ES2331429T3 - Actuador lineal de motor para una valvula de tres vias. - Google Patents
Actuador lineal de motor para una valvula de tres vias. Download PDFInfo
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Abstract
Actuador lineal de válvula adaptado a una válvula de tres vías usada particularmente para calderas domésticas, incluyendo el actuador lineal de válvula un motor eléctrico (2), una carcasa (3) de actuador y una base soporte (4) del motor fijada a la carcasa (3), y un eje motor (5) rotatorio para la conmutación de una posición axial (P1, P2) de un eje de válvula (6), en correspondencia con el ángulo girado por el eje motor (5), en donde el eje motor (5) transmite la actuación del motor (2) al eje de válvula (6), mediante un mecanismo (8, 9) de conversión del movimiento del tipo de perfiles de leva convirtiendo la rotación del eje motor (5) en un movimiento lineal de vaivén de un miembro de leva móvil (9), el cual transmite su desplazamiento axial (r) al eje de válvula (6) entre dichas dos posiciones axiales (P1, P2), y un dispositivo de conmutación eléctrico (13, 14) para la conmutación arranque/parada del motor (2) en cada una de ellas, caracterizado porque el mecanismo (8, 9) convertidor del movimiento comprende un miembro de leva fijo (8), construido a partir de una placa-base (8a) fijada a la carcasa (4) junto al motor (2) y provisto de al menos una rampa de leva ascendente/descendente (16), un miembro de leva móvil (9) más alejado del motor (2) en forma de disco-leva rotatorio provisto de medios de arrastre y de guía (9b, 9c, 10, 10'''') para efectuar respectivamente ambos movimientos de rotación y lineal, cooperando dicho miembro de leva móvil (9) con dicha al menos una rampa de leva ascendente/descendente (16), y una rueda de leva periférica (15), acoplada directamente al eje motor (5), para la actuación del dispositivo de conmutación eléctrico (13, 14), en donde el miembro de leva móvil (9) es acoplado a dicha rueda de leva periférica (15), de tal manera que dicho miembro de leva móvil (9) es accionado por la rueda de leva periférica (15) en su rotación al mismo tiempo.
Description
Actuador lineal de motor para una válvula de
tres vías.
La presente invención se relaciona con un
actuador de válvula con motor eléctrico y transmisión lineal,
adaptado a una válvula de agua de tres vías, y provisto de un
mecanismo de conversión del movimiento rotacional en dos posiciones
del eje de válvula y un elemento rotatorio accionando un conmutador
eléctrico de parada.
Un ejemplo de este tipo de actuador de
transmisión lineal es divulgado en
US-A-5568911, en donde un motor del
actuador es fijado sobre una base en la carcasa del actuador y su
movimiento rotacional transmitido por un engranaje reductor, es
convertido en un desplazamiento lineal de vaivén de un miembro
rotatorio entre dos posiciones, en correspondencia con la
conmutación de las dos vías de entrada/salida de la válvula de agua.
En este actuador, el mecanismo de conversión del movimiento
rotacional es del tipo que tiene dos miembros de leva huecos
provistos de rampas ascendente y descendente, que produce una
translación del miembro de leva más alejado del motor. Este
actuador de válvula muestra además un conmutador eléctrico de dos
posiciones accionado por un disco periférico provisto de un receso
de leva.
JP 3-168479 muestra una válvula
de agua de tres vías con un actuador motorizado, en donde el
movimiento rotacional del eje del motor es convertido por un
mecanismo convertidor en un desplazamiento lineal del eje de válvula
entre dos posiciones axiales recíprocas, en correspondencia con la
conmutación de las dos vías de entrada/salida de la válvula. Una
rueda de leva periférica acoplada al eje motor está provista de un
receso de leva que acciona dos interruptores dispuestos con un
desfase angular de 180º entre ellos, para detener el giro del motor
dos veces en cada vuelta completa. Cada uno de los interruptores
eléctricos está provisto de un par de láminas de contacto
eléctrico, una de ellas seguidor de la periferia circular de la
rueda.
