ES2293946T3 - Accionamiento de ajuste con un freno de fuerza centrifuga. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de accionamiento para accionar un elemento de ajuste (8), con un motor eléctrico (2) que presenta un rotor (12), un acumulador de energía (3) y un freno de fuerza centrífuga (6; 20; 40), pudiendo accionarse el elemento de ajuste (8) en una primera dirección de movimiento mediante el motor eléctrico (2) conectado y en una segunda dirección de movimiento mediante el acumulador de energía (3), caracterizado porque está dispuesto un cuerpo de frenado (22; 42; 43) del freno de fuerza centrífuga (6; 20; 40) en el rotor (12) del motor eléctrico (2).
Description
Accionamiento de ajuste con un freno de fuerza
centrífuga.
La invención se refiere a un accionamiento de
ajuste del tipo citado en el preámbulo de la reivindicación 1 y
además a un elemento de ajuste con el accionamiento de ajuste y a un
motor eléctrico según el preámbulo de la reivindicación 7 u 8.
Un dispositivo de accionamiento como el indicado
se utiliza ventajosamente en instalaciones de calefacción,
ventilación y climatización para accionar elementos de ajuste como
válvulas o chapaletas y similares. Un motor eléctrico del
dispositivo de accionamiento puede controlarse a modo de ejemplo con
un regulador de dos posiciones, estando conectado el motor
eléctrico en el estado "con" y siendo accionado el elemento de
ajuste en contra de la fuerza de un muelle de reposición en una
primera dirección. En el estado "des" está desconectado el
motor eléctrico, con lo que muelle de reposición acciona el elemento
de ajuste en contra de su primera dirección.
Los dispositivos de accionamiento de este tipo
conocidos tienen el inconveniente de que en el estado del motor
eléctrico desconectado, debido al muelle de reposición, se generan
en el dispositivo de accionamiento velocidades de giro
relativamente altas, debido a las cuales resultan en especial
perjudiciales vibraciones mecánicas y ruidos.
Por el documento EP 297 453 A1 se conoce un
freno de fuerza centrífuga para accionamientos de ajuste con función
de reposición, que pueda acoplarse a un pivote de eje de una etapa
de engranaje. Mediante el freno de fuerza centrífuga debe evitarse
que se dañe el accionamiento al expandirse un muelle de
reposición.
La invención tiene como tarea básica proponer un
accionamiento de ajuste en el que no se sobrepase una cierta
velocidad de giro, con lo que se eviten perjudiciales oscilaciones
mecánicas y ruidos y cuya estructura necesite de un espacio lo más
pequeño posible.
La citada tarea se resuelve en el marco de la
invención mediante las particularidades de la reivindicación 1, 6,
7 u 8. Ventajosos perfeccionamientos resultan de las
reivindicaciones subordinadas.
A continuación se describían más en detalle
ejemplos de ejecución de la invención en base al dibujo.
Se muestra en:
Figura 1 una representación esquemática de un
accionamiento de ajuste con bloques funcionales,
figura 2 una representación de despiece del
accionamiento de ajuste,
Figura 3 una representación de despiece de una
variante del accionamiento de ajuste, y
Figura 4 una parte de la variante del
accionamiento de ajuste en el estado de montado.
En la figura 1 se indica con 1 un accionamiento
de ajuste, que presenta un motor eléctrico 2, un muelle de
reposición 3 que actúa como acumulador de energía mecánico, un
engranaje 4, un elemento de transmisión 5 y un freno de fuerza
centrífuga 6. El motor eléctrico 2 puede conectarse y desconectarse
mediante un equipo de control o regulación 7, estando realizado el
equipo de control o regulación 7 a modo de ejemplo como regulador
de dos puntos, pero en el caso más sencillo mediante un interruptor
eléctrico.
El accionamiento de ajuste 1 sirve para accionar
un elemento de ajuste 8, que está unido para este fin con el
elemento de transmisión 5 del accionamiento de ajuste 1. El elemento
ajuste 8 es por ejemplo una válvula o una chapaleta.
El motor eléctrico 2, el muelle de reposición 3
y el elemento de transmisión 5 están acoplados y unidos entre sí
mecánicamente a través del engranaje 4 tal que el elemento de ajuste
8 unido con el elemento de transmisión puede accionarse en una
primera dirección de movimiento mediante el motor eléctrico 2
activado por el equipo de control o regulación 7 y en una segunda
dirección de movimiento mediante el muelle de reposición 3. El
muelle de reposición 3 es tensado por el motor eléctrico 2
conectado, cuando se acciona el elemento de ajuste 8 en la primera
dirección de movimiento.
