ES2290280T3 - Una unidad de valvula para controlar la distribucion de un gas combustible. - Google Patents
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Abstract
Unidad de válvula de modulación para controlar la distribución de un gas combustible a través de un conducto de distribución (3), comprendiendo la unidad de válvula: * un asiento de válvula (6) en el conducto y un elemento de cierre (5) asociado con el asiento (6), * medios de accionamiento accionados por motor (7) que actúan sobre el elemento de cierre (5) a fin de controlarlo de modo que abre/cierra el asiento de válvula (6), comprendiendo los medios de accionamiento un vástago (8) para hacer funcionar el elemento de cierre (5), * medios de motor (13) para el control de funcionamiento de los medios de accionamiento y que permiten mover el elemento de cierre (5), siendo el recorrido del elemento de cierre (5) regulado al realizar la función de modulación, * una unidad electromagnética (22) con una primera porción (23) que lleva un bobinado magnetizante (24) y una segunda porción (25) que puede estar fuertemente fijada a la primera porción por magnetización, estando la unidad electromagnética (22) asociada con el accionador (7) con el fin de actuar sobre el elemento de cierre (5) de modo que cierra el asiento de válvula (6), independiente de la posición de funcionamiento del accionador (7), tras la existencia de una condición predeterminada que requiere que el asiento de válvula (6) sea desconectado, caracterizada por el hecho de que: * los medios de accionamiento (7) pueden moverse, juntamente con la segunda porción (25) de la unidad electromagnética (22), durante el movimiento para controlar el elemento de cierre (5) de modo que abre/cierra el asiento de válvula (6), * la primera porción (23) de la unidad electromagnética está conectada a una estructura estacionaria de la unidad de válvula, y en el que * la segunda porción de la unidad electromagnética comprende una armadura móvil montada en un extremo del vástago (8).
Description
Una unidad de válvula para controlar la
distribución de un gas combustible.
La presente invención se refiere a una unidad de
válvula para controlar la distribución de un gas combustible de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación principal 1.
Unidades de válvula que tienen características
indicadas anteriormente se proporcionan comúnmente para controlar
la distribución de un gas combustible a un quemador u otro
dispositivo de uso similar para la regulación controlada de su
presión de distribución o del caudal de gas suministrado.
Son conocidas unidades de válvula de este tipo a
partir de la propia producción del solicitante; tal unidad de
válvula tiene habitualmente un accionador accionado por motor para
el control operativo de un elemento de cierre de manera que abra y
cierra un asiento de válvula formado en el conducto de distribución.
Por ejemplo, para el control del elemento de cierre, es conocido
proporcionar un vástago que está conectado al rotor de un motor
eléctrico por medio de un acoplamiento por tornillo macho y hembra a
fin de desplazar el elemento de cierre fuera y hacia el asiento de
válvula como resultado de un giro del motor. Mediante el giro del
accionador, es posible conseguir el control de modulación de la
presión de distribución o del caudal del gas distribuido.
Para asegurar el cierre de seguridad del asiento
de válvula tras la existencia de condiciones predeterminadas, por
ejemplo, con el fin de desconectar el paso para el gas como
resultado de la interrupción del suministro eléctrico al accionador
accionado por motor (en cuya condición el accionador puede pararse
en una posición intermedia de apertura del asiento de válvula), se
ha proporcionado una solución en la técnica anterior y forma el
objeto de la Patente Europea EP 1106923 A del solicitante. Ésta
proporciona el uso de una unidad electromagnética interpuesta entre
el elemento de cierre y el accionador principal accionado por motor
y dispuesta para actuar sobre el elemento de cierre de modo que
cierre el asiento de válvula, en virtud de la fuerza elástica
ejercida por un muelle en oposición a la atracción electromagnética
entre el núcleo estacionario y la armadura móvil de un electroimán
de la unidad electromagnética. Si surgen condiciones que requieren
que el asiento de válvula sea desconectado, la interrupción del
suministro eléctrico al electroimán da lugar al movimiento de
cierre de seguridad del elemento de cierre, bajo la acción de la
fuerza elástica anteriormente mencionada, independiente de la
posición operativa adoptada por el accionador.
