ES2495749B1

ES2495749B1 - Variable setpoint pressure device with linear thrust electromechanical actuator

Info

Publication number: ES2495749B1
Application number: ES201430715A
Authority: ES
Inventors: Axel MATEOS BAUGAS
Original assignee: VALVULAS AUTOMATICAS ROSS S A; VALVULAS AUTOMATICAS ROSS SA
Current assignee: VALVULAS AUTOMATICAS ROSS S A; VALVULAS AUTOMATICAS ROSS SA
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2015-02-11
Anticipated expiration: 2034-05-16
Also published as: WO2015173454A1; ES2495749A1

Abstract

Dispositivo de presión de consigna variable con actuador electromecánico de empuje lineal.#Dispositivo de presión de consigna variable que comprende:#- Un actuador electromecánico que desplaza un eje o empujador (1) linealmente,#- Un adaptador que transforma el desplazamiento lineal del actuador electromecánico en un desplazamiento de un obturador o platillo de empuje (4) del piloto para establecer una presión de consigna.#- Una válvula pilotada o no con regulación variable mediante la compresión del obturador o platillo de empuje (4) contra un muelle,#donde el actuador puede ser realizado mediante un husillo (3) rectificado para bolas dispuesto en el extremo de un empujador o eje (2) o mediante una palanca (8) que actúa sobre un segundo empujador (12) que penetrando en el piloto actúa sobre el obturador o platillo de empuje (4) del piloto, o directamente mediante un empujador (2).Variable setpoint pressure device with linear thrust electromechanical actuator. # Variable setpoint pressure device comprising: # - An electromechanical actuator that moves a shaft or pusher (1) linearly, # - An adapter that transforms the linear displacement of the actuator electromechanical in a movement of a shutter or thrust plate (4) of the pilot to establish a setpoint pressure. # - A pilot valve or not with variable regulation by compressing the shutter or thrust plate (4) against a spring, # where the actuator can be realized by means of a spindle (3) rectified for balls arranged at the end of a pusher or shaft (2) or by means of a lever (8) acting on a second pusher (12) that penetrates the pilot acts on the shutter or thrust plate (4) of the pilot, or directly by a pusher (2).

