la presión en la entrada hace que la válvula
resulte prácticamente insensible (para propósitos de estabilidad) a
las diferencias en la presión, incluso las que son grandes, que
pueden ocurrir entre las tuberías de suministro que, de lo
contrario, provocan incidencias de inestabilidad. Por otra parte es
obvio que bajo estas condiciones la válvula no puede alimentar una
gran pluralidad de dispositivos que conjuntamente requieren una
alta tasa de flujo. Este campo de regulación es adecuado para
alimentar una única salida de una hilera de múltiples salidas.
Si entonces se hace girar el platillo 24 móvil a
una posición como la que se muestra en la figura 6A, y se sitúa por
encima del platillo 22 fijo como muestra la figura 6B, una parte
mayor o menor de las aberturas 84 de secciones anchas de las
aberturas 38 y 40 en el platillo 22 móvil se alinea con las
aberturas 30 y 32 del conducto de entrada del platillo 22 fijo.
Cuando el platillo 22 móvil está en esta posición determina un
campo de regulación para la válvula termostática de mezcla en el que
las entradas de agua caliente y agua fría están sólo ligeramente
restringidas y pueden funcionar para tasas altas de flujo.
Consecuentemente, en este campo de regulación, la válvula
termostática de mezcla puede alimentar varios dispositivos, o
dispositivos que requieren una tasa alta de flujo. Este campo de
regulación es adecuado para alimentar simultáneamente una hilera de
múltiples salidas.
El usuario puede por lo tanto ajustar la válvula
termostática de mezcla para funcionar correctamente en distintas
condiciones simplemente haciendo girar el cuerpo de la válvula
termostática de mezcla a una posición seleccionada. Esta acción de
rotación corresponde a la acción normal de regular el caudal de un
grifo y por lo tanto es fácil e instintiva. Puede ser deseable
proporcionar señales o indicadores en las partes visibles de la
válvula termostática de mezcla para indicar al usuario si la
válvula termostática de mezcla está funcionando para tasas bajas de
flujo o para tasas más altas de flujo.
Sería beneficioso en cualquier caso darle al
usuario una indicación sensorial del paso de un campo de regulación
de la válvula termostática de mezcla a otro campo, por ejemplo
mediante un sistema indicador de liberación. Se puede proporcionar
un mecanismo indicador entre dos partes relativamente móviles de la
válvula termostática de mezcla. Por ejemplo, en la Figura 1, en la
base 17 hay una bola 188 desviada por un resorte 89, que trabaja en
conjunto con las indentaciones 90 en el cuerpo externo 12 de la
válvula 10 termostática de mezcla, para producir topes de bloqueo
que pueden sobrepasarse con flexibilidad que corresponden al paso de
una campo de regulación a otro. Este dispositivo hace que para los
usuarios sea más fácil determinar de manera táctil el correcto
campo de regulación de la válvula termostática de mezcla.
Se puede desear proporcionar un campo de
regulación intermedio con una tasa media de flujo interpuesto entre
el campo de regulación con una tasa de flujo baja y un campo de
regulación con una tasa de flujo alta. En tales casos puede ser
necesario conformar las aberturas 38 y 40 de entrada del platillo 24
móvil tal como ilustra la figura 7. Las secciones 86 de abertura de
anchura intermedia entre las anchuras de las secciones 84 de
abertura y las secciones 85 de abertura están interpuestas entre las
secciones 84 y 85 de abertura. En este caso hay tres campos de
regulación en la válvula termostática de mezcla.
Ahora se hace referencia a la realización
ilustrada en la figura 8. Las aberturas 38 y 40 de entrada tienen
áreas 84 anchas que pasan completamente a través del platillo 24.
