ES2632621T3 - Accionador con memoria de forma con elemento impulsado multiestable - Google Patents

Abstract

Accionador con memoria de forma que comprende un cuerpo de soporte (1), un elemento impulsado (3) montado de manera deslizante en dicho cuerpo de soporte (1) para un movimiento entre una posición de reposo estable y, por lo menos, una posición operativa estable, un elemento impulsor (5) adecuado para impulsar dicho elemento impulsado (3) desplazándolo entre una posición de reposo estable y, por lo menos, una posición operativa estable, correspondientes respectivamente a dicha posición de reposo estable y dicha por lo menos una posición operativa estable del elemento impulsado (3), por lo menos un elemento (11) de accionamiento con AMF adecuado para determinar el desplazamiento de dicho elemento impulsor (5) entre su posición de reposo y su posición o posiciones operativas, primeros medios de retorno elásticos (9) que actúan en oposición a dicho elemento (11) de accionamiento con AMF para devolver el elemento impulsor (5) a su posición de reposo tras la desactivación del elemento (11) de accionamiento con AMF, segundos medios de retorno elásticos (7) que actúan sobre el elemento impulsado (3) y son adecuados para devolver el elemento impulsado (3) a su posición de reposo tras la desactivación del elemento (11) de accionamiento con AMF, medios de acoplamiento (3d, 19; 21a, 21b) adecuados para conseguir, en la posición o posiciones operativas, un acoplamiento reversible entre el elemento impulsado (3) y el cuerpo de soporte (1), ya sea directa o indirectamente, pudiendo dicho acoplamiento resistir la acción de dichos segundos medios de retorno elásticos (7), y un sistema de control (13, 15, 17) para el acoplamiento y desacoplamiento de dichos medios de acoplamiento (3d, 19; 21a, 21b), incluyendo dicho sistema de control (13, 15, 17) un elemento giratorio (15) montado de manera pivotante en el cuerpo de soporte (1) y conectado al elemento impulsor (5) a través de medios de conexión (13), de tal modo que dicho elemento giratorio (15) puede ser puesto en rotación por el elemento impulsor (5) solamente tras la activación del elemento (11) de accionamiento con AMF pero no cuando el elemento impulsor (5) es devuelto a la posición de reposo tras la desactivación del elemento (11) de accionamiento con AMF, siendo el elemento giratorio (15) adecuado para rotar alternativamente en sentidos horario y antihorario en cada siguiente activación del elemento (11) de accionamiento con AMF, siendo el eje de pivotamiento (1c) del elemento giratorio (15) sustancialmente perpendicular al eje de deslizamiento del elemento impulsor (5), y preferentemente coplanario con el mismo, caracterizado por que los medios que conectan el elemento impulsor (5) al elemento giratorio (15) consisten en un puente (13) en forma de U sustancialmente invertida, que tiene un primer extremo (13a) montado de manera pivotante en el elemento impulsor con un eje de pivotamiento sustancialmente paralelo a, y preferentemente coplanario con el eje de pivotamiento (1c) del elemento giratorio (15), y un segundo extremo (13b) acoplado de manera deslizante en una ranura (17) formada en el elemento giratorio (15) y conformado de tal modo que sus extremos (17a, 17b) están siempre situados en extremos enfrentados del eje de pivotamiento (1c) del elemento giratorio (15) en un plano perpendicular al mismo.

Description

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DESCRIPCION

Accionador con memoria de forma con elemento impulsado multiestable

La presente invencion se refiere a accionadores con memoria de forma, es decir, accionadores en los que el elemento de accionamiento consiste en un elemento (por ejemplo, un elemento de alambre) fabricado de una aleacion con memoria de forma (indicada en lo que sigue como "AMF"), y en particular a un accionador en el que el elemento impulsado es multiestable, preferentemente biestable, es decir, es desplazado mediante un elemento impulsor entre, por lo menos, dos posiciones estables. Aunque a continuacion se hace referencia especlfica a la utilizacion de un alambre como elemento de accionamiento, se debe observar que lo indicado aplica asimismo a otras formas alargadas similares, es decir, con una dimension mucho mayor que las otras dos dimensiones, que son generalmente muy pequenas, por ejemplo cintas y similares.