Description

DISPOSITIVO DE PRESIÓN DE CONSIGNA VARIABLE CON ACTUADOR ELECTROMECÁNICO DE EMPUJE LINEAL DESCRIPCIÓN 5 OBJETO DE LA INVENCIÓN Es objeto de la presente invención, tal y como el título establece, un dispositivo de presión de consigna variable con actuador electromecánico y en particular los medios de transmisión del accionamiento desde el actuador hasta una 10 válvula pilotada o no. Caracteriza a la presente invención las especiales singularidades constructivas que presentan los medios de transmisión del accionamiento desde el actuador hasta la válvula piloto, que hacen de los mismos un conjunto desmontable y de 15 fácil mantenimiento. Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de las válvulas y de manera particular de entre las válvulas de control hidráulicas controladas por piloto de regulación directamente sobre las válvulas de 20 regulación con muelle incorporado. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En el estado de la técnica las válvulas reductoras de presión se emplean para 25 reducir la presión al mínimo necesario dentro de la red de distribución para poder permitir el aporte de agua o fluido al punto de cota más elevada más desfavorecido de la red de distribución. El hecho de tener la menor presión posible, permite reducir el timbraje de la tubería y las pérdidas de agua o fluido por fugas o pequeñas roturas de la red de abastecimiento. 30 P20143071516-05-2014
La técnica actual tiende a minimizar el tiempo de presión elevada y ajustar siempre a la mínima presión necesaria para cada caso de caudal demandado. A mayor caudal demandado, se necesita mayor presión, y por el contrario a menor caudal demandado se necesita menor presión. 5 Por ello, surgió la necesidad de poder controlar la presión de las válvulas reductoras, empleándose unos pilotos con regulación variable mediante diferente compresión de un muelle y que actúa directamente sobre las válvulas reductoras. 10 El piloto es realmente una pequeña válvula reductora de presión y la válvula pilotada, es decir, controlada por el piloto, sólo modifica su posición en función de la apertura del piloto. Con este sistema de control diferido se puede regular presión en reductoras de grandes diámetros con la precisión del piloto. 15 En las válvulas de control hidráulicas controladas por presión mediante un piloto, es dicho piloto el que establece una presión de consigna sobre la válvula de control, por lo tanto se habla de válvulas pilotadas. 20 La presión de consigna sobre las válvulas se puede cambiar de manera automática mediante una instalación de tuberías conectadas con los conductos de entrada y salida del piloto a controlar, que a su vez puede cambiar su consigna mediante un actuador. 25 En la actualidad existen diferentes modos de establecer una presión de consigna en los pilotos como: - Electroválvulas que actúan sobre una cámara que incide sobre un empujador como la descrita en la patente GB 2340205 A. - Actuadores de multivuelta que actúan sobre un piloto. 30 P20143071516-05-2014
- Sistemas de leva y palanca que actúan sobre un piloto como el descrito en la patente WO2010097734 A. Dichos sistemas como el empleo de electroválvulas o sistemas de levas y palancas presentan aspectos susceptibles de ser mejorados, utilizando medios 5 más precisos y económicos para establecer una presión de consigna en los pilotos, basados en motores eléctricos lineales que actúan sobre el piloto, desarrollando un dispositivo de presión de consigna con un actuador electromecánico, como el que a continuación se describe y queda recogido en su esencialidad en la reivindicación primera. 10 DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es objeto de la presente invención un dispositivo de presión de consigna con actuador electromecánico que comprende: - Un actuador electromecánico que desplaza un eje linealmente, y que en 15 una posible forma de realización puede ser mediante un conjunto de cremallera-piñón o sistema de transmisión por engranajes - Un adaptador que transforma el desplazamiento lineal del actuador electromecánico en un desplazamiento de un empujador o platillo de empuje del piloto para establecer una presión de consigna. 20 - una válvula con regulación variable Que puede ser pilotada o no Si bien a lo largo de la memoria se habla de su aplicación a válvulas pilotadas, el dispositivo es de aplicación también a válvulas no pilotadas, que en definitiva es como un piloto grande que trabaja directamente sobre el circuito. 25 Gracias al empleo de un actuador electromecánico con desplazamiento lineal, el par requerido es mucho menor que en los sistemas electro-mecánicos multivuelta que accionan un tornillo de regulación multivuelta del piloto. 30 P20143071516-05-2014
La transmisión del accionamiento del actuador electromecánico, en particular de un empujador con desplazamiento lineal, sobre un platillo de empuje alojada en el interior de un piloto contra la fuerza de un muelle, se lleva a cabo mediante un adaptador que puede presentar diferentes realizaciones. 5 En una primera realización propuesta, se consigue mediante un husillo de bolas que transforma en movimiento lineal del empujador del actuador en un movimiento de giro, que lo transmite al platillo de empuje del piloto. En una segunda forma de realización, dicho adaptador comprende una palanca 10 que en un extremo está unida de manera articular mediante un eje sobre un soporte fijado al piloto y en su otro extremo unido por medio de una ranura oblonga en cuyo interior se aloja un punto de unión del empujador o eje; contando dicha palanca con un punto intermedio de unión con un segundo empujador que transmite un desplazamiento lineal al platillo de empuje del 15 piloto. Esta realización puede ser también mediante apoyo del actuador sobre la palanca y apoyo de la palanca sobre el empujador que actúa en el piloto, todo ello sin ranuras. 20 A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones la palabra “comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y 25 en parte de la práctica de la invención. Esta regulación variable por actuador electromecánico de empuje lineal es aplicable a pilotos de regulación de presión aguas arriba, aguas abajo, de caudal o de nivel de depósito, en resumen a toda aplicación con piloto con 30 muelles de regulación. P20143071516-05-2014