EP-A-1477062
divulga un actuador lineal de válvula según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Es el objeto de la invención es el de
proporcionar un actuador accionado mediante un motor para una
válvula de tres vías, del tipo que tiene el motor asegurado sobre
una base a la carcasa del actuador, comprendiendo un eje motor
acoplado a un mecanismo de conversión del movimiento de rotación en
un desplazamiento lineal para un eje de válvula entre dos
posiciones axiales recíprocas, en las cuales un dispositivo de
conmutación eléctrico es conmutado para el arranque/parada del
motor, siendo dicho mecanismo del tipo de dos miembros de levas con
rampas ascendentes/descendentes, en donde uno de los dos miembros de
leva es fijo contra una base soporte del motor, y el segundo
miembro es arrastrado para su rotación por un tercer miembro
acoplado directamente al motor y provisto de una rueda periférica
para el accionamiento del dispositivo de conmutación eléctrico.
El actuador lineal motorizado conforme a la
invención, tiene dicho segundo miembro móvil preferentemente en
forma de disco o de tambor hueco abierto por una cara, el cual
además está provisto de un eje central integral extendido entre el
eje motor y el eje de la válvula para el guiado de su
desplazamiento, siendo así capaz de efectuar simultáneamente los
dos movimientos de rotación y de translación, necesarios para
transmitir el movimiento lineal de vaivén al eje de válvula entre
sus dos posiciones de conmutación.
En el mecanismo de conversión del movimiento
para el eje de válvula, preferentemente el miembro móvil más
alejado del motor tiene un eje intermedio extendido entre el eje
motor y el eje de válvula para su guiado, y es arrastrado por la
rueda periférica acoplada al eje motor. Esta construcción particular
del mecanismo de conversión y transmisión, con un miembro de leva
fijo, y el miembro de leva móvil siendo traccionado desde el motor
por un tercer miembro independiente de los dos miembros de leva,
proporciona la ventaja de un diseño sencillo en forma de disco del
miembro de leva móvil, actuando como un simple seguidor de las
rampas del miembro de leva fijo, lo cual permite el moldeo de
piezas compactas en plástico de formas simples, y mejorar la
resistencia al desgaste de las superficies en rozamiento aumentando
su duración de vida.
Es además un objetivo de la invención el de
proporcionar un actuador de válvula con un único miembro móvil, y
dicha rueda periférica para el accionamiento de los contactos
eléctricos moldeada separadamente de los dos miembros de leva del
mecanismo de conversión, que está provista de dos pares de recesos
de leva desfasados un ángulo de 90º entre sí para el accionamiento
de dos interruptores eléctricos de arranque/parada, por lo cual se
produce una conmutación de la potencia eléctrica del motor en cada
giro del eje motor, y así es simplificado el control eléctrico del
motor y se reduce su consumo de energía, a la vez que se simplifica
el moldeo del mecanismo convertidor del movimiento.
La Fig. 1 es una vista en sección de un actuador
motorizado para una válvula de tres vías, mostrando el eje de
válvula en su posición axial más cercana al motor.
La Fig. 2 es una vista en sección del actuador
de válvula de la figura 1, mostrando el eje de válvula en su
posición axial más alejada del motor.
La Fig. 3 es una vista en perspectiva del
actuador de válvula según la posición del eje en la figura 2,
desprovisto de la rueda de leva periférica.
La Fig. 4 es una vista en perspectiva de un
miembro de leva móvil convertidor del movimiento en el actuador de
válvula de la figura 1.
La Fig. 5 es una vista en perspectiva de la
rueda de leva periférica del actuador de la figura 1.
La Fig. 6 es una vista en planta del actuador de
la figura 1, mostrando la rueda de leva periférica de la figura 5 y
un dispositivo de conmutación eléctrico.
Con referencia a las figuras
1-6, una realización de actuador de válvula 1 lineal
comprende un motor eléctrico 2, una carcasa 3 de actuador, una base
soporte 4 del motor fijada a la carcasa, y un eje motor 5 de
velocidad reducida, acoplado a una válvula de tres vías (no
representada) como las que son usadas en las calderas domésticas.