El engranaje 4 está diseñado ventajosamente tal
que entre el motor eléctrico 2 y el elemento de transmisión 5 y
también entre el motor eléctrico 2 y el muelle de reposición 3,
actúa al menos una etapa de engranaje.
Ventajosamente funciona el engranaje 4 visto
desde el motor eléctrico 2 como reductor, con lo que pueden lograrse
en el elemento de ajuste 8 las fuerzas necesarias, presentándose en
el rotor del motor eléctrico 2 las máximas velocidades angulares.
En el marco de la invención está dispuesto el freno de fuerza
centrífuga 6 en el rotor del motor eléctrico 2, con lo que el freno
de fuerza centrífuga 6 es movido con la velocidad angular del rotor.
Debido a que el engranaje 4 visto desde el motor eléctrico 2,
funciona como reductor, el freno de fuerza centrífuga 6 puede
ajustarse - ventajosamente con ayuda de un muelle de pretensado
correspondientemente dimensionado - tal que sólo se presente un
efecto de frenado cuando el elemento de ajuste 8 es accionado en la
segunda dirección de movimiento, es decir, accionado por el resorte
de reposición 3. Para la primera dirección de movimiento, por el
contrario, es decir, cuando el elemento de ajuste 8 es accionado por
el motor eléctrico 2, ha de diseñarse ventajosamente el freno de
fuerza centrífuga 6 tal que no exista entonces ningún efecto de
frenado.
El motor eléctrico 2 es ventajosamente un motor
síncrono, para que cuando esté conectado exista una velocidad de
giro constante, con lo que queda definido con exactitud el
comportamiento en el tiempo de un movimiento de ajuste en la
primera dirección de ajuste.
En una ejecución típica del accionamiento de
ajuste, la velocidad de giro del rotor al tensar el resorte de
retorno puede ser por ejemplo de 500 revoluciones por minuto. Al
retroceder el resorte de retorno tensado, en estado de desconectado
del motor eléctrico, se limita la velocidad de giro del rotor
mediante el freno de fuerza centrífuga a unas 1000 revoluciones por
minuto, mientras que sin freno de fuerza centrífuga típicamente se
alcanzarían varios miles de revoluciones por minuto, lo cual
originaria perjudiciales vibraciones y ruidos.
En la figura 2 se designa con 11 un estator y
con 12 un rotor del motor eléctrico 12 (figura 1). El estator 12
presenta conexiones eléctricas 13 y varios polos 14 para un campo
magnético giratorio. El rotor 12 es por ejemplo un disco de rotor
apoyado tal que puede girar en un eje de rotor 15 con un borde 16,
en cuya cara interior están dispuestos polos magnéticos de rotor no
representados en el dibujo.
El freno de fuerza centrífuga 6 (figura 1) está
dispuesto según la invención en el rotor 12 y unido con el rotor
12. En una primera variante de ejecución 20, presenta el freno de
fuerza centrífuga un cuerpo de frenado 22 apoyado tal que puede
bascular alrededor de una espiga de apoyo 21, estando dispuesta la
espiga de apoyo 21 excéntricamente en el rotor 12. Ventajosamente
está acoplado el cuerpo de frenado 22 con un muelle de pretensado
23. El muelle de pretensado 23 está diseñado y pretensado de tal
manera que el cuerpo de frenado 22 sólo puede bascular a partir una
cierta velocidad angular, \omega_{r} del rotor mediante una
fuerza centrífuga F que actúa sobre el cuerpo de frenado 22 contra
la fuerza del muelle de pretensado 23.
El muelle de pretensado 23 está realizado por
ejemplo como resorte de patillas, que está dispuesto en la espiga
de apoyo 21, encajando una primera patilla 24 del resorte de
patillas en el cuerpo de frenado 22 y la segunda patilla 25 en el
rotor 12.
Ventajosamente presenta el cuerpo de frenado 22
un revestimiento de freno 26, que está dispuesto en la zona de la
superficie de contacto entre el cuerpo de frenado 22 y un tambor de
frenado 30.
El rotor 12 configurado en particular mediante
el cuerpo de frenado 22 asimétricamente respecto al eje del rotor
15, es equilibrado ventajosamente mediante un peso de compensación
27 representado esquemáticamente en la figura 2.
Una ejecución especialmente sencilla y
ahorradora de espacio del accionamiento de ajuste 1 puede lograrse
cuando el tambor de frenado 30 es a la vez una parte de la tapa del
motor eléctrico 2, mediante la que al menos el rotor 12 y el freno
de fuerza centrífuga 20 pueden taparse. El tambor de frenado 30,
configurado ventajosamente como tapa, está fijado por ejemplo a una
tapa de estator 29.