EXPLICACION DE LAS FIGURAS Para complementar la descripción que se está efectuando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se 5 acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente. En la figura 1, se observa una representación general del dispositivo de consigna variable en una primera realización. 10 En la figura 2, se muestra un detalle del adaptador de transformación del movimiento lineal del actuador electromecánico en un desplazamiento de un empujador o platillo de empuje, según la primera realización. 15 En la figura 3, podemos observar una representación general del dispositivo de consigna variable en una segunda realización. En la figura 4, se muestra un detalle del adaptador de transformación del movimiento lineal del actuador electromecánico en un desplazamiento de una 20 empujador o platillo de empuje, según la segunda realización. En la figura 5, se muestra una representación general del dispositivo en una tercera realización. 25 En la figura 6, se muestra un detalle del adaptador de transformación del movimiento lineal del actuador electromecánico en un desplazamiento de un platillo de empuje, según una primera realización. En la figura 7 se muestra el mecanismo de transmisión del desplazamiento del 30 motor (14) hasta el eje o empujador (2) del actuador. P20143071516-05-2014
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN. A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta. 5 En las figuras 1 y 2 se observa un actuador electromecánico (1) que desplaza linealmente un empujador o eje (2), en cuyo extremo tiene conectado un husillo (3) rectificado para bolas, que es obligado a girar por una tuerca de recirculación de bolas. El husillo de bolas (3) al girar aplica un desplazamiento sobre un platillo de empuje (4) que hacen el ajuste del pilotaje. Estando el 10 platillo de empuje (4) dentro de la campana del piloto (5), quedando todo el conjunto fijado a la tapa de la válvula principal (6). En las figuras 3 y 4 se muestra una realización alternativa dentro de los principios de la invención, es decir, empleando un actuador electromecánico 15 que desplaza un eje linealmente para finalmente producir un desplazamiento sobre un platillo de empuje (4) El actuador electromecánico (1) desplaza linealmente un empujador o eje (2), que en su extremo tiene un punto de unión (7) con una palanca (8), 20 La palanca (8) tiene: - un primer extremo unido con el empujador o eje (2) a través de un punto de unión (7) del empujador o eje (2), - Un segundo extremo unido de manera articular por medio de un eje (9) 25 dispuesto en un soporte (10) fijado al piloto. - Un punto intermedio entre ambos extremos en que tiene lugar una unión (11) de un segundo empujador(12) que penetrando en el piloto por medio de una guía (13) actúa desplazando linealmente el platillo de empuje (4) contra un muelle. 30 P20143071516-05-2014
El punto de unión del primer extremo de la palanca (8) con el empujador o eje (2) en una posible forma de realización puede discurrir a través de una ranura oblonga (8.1) La unión del empujador (12) con la palanca (8) se puede realizar mediante una 5 ranura oblonga (8.2) por la que discurre el extremo superior del empujador 12). Al igual que en la otra realización, todo el conjunto se fija a la tapa de la válvula principal (6). 10 En las figuras 5 y 6 se muestra la forma de realización más simplificada en la que el adaptador que transforma el desplazamiento lineal del actuador electromecánico en un desplazamiento de un platillo de empuje (4) de un piloto para establecer una presión de consigna consiste en el empujador (2) que directamente actúa sobre el platillo de empuje (4). 15 Finalmente, en la figura 7 se muestra el sistema de transmisión del desplazamiento del actuador hacia el empujador (2) comprende un motor (14) que por medio de un sistema de transmisión por engranajes (15) transmite el giro a un husillo-engranaje (16) montado sobre un husillo (17), que se desplaza 20 linealmente. El husillo (17) está conectado con un eje de salida del husillo (18) sobre el que está montado el empujador (2), que bien directamente o bien mediante un adaptador transforma el desplazamiento lineal del actuador electromecánico en un desplazamiento del obturador o platillo de empuje (4). 25 Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su 30 principio fundamental. P20143071516-05-2014
VARIABLE SET PRESSURE DEVICE WITH LINEAR PUSHING ELECTROMECHANICAL ACTUATOR DESCRIPTION 5 OBJECT OF THE INVENTION It is the object of the present invention, as the title establishes, a variable setpoint pressure device with electromechanical actuator and in particular the transmission means of the actuation from the actuator to a pilot valve or not. It characterizes the present invention the special constructive singularities presented by the transmission means of the drive from the actuator to the pilot valve, which make them a removable and easy maintenance assembly. Therefore, the present invention is circumscribed within the scope of the valves and particularly between the hydraulic control valves controlled by regulating pilot directly on the regulation valves with built-in spring. BACKGROUND OF THE INVENTION In the state of the art, pressure reducing valves are used to reduce the pressure to the minimum necessary within the distribution network in order to allow the supply of water or fluid to the highest disadvantaged point of elevation of the distribution network. The fact of having the lowest possible pressure allows reducing the ringing of the pipe and the loss of water or fluid due to leaks or small breaks in the supply network. 30 P20143071516-05-2014
The current technique tends to minimize the high pressure time and always adjust to the minimum pressure necessary for each case of demand flow. At higher demand flow, more pressure is needed, and on the contrary at lower demand flow less pressure is needed. 5 Therefore, the need arose to be able to control the pressure of the reducing valves, using pilots with variable regulation by different compression of a spring and acting directly on the reducing valves. 10 The pilot is really a small pressure reducing valve and the pilot valve, that is, controlled by the pilot, only modifies its position depending on the pilot's opening. With this deferred control system, pressure can be regulated on large diameter reducers with the precision of the pilot. 15 In hydraulic control valves controlled by pressure by means of a pilot, it is said pilot that establishes a setpoint pressure on the control valve, therefore it is referred to as piloted valves. 20 The setpoint pressure on the valves can be changed automatically by means of a pipe installation connected to the inlet and outlet ducts of the pilot to be controlled, which in turn can change its setpoint by means of an actuator. 25 There are currently different ways to establish a setpoint pressure in pilots such as: - Solenoid valves acting on a chamber that impacts on a pusher such as that described in GB 2340205 A. - Multiturn actuators acting on a pilot. 30 P20143071516-05-2014
