ES2337623T3 - Valvula de dos mariposas accionadas por un motor comun. - Google Patents

Valvula de dos mariposas accionadas por un motor comun. Download PDF

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Abstract

Una válvula que comprende un cuerpo (1) que delimita a unos conductos primero y segundo (3, 4) que desembocan en un tercer conducto (2) y que están provistos de una primera mariposa (5) y de una segunda mariposa (15) respectivamente, caracterizada por el hecho de que la primera mariposa es solidaria de una primera rueda de transmisión (7) conectada con un árbol de salida (9) de un motor de accionamiento (10) para que se pueda desplazar entre una primera posición de cierre y una segunda posición de cierre situadas a uno y otro lado de una posición de apertura del primer conducto, y por el hecho de que la segunda mariposa está montada para pivotar sobre una segunda rueda de transmisión (17) conectada con el motor de accionamiento, y está conectada con la segunda rueda de transmisión por un elemento de accionamiento unidireccional (18, 19, 20, 21, 22, 23) positivo cuando la primera mariposa se desplaza de su posición de apertura a su segunda posición de cierre con el fin de accionar entonces la segunda mariposa de una posición de cierre a una posición de apertura del segundo conducto, comprendiendo la válvula un elemento de retroceso (25) de la segunda mariposa a su posición de cierre cuando la primera mariposa se desplaza a su primera posición de cierre.

Description

Válvula de dos mariposas accionadas por un motor común.
La presente invención se refiere a una válvula destinada por ejemplo para ser montada en un circuito de admisión de aire de un motor térmico.
Una válvula de este tipo es como la del documento EP-A-0388.505.
Antecedentes de la invención
Un circuito de admisión de este tipo comprende una vía refrigerada y una vía no refrigerada que están conectadas con el colector de admisión del motor térmico mediante válvulas. De ello resulta un peso y un volumen importantes del motor haciendo delicado su montaje en el vehículo, una relativa complejidad del motor haciendo su mantenimiento difícil, y un número de piezas relativamente elevado que aumentan el riesgo de fallo.
Objeto de la invención
En el marco de la invención, se ha ocurrido sustituir estas válvulas por una válvula única que comprende un cuerpo que delimita un primer y segundo conductos que están respectivamente conectados con la vía no refrigerada y con la vía refrigerada y que desembocan en un tercer conducto conectado con el colector de admisión. El primer conducto y el segundo conducto están provistos de una primera mariposa y de una segunda mariposa presentado cada una una posición de apertura y una posición de cierre. La primera mariposa debe poder ser mantenida en posición entre la posición de apertura y la posición de cierre con el fin de permitir una regulación del estrangulamiento que proporciona mientras que la segunda mariposa debe poder ser desplazada bien sea en su posición de apertura o en su posición de cierre sin que una posición intermediaria sea necesaria. La válvula tiene así un estado de funcionamiento normal en el cual la primera mariposa se regula en posición entre su posición de apertura y su posición de cierre mientras que la segunda mariposa está cerrada, un estado de bloqueo en el cual la primera mariposa y la segunda mariposa se encuentran en posición de cierre, y un estado de refrigeración en el cual la primera mariposa se encuentra en posición de cierre y la segunda mariposa se encuentra en posición de apertura. Se habría podido considerar un accionamiento de las mariposas realizado por medio de dos motores asociados cada uno con una de las mariposas. La utilización de dos motores acoplados haría sin embargo la válvula compleja, voluminosa y relativamente costosa.
Un fin de la invención es proporcionar un medio de accionamiento de las mariposas que sea sencillo y económi-
co.
Resumen de la invención
A este respecto, se prevé, según la invención, una válvula que comprende un cuerpo que delimita un primer y segundo conductos que desembocan en un tercer conducto y que están provistos respectivamente de una primera mariposa y de una segunda mariposa. La primera mariposa es solidaria de una primera rueda de transmisión conectada con un árbol de salida de un motor de accionamiento para desplazarse entre una primera posición de cierre y una segunda posición de cierre situadas a uno y otro lado de una posición de apertura del primer conducto. La segunda mariposa está montada para pivotar sobre una segunda rueda de transmisión conectada al motor de accionamiento, y está conectado con la segunda rueda de transmisión por un elemento de accionamiento unidireccional positivo cuando la primera mariposa se desplaza de su posición de apertura a su segunda posición de cierre con el fin de accionar entonces la segunda mariposa de una posición de cierre a una posición de apertura del segundo conducto, comprendiendo la válvula un elemento de retroceso de la segunda mariposa a su posición de cierre cuando la primera mariposa se desplaza hacia su primera posición de cierre.