Aunque, por un lado, esta solución es
extremadamente fiable en asegurar el cierre de seguridad del asiento
de válvula, por otro lado, lleva a cierta complejidad estructural
asociada principalmente con la presencia de un electroimán que
fluctúa con el vástago de control del elemento de cierre y, en
particular, que fluctúa dentro de una región afectada por el flujo
de gas. Esta configuración requiere de hecho la disposición de
condiciones específicas de aislamiento eléctrico así como de
hermeticidad con respecto al gas, tanto de los contactos eléctricos
como de los cables para el suministro al electroimán, cuyas
condiciones resultan más difíciles de satisfacer con un electroimán
que puede moverse dentro de la unidad de válvula.
Uno de los principales objetos de la presente
invención es proporcionar una unidad de válvula que está
estructuralmente y funcionalmente diseñada para superar todas las
limitaciones expuestas con referencia a la técnica anterior
mencionada.
Este y otros objetos que se explicarán más
adelante, se consiguen mediante la invención, por medio de una
unidad de válvula formada de acuerdo con las reivindicaciones
adjuntas.
Las características y ventajas de la invención
resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción
detallada de una realización preferida de la misma, descrita por
medio de un ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
Las figuras 1 a 3 son secciones longitudinales a
través de la unidad de válvula según la invención en las
respectivas diferentes condiciones de funcionamiento.
En los dibujos mencionados, una unidad de
válvula para controlar la distribución de un gas combustible hacia
un quemador u otro dispositivo de uso similar, no mostrado en los
dibujos, formada de acuerdo con la presente invención, se indica de
forma general con 1. El gas se suministra a la unidad 1 a través de
un conducto de suministro 2 mostrado parcialmente en los dibujos, y
se distribuye de este modo a través del conducto de distribución
3.
La unidad de válvula 1 comprende una válvula de
modulación 4 que incluye un elemento de cierre de placa 5 que actúa
de modo que cierra un asiento de válvula 6 formado entre los
conductos 2 y 3. La unidad comprende también un accionador
accionado por motor, indicado de forma general con 7, que incluye un
vástago 8, de eje longitudinal X, que hacer funcionar elemento de
cierre 5.
El vástago de funcionamiento 8 comprende dos
porciones coaxiales estructuralmente independientes 9, 10 que
forman extensiones entre sí y están interconectadas por medio de un
acoplamiento de tornillo macho y hembra.
Más en particular, la primera porción 9 del
vástago tiene una primera porción 9a con una pared exterior de
perfil hexagonal, extendida axialmente por una segunda porción
exteriormente roscada 9b, coaxial con ésta.
La porción 9b está roscada en un orificio
roscado 10a formado axialmente empezando desde un extremo de la
segunda porción 10 del vástago. En su extremo opuesto, el vástago
está conectado al elemento de cierre 5 por medio de una conexión
oscilante convencional.
La segunda porción de vástago 10 tiene una pared
exterior con una sección transversal que tiene un perfil poligonal
(por ejemplo, hexagonal), que está acoplada de modo que puede
deslizarse libremente de forma axial (a lo largo del eje X) en un
orificio pasante 11 de perfil correspondiente formado en el centro
en un rotor 12 de un motor eléctrico 13 con un eje hueco. El motor
13 es un motor de corriente directa y es de forma ventajosa, un
motor de etapas reversible en el cual el rotor con imán permanente y
adecuadamente polarizado 12, está rodeado de forma circunferencial
por una o más bobinas 14 alimentadas por cables eléctricos 15. Las
bobinas 14 están previstas para crear el campo magnético giratorio
necesario para girar el rotor. El rotor está axialmente soportado
por cojinetes de empuje 16, que se muestran de forma esquematizada,
mientras que las bobinas 14 están ajustadas en una carcasa 17
cilíndrica a modo de campana que constituye un alojamiento para el
rotor 12 y adecuadamente fijada en la estructura estacionaria 18 de
la unidad por medio de tornillos 19, con la interposición de medios
para sellar la campana 17 sobre la estructura 18 de una forma
ajustada al gas.