Una caja de engranaje 31 unida con el estator
11, presenta una etapa de engranaje del engranaje 4 (figura 1) que
acopla el eje del motor 15 con un eje de salida 32.
El muelle de reposición 3 realizado por ejemplo
como muelle enrollado, está acoplado aquí mediante otra etapa de
engranaje del engranaje 4 (figura 1) que presenta un piñón 33 y una
rueda dentada 34, estando unido el piñón 33 con el eje de salida
32. Un extremo 35 del muelle de reposición 3 está unido
ventajosamente con la caja del engranaje 31.
El elemento de transmisión 5 (figura 1) está
realizado a modo de ejemplo por el eje de salida 32 o mediante un
cubo 36 calado sobre el eje de salida 32.
La variante representada en la figura 3 del
accionamiento de ajuste muestra arriba elementos funcionales ya
descritos del accionamiento de ajuste 1, como el estator 11 con las
conexiones eléctricas 13 y la tapa del estator 29, la caja del
engranaje 31 con el eje de salida 32, el rotor 12 con el eje del
rotor 15 y el borde 16, así como el tambor de frenado 30.
Una segunda variante de ejecución 40 del freno
de fuerza centrífuga 8 (figura 1) está unida en el marco de la
invención con el rotor 12. El freno de fuerza centrífuga 40 presenta
un carril de guía 41 y cuerpos de frenado 42 y 43 dispuestos tal
que pueden deslizarse sobre el carril de guía 41, que están
pretensados mediante un muelle de tracción 44 y están acoplados
entre sí. El muelle de tracción 44 está diseñado y pretensado de
tal manera que los cuerpos de frenado 42 y 43 sólo son oprimidos a
partir de una cierta velocidad angular \omega_{r} del rotor
mediante una fuerza centrífuga que actúa sobre los cuerpos de
frenado 42 y 43 en contra de la fuerza del muelle de tracción 44 en
el tambor de frenado 30.
\newpage
Debido a que el freno de fuerza centrífuga 6 o
bien 20 o bien 40 (figura 4) está dispuesto directamente sobre el
rotor 12, es posible una limitación de la velocidad de giro del
motor eléctrico 2 a valores por debajo de un límite en el que
aparecen perjudiciales vibraciones y ruidos. Además resulta posible
también una estructura ahorradora de espacio del accionamiento de
ajuste 1.
En la elección de los materiales para el freno
de fuerza centrífuga 6 o bien 20 o bien 40, hay que prestar
atención a que el funcionamiento magnético del rotor 12 no se vea
perjudicado por los materiales del freno de fuerza centrífuga 6 o
bien 20 o bien 40 y su disposición sobre el rotor 12.
Claims (8)
1. Dispositivo de accionamiento para accionar un
elemento de ajuste (8), con un motor eléctrico (2) que presenta un
rotor (12), un acumulador de energía (3) y un freno de fuerza
centrífuga (6; 20; 40), pudiendo accionarse el elemento de ajuste
(8) en una primera dirección de movimiento mediante el motor
eléctrico (2) conectado y en una segunda dirección de movimiento
mediante el acumulador de energía (3),
caracterizado porque
está dispuesto un cuerpo de frenado (22; 42; 43)
del freno de fuerza centrífuga (6; 20; 40) en el rotor (12) del
motor eléctrico (2).
2. Dispositivo de accionamiento según la
reivindicación 1, caracterizado porque una parte de la tapa
del motor eléctrico (2) está configurada como tambor de frenado
(30) del freno de fuerza centrífuga (6; 20; 40).
3. Dispositivo de accionamiento según una
reivindicación precedente,
caracterizado porque el accionamiento del
elemento de ajuste (8) está articulado en la primera dirección de
movimiento a través de al menos una etapa de engranaje (4).
4. Dispositivo de accionamiento según una
reivindicación precedente,
caracterizado porque el acumulador de
energía (3) está realizado mediante un muelle (3) que puede tensarse
mediante el motor eléctrico (2) al accionar el elemento de ajuste
(8) en la primera dirección de movimiento.
5. Dispositivo de accionamiento según la
reivindicación 4, caracterizado porque el muelle (3) está
acoplado a través de al menos una etapa del engranaje (4; 33, 34)
con el motor eléctrico (2) mecánicamente.
6. Elemento de ajuste con un dispositivo de
accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 5.
7. Motor síncrono para un dispositivo de
accionamiento para accionar un elemento de ajuste (8),
caracterizado por un rotor, sobre el que
está dispuesto un cuerpo de frenado (22; 42; 43) de un freno de
fuerza centrífuga (6; 20; 40).
8. Motor eléctrico para un dispositivo de
accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 5.
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