Así, la primera mariposa puede ser regulada en posición entre su posición de apertura y su primera posición de cierre sin que la segunda mariposa deje su posición de cierre en la cual se mantiene por el elemento de retroceso. Cuando la primera mariposa se desplaza hacia su segunda posición de cierre, el elemento de accionamiento unidireccional provoca el desplazamiento de la segunda mariposa hacia su posición de apertura. El motor de accionamiento acciona de este modo la primera rueda de transmisión, y por consiguiente la primera mariposa, y la segunda rueda de transmisión, solidarizándose solo la segunda mariposa en rotación por el elemento de accionamiento en un solo sentido de rotación.
Preferentemente, el motor de accionamiento es un motor de corriente continua.
Un motor de este tipo presenta un par superior al par desarrollado por un motor doble.
Según un primer modo de realización, la segunda mariposa es solidaria de un eje que tiene un extremo que sobresale del cuerpo y provisto de un soporte radial para cooperar con un tope solidario de la segunda rueda de transmisión y, preferentemente, el soporte radial está equipado con un dedo paralelo al eje y recibido en deslizamiento en una garganta en arco de círculo que está prevista sobre la segunda rueda de transmisión y de la cual un extremo forma el tope de accionamiento. El elemento de accionamiento tiene así una estructura sencilla.
Ventajosamente, la segunda rueda de transmisión está conectada con el motor de accionamiento por la primera rueda de transmisión.
La primera rueda de transmisión constituye un medio sencillo de transmisión del movimiento del árbol de salida del motor de accionamiento a la segunda rueda de transmisión.
Según un segundo modo de realización, la segunda mariposa es solidaria de un eje con un extremo que sobresale del cuerpo y provista de un soporte solidario en rotación del eje, la segunda rueda de transmisión está montada libre en rotación sobre este extremo del eje y está conectada al soporte mediante un muelle de torsión que forma el elemento de retroceso y posicionado para hacer retroceder el soporte hacia la posición de cierre de la segunda mariposa.
Un solo muelle puede así asegurar el retroceso de las dos aletas en posición de cierre.
Otras características y ventajas de la invención se desprenderán con la lectura de la descripción que sigue de modos de realización particulares no limitativos de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Se hará referencia a los dibujos adjuntos, entre los cuales:
- La figura 1 es una vista en alzado de una válvula conforme a un primer modo de realización de la invención,
- La figura 2 es una vista en sección según la línea II-II de la figura 1,
- La figura 3 es una vista en sección según la línea III-III de la figura 1, estando la primera mariposa en su posición de apertura y la segunda mariposa en su posición de cierre.
- La figura 4 es una vista en sección según la línea IV-IV de la figura 3,
- La figura 5 es una vista parcial en perspectiva, estando la primera mariposa en una posición intermediaria entre su primera posición de cierre y su posición de apertura y estando la segunda mariposa en su posición de cierre,
- Las figuras 6 y 7 son vistas similares a la de la figura 5, estando la primera mariposa en su segunda posición de cierre y la segunda mariposa respectivamente en posición de cierre y en posición de apertura.
- Las figuras 8 a 10 son vistas análogas a las figuras 5 a 7 de una válvula conforme a un segundo modo de realización,
- La figura 11 es una vista análoga a la figura 8, estando la primera mariposa en posición de apertura.
Descripción detallada de la invención
Haciendo referencia las figuras 1 a 7, la válvula conforme a la invención comprende un cuerpo generalmente designado por 1 que delimita un primer conducto 3 y un segundo conducto 4 que desembocan en un tercer conducto 2. El cuerpo 1 y los conductos 3 y 4 solo están representados en parte en las figuras 5 a 7.