La primera porción de vástago 9 está acoplada,
de modo que puede deslizarse libremente de forma axial, en un
correspondiente orificio pasante 20 de perfil hexagonal formado en
un casquillo 21 que constituye también un soporte de apoyo para el
motor en el extremo axialmente alejado del cojinete de empuje
16.
La carcasa 17 aloja también una unidad
electromagnética, indicada de forma general con 22, que comprende un
electroimán con una primera porción o núcleo estacionario 23 que
lleva un bobinado magnetizante 24, y una segunda porción o armadura
móvil 25 que puede estar fuertemente fijada en el núcleo
estacionario por magnetización. La unidad 22 puede comprender
ventajosamente una unidad magnética convencional o un imán de
selección vertical de bajo consumo.
La porción de núcleo estacionario 23 del
electroimán tiene una forma de U con brazos opuestos 23a, 23b, en
el que se proporciona un bobinado 24, y está fijada a la carcasa 17
por medio de un soporte 26 que lleva un elemento roscado a modo de
espiga 27. La espiga está centralmente perforada para la colocación
de cables eléctricos 28 para alimentar el electroimán.
La porción de armadura móvil 25 del electroimán
está conectada en el extremo de la primera porción de vástago 9
fuera de la porción roscada 9b.
Se observará que la armadura 25 es la única
parte del electroimán que puede moverse con el vástago operativo 8,
ya que la porción que lleva el bobinado del electroimán está
conectada de forma rígida a la estructura estacionaria 18 de la
unidad de válvula.
El electroimán de la unidad electromagnética
está también alojada, como un conjunto, en una cápsula sensiblemente
cilíndrica 29 montada coaxialmente dentro de la carcasa 17 y se
prolonga axialmente entre el soporte 26 y el casquillo 21.
Un muelle, indicado con 30, actúa entre la
estructura estacionaria 18 de la unidad de válvula y el elemento de
cierre 5 a fin de actuar sobre el elemento de cierre de modo que
cierra el asiento de válvula 6 así como para absorber el juego en
el acoplamiento por tornillo macho y hembra.
En funcionamiento, en una condición inicial,
mostrada en la figura 1, en el que el paso para el gas está
desconectado, el asiento de válvula 6 está cerrado por el elemento
de cierre 5 como resultado de la acción elástica del muelle 30, el
electroimán del accionador 22 está sin corriente, y en consecuencia
el motor 13 no está alimentado con
corriente.
corriente.
Empezando a partir de esta condición, el motor
está dispuesto para accionarse inicialmente durante un número
predeterminado de giros que están correlacionados, por medio del
paso de la rosca en el acoplamiento de tornillo macho y hembra, con
un recorrido axial predeterminado de la primera porción de vástago
9. El recorrido realizado por esta porción de vástago es tal que
lleva la armadura móvil 24 a una posición próxima al núcleo
estacionario del electroimán, en los alrededores de la región de la
atracción electromagnética. La consiguiente excitación del
electroimán por medio de una fuente de suministro eléctrico al
bobinado de solenoide 24 conduce a la generación de una fuerza
electromagnética que puede mantener la armadura 24 anclada en el
núcleo estacionario 23 en la posición mostrada en la figura 2.