Un eje de válvula 6 adquiere dos posiciones axiales P1, P2 para la
conmutación de dos vías de entrada/salida de la válvula, en
correspondencia con el ángulo girado por el eje motor 5. Transmite
la actuación del motor 2 al eje de válvula 6 mediante un mecanismo
8, 9 de conversión de la rotación del eje motor 5, cuyo miembro de
leva móvil 9 siendo rotatorio efectúa un movimiento lineal de vaivén
entre las dos posiciones P1, P2, de un recorrido axial "r"
(Fig. 1 y 2). La carcasa de actuador 3 contiene un elemento tubular
11 en la cara opuesta al motor 2 para el acoplamiento del eje de
válvula 6, un dispositivo de conmutación eléctrico para la
conmutación del motor arranque/parada en cada cuadrante de vuelta,
y un conector eléctrico 12 externo. El accionamiento de los dos
interruptores eléctricos 13 y 14 que forman el dispositivo de
conmutación eléctrica, se efectúa mediante una rueda de leva
periférica 15 para los contactos eléctricos rotada directamente por
el eje motor 5. La rueda de leva periférica 15 a la vez se acopla
al miembro de leva móvil 9 arrastrando a este último en su la
rotación, de una manera que permite al miembro de leva móvil 9 su
desplazamiento axial atravesando dos ranuras de guía 22 en la rueda
de leva periférica 15. El miembro de leva móvil 9 en forma de
disco-leva es guiado en su movimiento axial por un
eje intermedio 10, 10' central extendido a cada lado del disco.
En referencia a las Figs. 3 y 4, el mecanismo 8,
9 convertidor del movimiento comprende un miembro de conversión
fijo 8 (Fig.3), construido a partir de una
placa-base 8a fijada a la carcasa 4 junto al motor
2, y el miembro de leva móvil 9 (Fig. 4) en forma de
disco-leva alejado del motor 2 con dicho eje
intermedio 10, 10' integral, el cual guía el movimiento lineal del
miembro de leva móvil 9 y transmite el desplazamiento axial al eje
de válvula 6. El miembro de conversión fijo 8 tiene rampas de leva
ascendentes/descendentes 16 formadas sobre el borde de una pared
cilíndrica 8b extendida desde la placa-base 8a. El
miembro de leva móvil 9 queda dispuesto más alejado del motor 2 y
se interpone mediante su eje intermedio 10, 10' entre el eje motor 5
y el eje de válvula 6. El miembro de leva móvil 9, es formado con
un disco-base 9a del cual se extiende un perfil
seguidor de leva 17, en forma de pared cilíndrica 9b en oposición a
las rampas de leva 16. En la dirección axial opuesta se extiende
desde el disco-base 9a una segundo eje intermedio
10' para el acoplamiento del miembro de leva móvil 9 al eje de
válvula 6.
La placa-base 8a de fijación del
miembro de conversión fijo 8 es usada además como una base soporte 4
para el motor 2. Desde ella se extienden dos paredes cilíndricas 8b
distribuidas en una periferia de 360º, las cuales forman cuatro
rampas 16 alternadamente ascendentes y descendentes de arco igual a
90º cada una. Siguiendo la rotación del eje motor 5, el seguidor de
leva 17 del miembro de leva móvil 9 recorre las crestas y valles
formadas sobre las rampas de leva 16. Cada rampa ascendente o
descendente de arco igual a 90º proporciona un desplazamiento
"r" del miembro de leva móvil 9, alrededor de 7,5 mm,
alternadamente en una y otra dirección axial entre las posiciones
P1 y P2 recíprocas, y con él se produce la actuación correspondiente
del eje de válvula 6. El seguidor de leva 17 es de pequeña
extensión, de arco menor que 90º, con una punta redondeada para su
deslizamiento sobre las rampas de leva 16. Esta construcción
compacta y robusta del miembro de leva móvil 9 con una pequeña
superficie de rozamiento, consigue evitar el desgaste de las levas
del mecanismo de conversión y aumentar la duración de vida del
actuador 1.