El primer conducto 3 está equipado con una primera mariposa 5 solidaria de un eje 6 montado para pivotar sobre el cuerpo 1. El eje 6 comprende un extremo que se extiende en saliente con el cuerpo 1 y solidario en rotación de una primera rueda de transmisión 7, dentada, engranada con un engranaje intermediario 8 así mismo engranado con un piñón 9 solidario del árbol de salida de un motor 10 montado sobre el cuerpo 1. El motor 10 es un motor de corriente continua así mismo conectado con una fuente de energía eléctrica y con un módulo de accionamiento que son igualmente conocidos por si mismos y no se representan en las figuras. Un muelle de torsión 11 se extiende helicoidalmente alrededor del indicado extremo del eje 6 con una extremidad conectada a la rueda de transmisión 7 y una extremidad conectada con el cuerpo 1. El muelle 11 hace retroceder la mariposa 5 a la posición de apertura (representada en las figuras 2 a 4). La rueda de transmisión 7 está provista de salientes 12, 13 que están destinados para cooperar con un tope 14 solidario del cuerpo 1. Cuando el saliente 12 hace tope contra el tope 14, la mariposa 5 se encuentra en una primera posición de cierre (representada en la figura 6) y, cuando el saliente 13 está apoyado contra el tope 14, la mariposa 5 se encuentra en una segunda posición de cierre (representada en la figura 7). La mariposa 5 es sustancialmente perpendicular al conducto 3 cuando se encuentra en su primera posición de cierre y en su segunda posición de cierre, encontrándose estas posiciones en aproximadamente 180º una de la otra. Resistencias, esquematizadas en 29, se extienden por el conducto 3 río abajo de la mariposa 5 y están fijadas al cuerpo 1. Las resistencias 29 dejan pasar el fluido y se encuentran en forma de aletas de aluminio o de cintas resistentes finas cuyo espesor y las formas están dispuestas para no estorbar o perturbar la circulación del fluido. Las resistencias 29 comprenden medios, conocidos por si mismos y no representados, de conexión con una fuente de alimentación de energía eléctrica.
El segundo conducto 4 está equipado con una segunda mariposa 15 solidaria de un eje 16 que está montado para pivotar sobre el cuerpo 1 y que tiene un extremo que se extiende en saliente del cuerpo 1 y sobre el cual está montada para pivotar una segunda rueda de transmisión 17. Un soporte está afijado sobre este extremo del eje 16. El soporte define dos brazos 18, 19, que se extienden radialmente desde el extremo que sobresale del eje 6, a la parte opuesta uno del otro. Cada brazo 18, 19 está provisto de un dedo 20, 21 recibido en una ranura 22, 23, en arco de círculo previsto en la rueda de transmisión 17. El brazo 19 comprende un extremo libre destinado para hacer tope contra un tope 24 solidario del cuerpo 1 y que define la posición de cierre de la mariposa 15 (representada en las figuras 2 a 6). Un muelle de torsión 25 se extiende helicoidalmente alrededor del indicado extremo del eje 16 y presenta un extremo unido al dedo 21 y un extremo opuesto unido al cuerpo 1 para hacer retroceder la mariposa 15 en posición de cierre. En posición de apertura, la mariposa 15 se extiende sustancialmente según el eje del conducto 4.
Los topes 14, 24 están fijados sobre un soporte regulable en posición con relación al cuerpo 1.
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La válvula así realizada presenta:
-
Un modo de funcionamiento normal o primario en el cual la mariposa 15 se encuentra en posición de cierre y la mariposa 5 es regulable en posición entre su posición de apertura y su primera posición de cierre (posición intermediaria representada en la figura 5),
-
Un modo de parada en el cual la mariposa 15 se encuentra en su posición de cierre y la mariposa 5 se encuentra en su primera posición de cierre (figura 6),
-
Un modo de funcionamiento secundario en el cual la mariposa 15 se encuentra en su posición de apertura y la mariposa 5 se encuentra en su segunda posición de cierre (figura 7).