Las secciones escalonadas 87 no atraviesan completamente el
platillo 24 y tienen una profundidad relativamente reducida. Estas
secciones 87 escalonadas actúan de la misma manera, que la sección
85 estrecha que se muestra en la figura 3. De hecho, el flujo que
procede de las aberturas 30 y 32 del platillo 22 fijo se topa con
estas secciones 87 escalonadas, y se desvía hacia las secciones 84
de abertura anchas. Sin embargo, el flujo está ampliamente
restringido debido a la limitada profundidad de las secciones 87
escalonadas. El funcionamiento es por tanto idéntica al descrito
con referencia a la forma de la realización en la figura 3. Sin
embargo, la producción masiva del platillo que se muestra en la
figura 8, sin las secciones 85 estrechas, puede demostrar ser más
rápida de forma industrial y que su estructura puede tener más
duración.
A continuación se hace referencia a la
realización ilustrada en las figuras 10 y 11 que está construida
para dar tres campos de regulación. Con este fin, una sección 88
escalonada se sitúa entre las aberturas 84 transversales anchas y
la sección 87 escalonada de profundidad limitada. La profundidad de
la sección 88 escalonada es mayor que la de la sección 87
escalonada. Tal como se ha explicado en relación con el ejemplo
anterior, el funcionamiento demuestra ser idéntico al de la
realización mostrada en la figura 7, que tiene tres secciones de
abertura de diferentes anchuras.
A continuación se hace referencia a la
realización que se muestra en la figura 12 en la que se combina el
criterio de diseño para las formas anteriores de realización. En
este caso, cada una de las aberturas 38 y 40 de entrada tiene una
sección 84 ancha que pasa completamente a través del platillo 24.
Una sección 85 de ranura estrecha también pasa completamente a
través del platillo 24. Una sección 88 escalonada se sitúa adyacente
a la ranura 85 y es de profundidad limitada. Se entenderá que esta
forma de realización actúa de la misma manera que las formas de
realización que se muestran en las Figuras 7 y 10.
Ha de entenderse que la invención no se limita a
las formas de realización descritas e ilustradas en los ejemplos.
Algunas modificaciones además de las ya descritas entran dentro de
la capacidad de una persona cualificada en el campo. Por ejemplo,
pueden formarse formas especiales en las aberturas del conducto de
entrada del platillo de válvula fijo, en lugar de en el platillo de
válvula móvil o puede que se incluyan ambos platillos. Podrían
elegirse procedimientos distintos a los ya descritos para dar al
usuario un aviso visual, táctil o de cualquier otro tipo sensorial
del paso de un campo de regulación a otro.
En esta forma, una válvula termostática para un
grifo de mezcla puede corregir la temperatura del agua de salida
para una mayor variedad de condiciones de fontanería y de
suministros de agua. La invención aumenta la viabilidad de válvulas
de control termostático en las que no es suficiente su mera acción
sin el concepto de la invención para mantener la temperatura
preseleccionada o deseada del agua de salida.
Otras variaciones y modificaciones son posibles
sin alejarse del alcance de la presente invención como se define en
las reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
1. Válvula (10) termostática de mezcla, que
comprende:
una base (17) que tiene dos puertos (30, 32) de
suministro para agua fría y agua caliente, respectivamente;
un cuerpo (12, 27) de manilla giratorio montado
sobre dicha base (17) y conectado de manera operativa a una primera
superficie de válvula con un conducto (38, 40) de entrada para agua
fría y para agua caliente a través de la misma, que están
operativamente situados adyacentes a dichos dos puertos (30, 32) de
suministro para controlar el flujo de volumen dentro de dicha
válvula (10) termostática de mezcla; y
un elemento (70) termostático conectado de
manera operativa a una segunda superficie de válvula móvil que
puede moverse entre un primer y un segundo asiento (50, 56) para
controlar el flujo relativo desde dichos conductos (38, 40) de
entrada de agua fría y caliente como respuesta a la temperatura del
fluido en una cámara (80) de mezcla;
estando dichos puertos (30, 32) y dicha primera
superficie de válvula incorporados en dos platillos (22, 24) de
válvula montados concéntricamente que pueden rotar uno respecto al
otro y que están dotados de dos aberturas a través de los mismos
para el paso controlado del fluido a través de dichos dos platillos
(22, 24) de válvula;
caracterizada porque dichas dos aberturas
en uno de dichos platillos de válvula (22, 24) tienen idéntica forma
y tamaño, con dos secciones bien definidas para subdividir todo el
campo de regulación determinado por la rotación relativa de dichos
platillos (22, 24) de válvula dentro de al menos dos campos
sucesivos de regulación, siendo el primer campo de regulación,
adyacente a la posición de cierre, estando determinado en la
abertura respectiva por una primera sección (85; 87) de abertura
del conducto de entrada de flujo restringido, y estando formado el
segundo campo de regulación, posterior al primero, en la abertura
respectiva por un segunda sección (84) de abertura del conducto de
entrada que tiene una sección transversal ampliada.