- Cam and lever systems that act on a pilot such as that described in WO2010097734 A. Such systems such as the use of solenoid valves or cam and lever systems have aspects that can be improved, using more precise and economical means to establish a setpoint pressure in the pilots, based on linear electric motors that act on the pilot, developing a setpoint pressure device with an electromechanical actuator, such as the one described below and is essentially included in the first claim. DESCRIPTION OF THE INVENTION It is the object of the present invention a setpoint pressure device with an electromechanical actuator comprising: - An electromechanical actuator that moves a shaft linearly, and which in 15 a possible embodiment can be by means of a rack assembly- sprocket or gear drive system - An adapter that transforms the linear displacement of the electromechanical actuator into a displacement of a pusher or thrust plate of the pilot to establish a set pressure. 20 - a valve with variable regulation That can be piloted or not While in the memory there is talk of its application to piloted valves, the device is also applicable to non-piloted valves, which is definitely like a large pilot that Work directly on the circuit. 25 Thanks to the use of an electromechanical actuator with linear displacement, the required torque is much smaller than in multi-turn electro-mechanical systems that drive a pilot multi-turn adjustment screw. 30 P20143071516-05-2014
The transmission of the drive of the electromechanical actuator, in particular of a pusher with linear displacement, on a thrust plate housed inside a pilot against the force of a spring, is carried out by means of an adapter that can have different embodiments. 5 In a first proposed embodiment, it is achieved by means of a ball screw that transforms the actuator pusher into a rotational movement in a linear motion, which transmits it to the pilot's thrust plate. In a second embodiment, said adapter comprises a lever 10 which at one end is articularly connected by means of an axis on a support fixed to the pilot and at its other end joined by means of an oblong groove inside which a point is housed of union of the pusher or axis; said lever counting on an intermediate point of attachment with a second pusher that transmits a linear displacement to the thrust plate of the pilot. This embodiment can also be by means of actuator support on the lever and support of the lever on the pusher acting on the pilot, all without slots. Throughout the description and the claims the word "comprises" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention. This variable regulation by electromechanical linear thrust actuator is applicable to upstream, downstream, flow or tank level pressure regulation pilots, in summary to any application with a pilot with 30 regulation springs. P20143071516-05-2014
EXPLANATION OF THE FIGURES To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the features of the invention, according to a preferred example of practical realization thereof, it is accompanied as an integral part of said description. a set of drawings in which the following has been represented as illustrative and not limiting. In Figure 1, a general representation of the variable setpoint device in a first embodiment is observed. 10 In Figure 2, a detail of the adapter for transforming the linear movement of the electromechanical actuator in a displacement of a pusher or thrust plate is shown, according to the first embodiment. 15 In Figure 3, we can see a general representation of the variable setpoint device in a second embodiment. In Figure 4, a detail of the transformation adapter of the linear movement of the electromechanical actuator is shown in a displacement of a pusher or thrust plate, according to the second embodiment. In Figure 5, a general representation of the device in a third embodiment is shown. In Figure 6, a detail of the transformation adapter of the linear movement of the electromechanical actuator in a displacement of a thrust plate is shown, according to a first embodiment. Figure 7 shows the transmission mechanism of the displacement of the motor (14) to the shaft or pusher (2) of the actuator. P20143071516-05-2014
PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION. In view of the figures, a preferred embodiment of the proposed invention is described below. 5 Figures 1 and 2 show an electromechanical actuator (1) that linearly displaces a pusher or shaft (2), at whose end a spindle (3) connected to balls is connected, which is forced to turn by a recirculation nut of balls. The spindle of balls (3) when turning applies a displacement on a thrust plate (4) that make the adjustment of the pilot. The push plate (4) being inside the pilot bell (5), the whole assembly being fixed to the main valve cover (6). An alternative embodiment is shown in Figures 3 and 4 within the principles of the invention, that is, using an electromechanical actuator 15 that moves a shaft linearly to finally produce a displacement on a thrust plate (4) The electromechanical actuator (1 ) linearly displaces a pusher or shaft (2), which at its end has a point of attachment (7) with a lever (8), 20 The lever (8) has: - a first end connected to the pusher or shaft (2 ) through a junction point (7) of the pusher or shaft (2), - A second end jointly connected by means of a shaft (9) 25 arranged in a support (10) fixed to the pilot. - An intermediate point between both ends at which a joint (11) of a second pusher (12) takes place, which penetrates the pilot by means of a guide (13) acts by moving the thrust plate (4) linearly against a spring. 30 P20143071516-05-2014
The point of attachment of the first end of the lever (8) with the pusher or shaft (2) in a possible embodiment can run through an oblong groove (8.1) The union of the pusher (12) with the lever (8 ) can be carried out by means of an oblong groove (8.2) through which the upper end of the pusher 12) runs. As in the other embodiment, the entire assembly is fixed to the main valve cover (6). 10 Figures 5 and 6 show the most simplified embodiment in which the adapter that transforms the linear displacement of the electromechanical actuator into a displacement of a thrust plate (4) of a pilot to establish a setpoint pressure consists of the pusher (2) that directly acts on the thrust plate (4). Finally, in figure 7 the transmission system of the actuator displacement towards the pusher (2) is shown to comprise a motor (14) which by means of a gear transmission system (15) transmits the rotation to a spindle-gear (16) mounted on a spindle (17), which moves 20 linearly. The spindle (17) is connected to an output shaft of the spindle (18) on which the pusher (2) is mounted, which either directly or by means of an adapter transforms the linear displacement of the electromechanical actuator into a displacement of the shutter or saucer thrust (4). 25 Sufficiently describing the nature of the present invention, as well as the manner of putting it into practice, it is stated that, within its essentiality, it may be implemented in other embodiments that differ in detail from that indicated by way of For example, and to which it will also achieve the protection sought, provided that it does not alter, change or modify its fundamental principle. P20143071516-05-2014