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En el modo de funcionamiento normal, el motor 10 puede llevar la mariposa 5 a cualquier posición comprendida entre su posición de apertura y su primera posición de cierre (ver la posición intermediaria representada en la figura 5). Cuando la mariposa 5 se encuentra en posición de apertura (figura 3), los dedos 20, 21 son recibidos en un extremo 22.1, 23.1 de las ranuras 22, 23. Cuando la rueda de transmisión 7 pivota entre la posición de apertura de la mariposa 5 y su primera posición de cierre, la rueda de transmisión 7 acciona la rueda de transmisión 17 (sentido de rotación 40 en la figura 3) provocando el deslizamiento de los dedos a lo largo de las ranuras 22, 23 en dirección al otro extremo 22.2, 23.2 de estas ranuras. La mariposa 15 se encuentra por consiguiente inmóvil, mantenida en su posición de cierre por el muelle que aplica la excrecencia del brazo 18 contra el tope 24.
Cuando la mariposa 5 se encuentra en su primera posición de cierre, los dedos 20, 21 son recibidos en los extremos 22.2, 23.2 de las ranuras 22, 23 y la mariposa 15 se encuentra en su posición de cierre de forma que la válvula se encuentre en su modo de parada (figura 6).
Cuando la mariposa 5 se ha llevado de nuevo a su posición de apertura desde su primera posición de cierre, la rueda de transmisión 7 acciona la rueda de transmisión 17 y los dedos pasan del extremo 22.2, 22.3 de las ranuras 22, 23 a los extremos 22.1, 23.1 sin provocar movimiento de la mariposa 15.
Cuando la rueda de transmisión 7 se desplaza para llevar la mariposa 5 a su segunda posición de cierre, la rueda de transmisión 7 provoca una rotación de la rueda de transmisión 17 en el sentido referenciado 30 en la figura 3. Los dedos 19, 20 al hacer tope contra los extremos 22.1, 23.1 de las ranuras 22, 23, el pivotamiento de la rueda de transmisión 17 provocará un pivotamiento del soporte y por consiguiente del eje 16 y de la mariposa 15. Cuando la mariposa 5 alcanza su segunda posición de cierre, la mariposa 15 se encuentra en su posición de apertura. La válvula se encuentra en su modo de funcionamiento secundario (figura 7).
Cuando la mariposa 5 ha sido llevada de nuevo de su segunda posición de cierre a su posición de apertura (bajo la acción igualmente del muelle 11), la rueda de transmisión 17 es accionada en sentido inverso (sentido referenciado con 40) por la rueda de transmisión 7 y el muelle 25 ejerce sobre el dedo 21 una fuerza de retroceso de la mariposa 15 hacia su posición de obturación.
Los dedos 20, 21 y las ranuras 22, 23 forman así un elemento de arrastre unidireccional (sentido 30) de la mariposa 15, siendo este elemento positivo (o activo) cuando la mariposa 5 es accionada de su posición de apertura a su segunda posición de cierre.
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Se apreciará que los ejes 6, 16 de las mariposas 5, 15 están montados en la proximidad del tercer conducto 2 y que:
-
en posición de apertura, las mariposas 5, 15 tienen una parte que se extiende en saliente en el conducto 2, preferentemente hasta el eje del conducto 2, para guiar los gases y formar deflectores;
-
en posición de cierre, las mariposas 5, 15 se extienden hasta la proximidad de la pared del conducto 2, y preferentemente sustancialmente en afloramiento con el conducto 2 y paralelamente a la pared de éste, para limitar la formación de zona de recirculación de los gases y otras perturbaciones del flujo con el fin de reducir las pérdidas de cargas.
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Los elementos idénticos, o análogos a los del primer modo de realización llevan la misma referencia numérica en la descripción del segundo modo de realización en relación con las figuras 8 a 11.
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Haciendo referencia a las figuras 8 a 11, la válvula conforme al segundo modo de realización es generalmente idéntica a la del primer modo de realización salvo en lo que respecta:
-
al muelle 11 que está ausente del segundo modo de realización,
-
a los medios de unión del eje 16 de la mariposa 15 con la rueda de transmisión 17.