Es conocido que el fenomeno de memoria de forma consiste en el hecho de que una pieza mecanica fabricada de una aleacion que presenta dicho fenomeno puede transitar, con un cambio de temperatura, entre dos formas que estan presentes en el momento de la fabricacion, en un tiempo muy corto y sin posiciones de equilibrio intermedias. Un primer modo en que el fenomeno se puede producir se denomina "unidireccional" porque la pieza mecanica puede cambiar de forma en un unico sentido con el cambio de temperatura, por ejemplo, pasar de la forma A a la forma B, mientras que la transicion inversa de la forma B a la forma A requiere la aplicacion de una fuerza mecanica.

A la inversa, en el denominado modo "bidireccional" ambas transiciones pueden ser provocadas por cambios de temperatura, siendo este el caso de la aplicacion de la presente invencion. Esto ocurre gracias a la transformacion de la estructura microcristalina de la pieza, que pasa de un tipo denominado martensltico (M), estable a temperaturas menores, a un tipo austenltico (A), estable a temperaturas mayores, y viceversa (transiciones M/A y A/M).

Un alambre con AMF tiene que ser preparado para que presente sus caracterlsticas de elemento con memoria de forma, y el proceso de preparacion de un alambre con AMF permite normalmente inducir de manera muy repetible una transicion de fase martensita/austenita (M/A) cuando el alambre se calienta, e inducir una transicion de fase austenita/martensita (A/M) cuando el alambre se enfrla. En la transicion M/A el alambre experimenta una contraction del 3 al 5 %, que se recupera cuando el alambre se enfrla y por medio de la transicion A/M recupera su longitud original.

Esta caracterlstica de los alambres con AMF de contraerse con el calentamiento y a continuacion volver a extenderse con el enfriamiento se ha utilizado desde hace mucho tiempo para obtener accionadores que son muy fiables y silenciosos. En concreto, este tipo de accionador ha sido utilizado en algunas valvulas para llevar a cabo el desplazamiento del obturador desde una primera position estable de valvula cerrada hasta una segunda position estable de valvula abierta, o hasta multiples posiciones estables de valvula abierta parcialmente, y viceversa.

Se pueden encontrar ejemplos de valvulas con accionadores con AMF en las Patentes U.S.A. 6840257, U.S.A. 6843465, U.S.A. 7055793, U.S.A. 2005/0005980 y U.S.A. 2012/0151913. Todos estas patentes de la tecnica anterior dan a conocer accionadores que son muy complicados, voluminosos y muy costosos, involucrando normalmente la utilizacion de dos alambres con AMF y/o elementos de estabilizacion mecanicos, tal como un diafragma para desplazar el obturador entre las dos (o mas) posiciones estables. Por lo tanto, estos tipos de accionadores con AMF conocidos son inadecuados para reducir su tamano y no son totalmente fiables cuando se utilizan en entornos severos debido a que su funcionamiento es muy delicado y sofisticado.

Los accionadores con AMF se utilizan asimismo en algunos otros dispositivos en los que su funcionamiento es muy diferente del funcionamiento bidireccional mencionado anteriormente.

La Patente U.S.A. 2007/0028964 da a conocer una valvula de control termico biestable que se puede reiniciar, que se cierra cuando el fluido conducido a traves de la misma alcanza una temperatura predeterminada, para actuar as! como valvula de corte por sobrecalentamiento. Mas especlficamente, alcanzar la temperatura umbral hace que un alambre con AMF se contraiga y ejerza una fuerza sobre un cuerpo interior del piston para desplazarlo a una cabeza del piston que comprime un muelle interior del piston, hasta que dos aberturas dispuestas a traves de paredes laterales de la cabeza del piston quedan alineadas con cavidades formadas en el cuerpo del piston, permitiendo de ese modo que unas bolas correspondientes se desplacen desde la superficie exterior del cuerpo del piston al interior de dichas cavidades, lo que, a su vez, permite que un elemento de soporte del obturador que estaba previamente bloqueado mediante dichas bolas se retraiga en el cuerpo de la valvula bajo la fuerza de un muelle.