Un giro posterior del motor 13 en la dirección
opuesta al giro previo da lugar al roscado de la segunda porción de
vástago 10 sobre la primera porción 9, provocando el deslizamiento
axial de la segunda porción 10 y el consiguiente movimiento del
elemento de cierre 5 fuera del asiento 6, en oposición al muelle 30,
y la correspondiente abertura del asiento de válvula. Según el
número de giros realizados por el motor, el desplazamiento del
elemento de cierre 5 puede ser regulado para permitir el control de
modulación de la presión de distribución. La figura 3 muestra una
condición de funcionamiento normal en el que el recorrido de la
segunda porción de vástago 10 está correlacionado con el giro del
motor 13 permitiendo el control de modulación en la unidad de
válvula.
Tras la existencia de condiciones
predeterminadas que requieren que el asiento de válvula 6 sea
desconectado, el suministro eléctrico al solenoide 24 del
electroimán se interrumpe y el elemento de cierre 5, en
consecuencia, actúa por el muelle 30 de modo que cierra el asiento
6, independiente de la posición del vástago de funcionamiento. El
vástago es guiado axialmente durante el cierre del asiento de
válvula mediante el deslizamiento relativo entre la primera porción
de vástago 9 y el casquillo 21 y entre la segunda porción de vástago
10 y el rotor 12.
También debe destacarse que el muelle 30 está
seleccionado de modo que tenga unas dimensiones y una constante de
muelle tal que garantice el cierre de seguridad del elemento de
cierre 5 contra el asiento de válvula 6, empezando desde cualquier
posición axial alcanzada por el vástago de funcionamiento 8 durante
la función de modulación.
Además de la función de modulación de la presión
de distribución y/o del caudal de gas, la misma válvula de
modulación 4 realiza por ello también la función de cierre de
seguridad del paso para el gas a través del asiento de válvula 6.
La válvula asegura una función de modulación de bajo consumo y de
posicionamiento de alta resolución, asegurando en cualquier caso la
función de cierre de seguridad con una alta carga de cierre y
rápidos tiempos de intervención, tras la existencia de condiciones
predeterminadas.
La invención consigue así los objetos
propuestos, permitiendo muchas ventajas sobre soluciones
conocidas.
Una ventaja principal yace en el hecho de que,
en virtud de la disposición de una unidad electromagnética sin
partes de movimiento del bobinado electromagnético, el suministro
eléctrico de la unidad de válvula según la invención resulta más
fácil y el aislamiento eléctrico y de hermeticidad con relación a la
porción de gas resultan ser menos complejos.
Otra ventaja es que la invención proporciona una
unidad electromagnética con masas de inercias en movimiento más
pequeñas y en consecuencia una condición de energía menor durante el
funcionamiento de la válvula de modulación, tanto en la etapa de
modulación actual como durante el cierre de seguridad de la
válvula.
Otra ventaja yace en el hecho de que el
accionador accionado por motor y la unidad electromagnética, que son
coaxiales entre sí, conducen a una compacticidad global mayor que
permite también ventajosamente que sean alojados en una sola
carcasa, bloqueados de la porción de gas de la válvula de una forma
estanca.
Aún otra ventaja está relacionada con la
simplicidad estructural de la unidad de válvula según la invención,
que requiere menos componentes que en soluciones conocidas. Estos
componentes pueden estar también provistos de modularidad
preseleccionada para permitir el control de modulación y el cierre
de seguridad de asientos de válvula de diferentes tamaños.
No es menos ventajoso la mejora en la fiabilidad
en general de la unidad de válvula formada de acuerdo con la
invención.