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En este segundo modo de realización, un soporte 50 está fijado sobre el extremo del eje 16 sobre el cual la rueda de transmisión 17 está montada para pivotar. El soporte 50 comprende un brazo 51 destinado para hacer tope contra un tope 24 solidario del cuerpo 1 y que define la posición de cierre de la mariposa 15 (figuras 8 y 9). La rueda de transmisión 17 comprende una porción de apoyo contra el brazo 51.
El muelle de torsión 25 se extiende helicoidalmente alrededor del indicado extremo del eje 16 y presenta un extremo conectado al soporte 50 y un extremo opuesto conectado con la rueda de transmisión 17 con el fin de aplicar el brazo 51 contra la rueda de transmisión 17 y hacer retroceder el brazo 51 hacia el tope 24.
La rueda de transmisión 17 hace tope contra el brazo 51 del soporte 56 cuando la rueda de transmisión 7 se desplaza para llevar la mariposa 5 a su posición de apertura hacia su segunda posición de cierre y acciona de forma correspondiente la rueda de transmisión 17. La rueda de transmisión 17 desplaza entonces la aleta 15 de su posición de cierre a su posición de apertura por mediación del soporte 50 (figura 10). Cuando la rueda de transmisión 7 pivota en sentido contrario para llevar de nuevo la mariposa 5 a su posición de apertura, la rueda de transmisión 17 es llevada de nuevo
a hacer tope contra el brazo 51 y el muelle de torsión 25 hace retroceder el soporte 50 contra el tope 24 (figura 11).
En posición de apertura de la mariposa 5, el brazo 51 hace tope contra el tope 24 y la rueda de transmisión 15 hace tope contra el brazo 51.
Cuando la rueda de transmisión 7 se desplaza para llevar la mariposa 5 de su posición de apertura a su primera posición de cierre (figura 8), la rueda de transmisión 17 se desplaza a la parte opuesta de su apoyo contra el brazo 51 en contra de la fuerza ejercida por el muelle de torsión 25. El soporte 50 permanece haciendo tope contra el tope 24 de forma que la mariposa 16 permanezca en posición de cierre. La mariposa 5 se encuentra en su primera posición de cierre cuando el saliente 12 se encuentra apoyado contra el tope 14 (figura 9). Cuando la rueda de transmisión 7 se desplaza en sentido contrario, la mariposa 5 es llevada de nuevo a la posición de apertura (figura 11). Se apreciará que en caso de corte de alimentación del motor 10, el muelle de torsión 25 tiende a aplicar el brazo 51 contra el tope 24 y a hacer pivotar la rueda de transmisión 17 para llevarla en apoyo del brazo 51 de forma que la mariposa 5 se encuentre en posición de apertura y la mariposa 16 se encuentre en posición de cierre (figura 11).
Obviamente, la invención no se limita a los modos de realización descritos y se puede aportar a los mismos variantes de realización sin apartarse del marco de la invención tal como se ha definido por las reivindicaciones.
En particular, la válvula puede tener una estructura diferente de la descrita, particularmente en lo que respecta a la disposición de los conductos, la geometría de las mariposas, el accionamiento de la segunda rueda de transmisión... Las ruedas de transmisión pueden ser accionadas por medio de correas. El motor puede estar acoplado con la primera rueda de transmisión y con la segunda rueda de transmisión, no sirviendo entonces ya la primera rueda de transmisión de unión entre el motor y la segunda rueda de transmisión. El cuerpo puede ser de una o varias piezas.
El elemento de retroceso de la segunda mariposa puede ser un elemento motor mecánico o eléctrico.
El elemento de accionamiento unidireccional puede tener otra estructura que la descrita y no comprender por ejemplo más que un dedo y una ranura. Un dedo puede igualmente ser solidario de la rueda de transmisión 17 para apoyarse sobre el brazo 19.
Se entiende que la disposición según la cual al menos una de las mariposas 5, 15 en posición de apertura tiene una parte en saliente en el tercer conducto 2, y al menos una de las mariposas 5, 15 en posición de cierre se extiende sustancialmente hasta la proximidad, incluso en afloramiento con el tercer conducto 2, es aplicable a cualquier tipo de válvula con tres conductos, por ejemplo una entrada y dos salidas, con dos mariposas accionadas por uno o dos motores.