Con referencia a las Fig. 5 y 6, es mostrada una
opción de construcción de la rueda de leva periférica 15, la cual
es montada alrededor del miembro de leva móvil 9 y arrastra a esta
ultima en la rotación. La rueda de leva periférica 15 tiene una
pared cilíndrica 15a rotatoria para accionar los contactos de los
dos interruptores eléctricos 13 y 14. La rueda de leva periférica
15 se acopla directamente fijada al eje motor 5 a través de una
abertura de encaje 18 central, y al miembro de leva móvil 9 a través
de dos aberturas de arrastre 19 contrapuestas en las que encajan
con holgura para su desplazamiento dos nervios de arrastre 20 del
miembro de leva móvil 9. Así son mantenidos el miembro de leva
móvil 9 y la rueda de leva periférica 15 siempre en una misma
posición angular relativa uno al otro. El seguidor de leva 17
atraviesa la rueda de leva periférica 15 por una
ranura-guía 22, la cual tiene una anchura holgada
con respecto a la pared cilíndrica 9b del seguidor de leva 17, con
el fin de que esta última se desplace axialmente en la ranura guía
22. Una segunda pared 9c arqueada extendida paralela a la pared 9a
del seguidor de leva 17, contribuye al guiado del miembro de leva
móvil 9 a través de la rueda de leva periférica 15.
Según una opción construcción, los dos
interruptores eléctricos 13, 14 se forman mediante un par de láminas
resorte 13a, 13b y 14a, 14b respectivo, iguales entre ellos pero
dispuestos en dos niveles de altura relativos a la pared periférica
15a de la rueda de leva, de manera que cada uno de ellos sea cerrado
alternadamente para la conmutación eléctrica del motor 2, dos veces
cada vuelta de la rotación. Para efectuar una conmutación eléctrica
de posición P1 ó P2 cuatro veces en cada vuelta, la rueda 15 dispone
en su pared periférica 15a de dos pares de recesos de leva 21, 21'
que accionan las láminas de contactos móviles 13a, 14a de cada
interruptor. Los recesos 21, 21' son distribuidos en los dos
niveles de altura en correspondencia con las láminas de contactos
móviles 13a y 14a de cada interruptor, y están desfasados uno del
otro en 90º, por lo cual uno o el otro interruptor eléctrico 13, 14
se cierra en cada cuadrante de vuelta, coincidiendo con una posición
del seguidor de leva 17 móvil sobre una cresta o sobre un valle de
las rampas de leva 16. Así para la conmutación del eje de válvula 6
solamente se necesita un cuarto de vuelta del motor, y se consigue
un ahorro de energía y una simplificación del mecanismo 7, 8 de
conversión del movimiento que aumenta la duración de vida del
actuador 1.
Claims (8)
1. Actuador lineal de válvula adaptado a una
válvula de tres vías usada particularmente para calderas domésticas,
incluyendo el actuador lineal de válvula un motor eléctrico (2),
una carcasa (3) de actuador y una base soporte (4) del motor fijada
a la carcasa (3), y un eje motor (5) rotatorio para la conmutación
de una posición axial (P1, P2) de un eje de válvula (6), en
correspondencia con el ángulo girado por el eje motor (5), en donde
el eje motor (5) transmite la actuación del motor (2) al eje de
válvula (6), mediante un mecanismo (8, 9) de conversión del
movimiento del tipo de perfiles de leva convirtiendo la rotación del
eje motor (5) en un movimiento lineal de vaivén de un miembro de
leva móvil (9), el cual transmite su desplazamiento axial (r) al eje
de válvula (6) entre dichas dos posiciones axiales (P1, P2), y un
dispositivo de conmutación eléctrico (13, 14) para la conmutación
arranque/parada del motor (2) en cada una de ellas,
caracterizado porque el mecanismo (8, 9) convertidor del
movimiento comprende
un miembro de leva fijo (8), construido a partir
de una placa-base (8a) fijada a la carcasa (4) junto
al motor (2) y provisto de al menos una rampa de leva
ascendente/descendente (16),
un miembro de leva móvil (9) más alejado del
motor (2) en forma de disco-leva rotatorio provisto
de medios de arrastre y de guía (9b, 9c, 10, 10') para efectuar
respectivamente ambos movimientos de rotación y lineal, cooperando
dicho miembro de leva móvil (9) con dicha al menos una rampa de leva
ascendente/descendente (16), y
una rueda de leva periférica (15), acoplada
directamente al eje motor (5), para la actuación del dispositivo de
conmutación eléctrico (13, 14), en donde el miembro de leva móvil
(9) es acoplado a dicha rueda de leva periférica (15), de tal manera
que dicho miembro de leva móvil (9) es accionado por la rueda de
leva periférica (15) en su rotación al mismo
tiempo.