Esta operation del alambre con AMF provoca un cierre irreversible de la valvula, dado que mediante los elementos de soporte del obturador se impide que las bolas en las cavidades recuperen su posicion original bajo la action del muelle interior del piston, incluso despues de la desactivacion del alambre con AMF. Por lo tanto, esta valvula es simplemente un dispositivo de protection en que el accionador con AMF se utiliza solamente como un mecanismo de liberation, y dicho dispositivo tiene que ser restablecido manualmente tirando hacia fuera del elemento de soporte del obturador contra la resistencia de su muelle hasta que se despejan las aberturas en la cabeza del piston,

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de tal modo que las bolas pueden recuperar su posicion original cuando el cuerpo interior del piston sale de la cabeza interior del piston bajo la fuerza del muelle interior comprimido del piston.

Se da a conocer asimismo una utilization similar de un accionador con AMF como mecanismo de liberation en la Patente U.S.A. 2012/0187143, que se considera la tecnica anterior mas reciente y sus caracterlsticas conocidas estan, en combination, en el preambulo de la revindication 1,

en el que se utiliza un alambre con AMF para desacoplar el cierre de una tapa accionada por muelle, que a continuation se vuelve a cerrar manualmente. En este caso, la tension en el alambre con aMf se proporciona mediante dos palancas giratorias accionadas por muelle, que se acoplan con un alambre por medio de un cabrestante y un embolo.

Se da a conocer otra utilizacion de un accionador con AMF como mecanismo de liberacion en la Patente U.S.A. 2008/002674, donde se utiliza un alambre con AMF para desacoplar el cierre de una puerta o un maletero, y se da a conocer un mecanismo para hacer uso de la fuerza del usuario al cerrar la puerta o el maletero, con el fin de restablecer el estado martensltico del alambre con AMF a traves de un cambio de estado inducido por tension, en caso de que la temperatura ambiente sea tan alta que el alambre con AMF no se enfrle hasta la temperatura de transition martensltica con la desactivacion.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invention es dar a conocer un accionador con memoria de forma que supere los inconvenientes mencionados anteriormente. Este objetivo se consigue por medio de un accionador con memoria de forma, en el que el elemento impulsor sobre el que actua el alambre con AMF recupera su posicion de reposo tras la desactivacion del alambre con AMF debida al segundo medio elastico, mientras que el elemento impulsado se mantiene establemente en la posicion operativa gracias a un acoplamiento reversible con el cuerpo de soporte, y a continuacion es liberado de dicho acoplamiento mediante un sistema de control para recuperar su posicion de reposo debido al segundo medio elastico. Se dan a conocer otras caracterlsticas ventajosas en las reivindicaciones dependientes.

Una primera ventaja del accionador, segun la invencion, reside en el hecho de que el elemento impulsado se desplaza entre dos (o mas) posiciones estables sin requerir ninguna carrera adicional del elemento impulsor. Esto tiene como resultado que el alambre con AMF se dimensiona con precision para la carrera requerida del elemento impulsado, minimizando por lo tanto los costes y el volumen.

Una segunda ventaja significativa de este accionador es su capacidad de utilizar un solo alambre con AMF para desplazar el elemento impulsado entre dos (o mas) posiciones estables, prescindiendo por lo tanto del segundo alambre con AMF utilizado normalmente en los accionadores de la tecnica anterior. Obviamente, este factor contribuye tambien a minimizar el coste y el volumen del accionador.

Otra ventaja del presente accionador, en dos realizaciones especlficas del mismo, reside en el hecho de que el sistema de control libera el elemento impulsado desde una posicion operativa sin activar el alambre con AMF, que por lo tanto posee una vida util mayor dado que se activa solamente cada nuevo ciclo de accionamiento.

Otra ventaja mas del presente accionador se deriva de su estructura simple y robusta, que lo hace fiable, economico y adecuado asimismo para su funcionamiento en entornos hostiles.