Claims

CLAIMS 1.- Variable setpoint pressure device characterized in that it comprises: - An electromechanical actuator that displaces an axis or pusher (2) 5 linearly, where the movement of the axis or pusher (2) of the actuator is carried out by means of a rack assembly- pinion or gear system - An adapter that transforms the linear displacement of the electromechanical actuator 10 into a displacement of a thrust plate (4) of a pilot to establish a set pressure. - A valve that can be piloted or not with variable regulation, by compressing the thrust plate (4) against a spring. 2. Variable setpoint pressure device according to claim 1, characterized in that the adapter comprises a spindle (3) rectified for balls arranged at the end of a pusher or shaft (2), wherein the spindle (3) in its opposite end acts on the thrust plate (4) of the pilot. 3. Variable set pressure device according to claim 1, characterized in that the adapter comprises a lever (8) having: - a first end connected to the pusher or shaft (2) through a point of attachment ( 7) of the pusher or shaft (2), 25 - A second end joined in a articular manner by means of a shaft (9) arranged in a support (10) fixed to the pilot. - An intermediate point between both ends in which a joint (11) of a second pusher (12) takes place, which penetrates the pilot by means of a guide (13) acts by linearly moving the 30-thrust plate (4) against a spring . P20143071516-05-2014
4. Variable set pressure device according to claim 3, characterized in that the connection of the pusher (12) with the lever (8) is carried out by means of an oblong groove (8.2) through which the upper end of the pusher (12) runs ), while the point of attachment of the first end of the lever (8) with the pusher or shaft (2) runs through an oblong groove 5 (8.1). 5. Variable set pressure device according to claim 1, characterized in that the adapter comprises a pusher (2) that acts directly on the thrust plate (4) of the pilot. 10 6- Variable set pressure device, according to any of claims 2 to 5, characterized in that the electromechanical actuator and adapter assembly is fixed on the cover of a valve (6). 7- Variable pressure pressure device according to any of the preceding claims, characterized in that the electromechanical actuator comprises a motor (14) which, by means of a gear transmission system (15), transmits the rotation to a spindle-gear ( 16) mounted on a spindle (17), which moves linearly, where the spindle (17) is connected 20 with an output shaft of the spindle (18) on which the pusher (2) is mounted. P20143071516-05-2014