tiempo.
2. Actuador lineal de válvula según la
reivindicación 1, en donde en la al menos una rampa de leva
ascendente/descendente (16) del miembro de leva fijo (8) tiene un
perfil de conversión formado sobre una pared arqueada (8b)
extendida desde una placa-base (8a) soporte del
motor, y el miembro de leva móvil (9) comprende un eje intermedio
(10, 10') y un disco central (9a) soporte del que se extiende, en
oposición al miembro de leva fijo (8), una pared (9b) constituida
como un seguidor de leva que recorre la al menos una rampa de leva
ascendente /descendente (16) del miembro de leva fijo (8),
determinando así sucesivamente una y otra de las dos posiciones (P1,
P2) del eje de la válvula (6).
3. Actuador lineal de válvula según la
reivindicación 2, en donde la pared arqueada (8b) del miembro de
leva fijo (8) comprende cuatro rampas de leva (16) alternadas
extendidas cada una 90º, para la conmutación de la posición (P1,
P2) del eje de válvula (6) en cada cuadrante de vuelta del giro del
motor (2).
4. Actuador lineal de válvula según las
reivindicaciones 2 ó 3, en donde el eje intermedio (10, 10') del
miembro de leva móvil (9) está interpuesto entre el eje motor (5) y
el eje de válvula (6), guiando el movimiento lineal de dicho
miembro de leva móvil (9) para transmitir su desplazamiento axial
(r) al eje de válvula (6).
5. Actuador lineal de válvula según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de arrastre
y de guía (9b, 9c, 10, 10') del miembro de leva móvil (9) comprenden
al menos una pared (9b, 9c) sobresaliente extendida hacia el
miembro de leva fijo (8), atravesando con holgura para su
desplazamiento una ranura-guía (19, 22) de la rueda
de leva periférica (15), siendo constituida dicha pared (9b, 9c)
como un seguidor de leva que recorre la al menos una rampa de leva
ascendente/descendente (16) del miembro de leva fijo (8), por lo
cual es mantenida la posición angular de la rueda de leva periférica
(15) y del miembro de leva móvil (9) relativa entre ellos.
6. Actuador lineal de válvula según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en donde la rueda de leva
periférica (15) se monta rodeando el miembro de leva móvil (9) y
tiene un perfil de leva (15a, 21, 21') periférico accionando el
dispositivo de conmutación eléctrico (13, 14) del motor en cada
cuadrante (90º) de giro del eje motor (5).
7. Actuador lineal de válvula según la
reivindicación 6, en donde el dispositivo de conmutación eléctrico
(13, 14) comprende dos interruptores (13, 14) de láminas resorte
(13a, 13b y 14a, 14b).
8. Actuador lineal de válvula según la
reivindicación 7, en donde el perfil de leva (15a, 21, 21')
periférico de la rueda de leva periférica (15) comprende dos pares
de recesos (21, 21') de leva, cada par a diferente altura relativa
al movimiento lineal del miembro de leva móvil (9), y desfasados
cada receso (21, 21') uno del otro un ángulo de rotación de 90º, y
los dos interruptores (13, 14) del dispositivo de conmutación
eléctrico (13, 14) están dispuestos en dos niveles de altura
respectivos relativos al perfil de leva (15a, 21, 21') periférico,
por lo cual cada uno de los interruptores (13, 14) es cerrado
alternadamente en una posición u otra de vaivén (P1, P2) respectiva
del miembro de leva móvil (9).
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