Estas y otras ventajas y caracterlsticas del accionador con memoria de forma, segun la presente invencion, resultaran evidentes para los expertos en la materia a partir de la siguiente description detallada de algunas realizaciones no limitativas del mismo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 es una vista esquematica superior, en planta, de los elementos principales de una primera realization del presente accionador, en una posicion inicial definida como posicion de reposo;

la figura 2 es una vista vertical, en section, del accionador de la figura 1, tomada a lo largo del plano central -A-A-;

la figura 3 es una vista, similar a la figura 1, del mismo accionador en un momento intermedio de un primer ciclo de accionamiento, con el elemento impulsor y el elemento impulsado en una posicion operativa;

la figura 4 es una vista vertical, en seccion, del accionador de la figura 3, tomada a lo largo del plano central -A-A-;

la figura 5 es una vista, similar a la figura 3, del mismo accionador en un momento final de un primer ciclo de accionamiento, con el elemento impulsor de nuevo en la posicion de reposo y el elemento impulsado permaneciendo acoplado en la posicion operativa;

la figura 6 es una vista vertical, en seccion, del accionador de la figura 5, tomada a lo largo del plano central -A-A-;

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la figura 7 es una vista, similar a la figura 5, del mismo accionador en un momento intermedio de un segundo ciclo de accionamiento, con el elemento impulsor y el elemento impulsado en la posicion operativa, y dispuestos para volver ambos a la posicion de reposo de la figura 1 dado que el elemento impulsado esta desacoplado;

la figura 8 es una vista vertical, en seccion, del accionador de la figura 7, tomada a lo largo del plano central -A-A-;

la figura 9 es una vista, similar a la figura 3, de una segunda realizacion del accionador, con algunos elementos omitidos, que se diferencia de la primera realizacion en los medios de acoplamiento; y

la figura 10 es una vista esquematica, en perspectiva, que muestra una aplicacion a modo de ejemplo del accionador de la figura 1 sobre el obturador de una valvula.

En todos los dibujos anteriores, los elementos tecnicos del accionador se han simplificado y representado en orden para mejorar la compresion de los mismos en sus partes mecanicas constitutivas. Un experto en la materia deducira facilmente soluciones alternativas en el sector tecnico o cambios/variaciones geometricas de cada elemento mecanico representado, durante las condiciones de funcionamiento del accionador.

Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, se observa que un accionador, segun la presente invencion, incluye un cuerpo de soporte -1- que soporta todos los demas componentes por medio de asientos y acoplamientos adecuados, siendo estos diferentes en funcion de las soluciones tecnicas especlficas adoptadas para la finalidad prevista del accionador. En la realizacion concreta mostrada en detalle a continuacion, el cuerpo de soporte -1- esta dotado de una gula longitudinal -1a-, cerrada en un extremo mediante un estribo -1b-, que recibe de manera deslizante en el otro extremo un soporte -3- de obturador horizontal que, a su vez, soporta de manera deslizante y coaxial un cursor -5-. El soporte -3- de obturador incluye un eje roscado -3a- en un extremo posterior, en el que se puede montar un obturador de valvula, un asiento axial -3b- en un extremo frontal, en el que se recibe un muelle helicoidal -7-, una ranura horizontal -3c- que se extiende horizontalmente en una parte intermedia, donde un elemento tubular transversal -5a- del cursor -5- es recibido de manera deslizante, y un disco vertical -3d- situado entre el asiento -3b- y la ranura -3c-. Dos muelles helicoidales comprimidos -9- estan dispuestos en posiciones enfrentadas diametralmente entre el soporte -3- de obturador y el cursor -5-, aunque se podrla utilizar un solo muelle, estando situados dichos muelles -9- en clavijas -5b- que sobresalen del lado frontal del cursor -5- y entran en correspondientes asientos formados en el lado posterior del soporte -3- de obturador.

Un alambre con AMF horizontal -11- pasa a traves del elemento tubular transversal -5a- y llega hasta puntos de fijacion de extremos (no mostrados) dispuestos en el cuerpo de soporte -1-, donde este se fija mediante elementos de bloqueo que, preferentemente, proporcionan asimismo suministro electrico y la conexion a una unidad de control electrico que controla la activacion y desactivacion del alambre con AMF -11-. Ademas, en el caso mas preferente, un muelle helicoidal esta dispuesto coaxialmente en el alambre con AMF -11- en una parte extrema del mismo, de tal modo que se puede comprimir contra el elemento de bloqueo adyacente, con la contraccion del alambre con AMF -11-. Este muelle sirve como una proteccion mecanica en caso de que el soporte -3- de obturador y/o el cursor -5- no puedan ser desplazados por algun motivo, con lo que la contraccion del alambre con AMF -11- tendrla como resultado la rotura del mismo debido a que la contraccion del alambre no se puede transformar en una contraccion del trayecto entre los dos elementos de bloqueo. Obviamente, la resistencia de dicho muelle se selecciona de tal modo que, en funcionamiento normal, permanece sin comprimir tras la contraccion del alambre con AMF -11-, provocando por lo tanto el deslizamiento horizontal del cursor -5-.