Claims (12)
1. Unidad de válvula de modulación para
controlar la distribución de un gas combustible a través de un
conducto de distribución (3), comprendiendo la unidad de
válvula:
- un asiento de válvula (6) en el conducto y un
elemento de cierre (5) asociado con el asiento (6),
- medios de accionamiento accionados por motor
(7) que actúan sobre el elemento de cierre (5) a fin de controlarlo
de modo que abre/cierra el asiento de válvula (6), comprendiendo
los medios de accionamiento un vástago (8) para hacer funcionar el
elemento de cierre (5),
- medios de motor (13) para el control de
funcionamiento de los medios de accionamiento y que permiten mover
el elemento de cierre (5), siendo el recorrido del elemento de
cierre (5) regulado al realizar la función de modulación,
- una unidad electromagnética (22) con una
primera porción (23) que lleva un bobinado magnetizante (24) y una
segunda porción (25) que puede estar fuertemente fijada a la
primera porción por magnetización, estando la unidad
electromagnética (22) asociada con el accionador (7) con el fin de
actuar sobre el elemento de cierre (5) de modo que cierra el asiento
de válvula (6), independiente de la posición de funcionamiento del
accionador (7), tras la existencia de una condición predeterminada
que requiere que el asiento de válvula (6) sea desconectado,
caracterizada por el hecho de que:
- los medios de accionamiento (7) pueden
moverse, juntamente con la segunda porción (25) de la unidad
electromagnética (22), durante el movimiento para controlar el
elemento de cierre (5) de modo que abre/cierra el asiento de
válvula (6),
- la primera porción (23) de la unidad
electromagnética está conectada a una estructura estacionaria de la
unidad de válvula, y en el que
- la segunda porción de la unidad
electromagnética comprende una armadura móvil montada en un extremo
del vástago (8).
2. Unidad de válvula según la reivindicación 1,
en el que el accionador accionado por motor (8) y la unidad
electromagnética (22) están montados de forma coaxial con el
asiento de válvula (6).
3. Unidad de válvula según la reivindicación 1 o
2, en el que el vástago operativo (8) comprende una primera porción
(9) y una segunda porción (10) que forman extensiones axiales entre
sí y están conectadas entre sí mediante un acoplamiento por
tornillo macho y hembra, estando las porciones de vástago (9, 10)
conectadas, en sus extremos libres, a la armadura (25) y al
elemento de cierre (5), respectivamente.
4. Unidad de válvula según la reivindicación 3,
en el que los medios de motor comprenden un motor eléctrico (13) y
la segunda porción de vástago (10) está fuertemente fijada para el
giro con un rotor (12) del motor eléctrico (13).
5. Unidad de válvula según la reivindicación 4,
en el que la segunda porción de vástago (10) está acoplada en un
eje hueco del rotor de modo que puede deslizarse libremente de forma
axial con relación a éste.
6. Unidad de válvula según la reivindicación 4 o
5, que comprende medios de guía para guiar la primera porción de
vástago (9) axialmente durante el funcionamiento del elemento de
cierre (5) como resultado de un giro del rotor (12) alrededor de su
propio eje.
7. Unidad de válvula según la reivindicación 6,
en el que los medios de guía comprenden un casquillo (21) en el que
la primera porción de vástago (9) está acoplada de forma deslizante,
estando los medios para evitar el giro proporcionados entre el
casquillo (21) y la primera porción de vástago (9).
8. Unidad de válvula según la reivindicación 7,
en el que los medios para evitar el giro comprenden una pared con
un perfil poligonal en la primera porción de vástago (9), que puede
estar alojada en un orificio pasante (20) del casquillo que tiene
una sección transversal del correspondiente perfil.
9. Unidad de válvula según una o más de las
reivindicaciones 4 a 8, en el que el motor (13) es un motor de
etapas de corriente directa.
10. Unidad de válvula según la reivindicación 4
a 9, en el que el rotor (12) es del tipo de imán permanente
adecuadamente polarizado.
11. Unidad de válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 10, en el que la unidad electromagnética (22)
y el rotor (12) están alojados en una carcasa (17) conectada a la
estructura estacionaria de la unidad de válvula de una manera
ajustada al gas.
12. Unidad de válvula según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 11, que comprende bobinas eléctricas (14) para
controlar el rotor (12), estando las bobinas (14) ajustadas en una
carcasa (17) de forma externa en la región del rotor (12).
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