Asimismo, las resistencias 29 se pueden utilizar en cualquier tipo de válvula que tenga tres conductos, en particular una entrada y dos salidas. Los medios de calefacción pueden estar previstos en uno y/u otro de los conductos y tener una estructura diferente de la descrita.
Además, el sentido de retroceso de los muelles y la posición de retroceso de las mariposas pueden ser diferentes de los descritos anteriormente.
La válvula puede tener numerosas aplicaciones particularmente en el ámbito del automóvil y más particularmente, pero no exclusivamente, en el circuito de admisión de un motor térmico.
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Referencias citadas en la descripción
Esta lista de referencias citadas por el solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad al respecto.
Documentos de patente citados en la descripción
\bullet EP 0388505 A [0002]

Claims (11)

1. Una válvula que comprende un cuerpo (1) que delimita a unos conductos primero y segundo (3, 4) que desembocan en un tercer conducto (2) y que están provistos de una primera mariposa (5) y de una segunda mariposa (15) respectivamente, caracterizada por el hecho de que la primera mariposa es solidaria de una primera rueda de transmisión (7) conectada con un árbol de salida (9) de un motor de accionamiento (10) para que se pueda desplazar entre una primera posición de cierre y una segunda posición de cierre situadas a uno y otro lado de una posición de apertura del primer conducto, y por el hecho de que la segunda mariposa está montada para pivotar sobre una segunda rueda de transmisión (17) conectada con el motor de accionamiento, y está conectada con la segunda rueda de transmisión por un elemento de accionamiento unidireccional (18, 19, 20, 21, 22, 23) positivo cuando la primera mariposa se desplaza de su posición de apertura a su segunda posición de cierre con el fin de accionar entonces la segunda mariposa de una posición de cierre a una posición de apertura del segundo conducto, comprendiendo la válvula un elemento de retroceso (25) de la segunda mariposa a su posición de cierre cuando la primera mariposa se desplaza a su primera posición de cierre.
2. Válvula según la reivindicación 1, en la cual el motor de accionamiento (10) es un motor de corriente continúa.
3. Válvula según la reivindicación 1, en la cual la segunda mariposa (15) es solidaria de un eje (16) con un extremo que sobresale del cuerpo (1) y provista de un soporte radial (18, 19) para cooperar con un tope (22.1, 23.1) solidario de la segunda rueda de transmisión (17).
4. Válvula según la reivindicación 3, en la cual el soporte radial (18, 19) está equipado con un dedo (20, 21) paralelo al eje y recibido en deslizamiento en una garganta (22, 23) en arco de círculo que está prevista sobre la segunda rueda de transmisión y de la cual un extremo (22.1, 23.1) forma el tope de accionamiento.
5. Válvula según la reivindicación 1, en la cual la segunda rueda de transmisión (17) está conectada con el motor de accionamiento (10) por la primera rueda de transmisión (17).
6. Válvula según la reivindicación 1, en la cual el elemento de retroceso es un muelle de torsión (25) montado entre la segunda mariposa (15) y el cuerpo (1).
7. Válvula según la reivindicación 1, en la cual la segunda mariposa (15) es solidaria de un eje (16) con un extremo que sobresale del cuerpo 1 y provista de un soporte (50) solidario en rotación del eje (16), la segunda rueda de transmisión (17) está montada libre en rotación sobre este extremo del eje y está conectada al soporte por un muelle de torsión (25) que forma el elemento de retroceso y posicionado para hacer retroceder el soporte (50) hacia la posición de cierre de la segunda mariposa (15).
8. Válvula según la reivindicación 1, en la cual al menos una de las mariposas (5, 15) en posición de apertura tiene una parte que sobresale en el tercer conducto (2).
9. Válvula según la reivindicación 1, en la cual al menos una de las mariposas (5, 15) en posición de cierre se extiende sustancialmente en afloramiento con el tercer conducto (2).
10. Válvula según la reivindicación 8 y la reivindicación 9, en la cual la indicada mariposa tiene un eje de pivotamiento (6, 16) en la proximidad del tercer conducto (2).
11. Válvula según la reivindicación 1, en la cual al menos uno de los conductos primero (3) o segundo (4) incorpora medios de calefacción (29).
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