2. Válvula (10) termostática de mezcla según la
reivindicación 1, en la que un tercer campo de regulación
intermedio diferenciado se interpone entre dicha primera (85; 87) y
segunda (84) sección de abertura del conducto de entrada.
3. Válvula (10) termostática de mezcla según la
reivindicación 1, en la que dichas aberturas tienen, cada una, la
forma de una ranura alargada que tiene una longitud inicial de
anchura reducida que forma dicha primera sección (85) de abertura
del conducto de entrada y una longitud final de anchura ampliada que
forma dicha segunda sección (84) de abertura del conducto de
entrada, estando prevista una longitud intermedia diferenciada de
anchura intermedia entre la primera anchura reducida de dicha
sección (85) de abertura del conducto de entrada y la segunda
anchura ampliada de dicha segunda sección (84) de abertura del
conducto de entrada.
4. Válvula (10) termostática de mezcla según la
reivindicación 1, en la que dichas aberturas tienen cada una la
forma de una ranura alargada de gran anchura y uniforme, presentando
dicha ranura una sección que se extiende totalmente a través de
dicho platillo (24) de válvula y formando dicha segunda sección (84)
de abertura del conducto de entrada, y una sección (87) escalonada
de profundidad limitada que no atraviesa en su totalidad dicho
platillo (24) de válvula y que forma dicha primera sección de
abertura del conducto de entrada, presentando dicha ranura además
una sección (88) intermedia de mayor profundidad que aquella de
dicha sección (87) escalonada pero que atraviesa en su totalidad
dicho platillo (24) de válvula, estando dicha sección (88)
intermedia interpuesta entre dicha segunda sección (84) de abertura
del conducto de entrada y dicha sección (87) escalonada.
5. Válvula (10) termostática de mezcla según la
reivindicación 1, en la que dichas aberturas tienen cada una
sección ancha que se extiende totalmente a través de dicho platillo
(24) de válvula y que forma dicha segunda sección (84) de abertura
del conducto de entrada, y una sección (88) escalonada de
profundidad limitada adyacente a dicha primera sección (85) de
abertura estrecha del conducto de entrada.
6. Válvula (10) termostática de mezcla según una
de las reivindicaciones anteriores, en la que indicadores visibles
se montan sobre dicha válvula (10) termostática de mezcla que
informan al usuario sobre en qué campo de regulación está actuando
la válvula (10) termostática de mezcla.
7. Válvula (10) termostática de mezcla según una
de las reivindicaciones 1 a 5, en la que está previsto al menos un
dispositivo de liberación elástico adecuado para dar un aviso
sensorial al usuario del paso de un campo de regulación a otro
campo de regulación de la válvula (10) termostática de mezcla,
estando dicho dispositivo de liberación elástico insertado entre
partes relativamente móviles de dicha válvula (10) termostática de
mezcla.
8. Válvula (10) termostática de mezcla según la
reivindicación 7, en la que dicho dispositivo de liberación
elástico comprende una bola (188) presionada por resorte (89) que se
apoya en una primera parte (17) del cuerpo de dicha válvula (10)
termostática de mezcla y que puede presionarse dentro de una o más
cavidades (90) encaradas y que están situadas dentro de una segunda
parte (12) del cuerpo de dicha válvula (10) termostática de
mezcla.
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