Un elemento de conexion en forma de puente -13- en forma de U sustancialmente invertida se extiende desde la parte superior del cursor -5- para conectar este ultimo con un elemento giratorio -15- que gira horizontalmente alrededor de un pivote vertical -1c- que se extiende desde la parte superior de la gula longitudinal -1a-, preferentemente en el plano central -A-A- del accionador. Mas especlficamente, el puente -13- tiene un primer extremo -13a- montado de manera pivotante en el cursor -5- con un eje de pivotamiento vertical y un segundo extremo -13b- acoplado de manera deslizante en una ranura -17- formada en el elemento giratorio -15- y conformada de tal modo que sus extremos -17a-, -17b- estan siempre situados en lados enfrentados del pivote -1c- en el plano horizontal en toda la carrera de rotacion del elemento giratorio -15-. La ranura -17- esta sustancialmente conformada como un soporte cuadrado con los lados extremos cortos orientados hacia el exterior un poco mas de 90 grados para facilitar la entrada y salida del extremo -13b- del puente en, y de este los extremos -17a-, -17b- de la ranura.

En esta realizacion a modo de ejemplo, en particular, el elemento giratorio -15- esta conformado como un sector circular y la ranura -17- se extiende a la izquierda del plano central -A-A- (considerando el estribo -1b- como la parte delantera del accionador) cuando, en la posicion de reposo mostrada en estas figuras, el segundo extremo -13b- del puente esta en la esquina situada en el primer extremo -17a- de la ranura. Se debe observar que, aunque no se puede apreciar por los dibujos, en esta posicion el segundo extremo -13b- del puente no esta alineado con el primer extremo -13a- del puente y con el pivote -1c-, que preferentemente son coplanarios con el plano central -A-A-, sino que por el contrario esta un tanto hacia la derecha con respecto a estos, de tal modo que el puente -13- esta unos pocos grados (por ejemplo, de 3° a 5°) orientado hacia la derecha del pivote -1c- por la razon que se aclarara a

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continuacion. Un iman permanente -19- esta fijo en el lado vertical curvo del elemento giratorio -15- a continuacion del segundo extremo -17b- de la ranura.

En vista de la descripcion anterior, y haciendo referencia asimismo a las figuras 3 a 8, el funcionamiento simple y efectivo del accionador con memoria de forma, segun la presente invencion, es facil de entender. Se debe observar que aunque la realizacion mostrada se refiere al caso mas simple, es decir a un elemento impulsado biestable, se podrlan realizar algunas modificaciones simples dentro del alcance de un experto en la materia para obtener un elemento impulsado multiestable que pueda adoptar tres o mas posiciones estables, haciendo referencia en concreto a la posibilidad de un elemento impulsado multiestable que funcione con una senal de control modulada por anchura de pulsos (MAP), y mas adelante se mencionan algunas sugerencias al respecto.

La posicion de reposo mostrada en las figuras 1 y 2 se considera la posicion inicial, con el alambre con AMP -11- en la situacion extendida, el soporte -3- de obturador empujado hacia atras por el muelle -7-, de tal modo que el extremo frontal de la ranura -3c- se apoya contra el elemento tubular transversal -5a- y el cursor -5- no se puede mover mas hacia atras debido al puente -13- que lo conecta con el elemento giratorio -15-, donde el segundo extremo -13b- del puente descansa en la esquina mas posterior de la ranura -17-, ligeramente a la derecha del pivote -1c-, tal como se ha explicado anteriormente.

La contraccion del alambre con AMP -11- en esta posicion, habitualmente al hacer pasar una corriente a traves del mismo, provoca el deslizamiento hacia delante del cursor -5- y, por lo tanto, tambien del soporte -3- de obturador y del puente -13-. Dicho movimiento tiene como resultado la compresion del muelle -7- contra el estribo -1b- y la rotacion en sentido antihorario (vista desde encima de la figura 3) del elemento giratorio -15- alrededor del pivote -1c- debido al empuje del segundo extremo -13b- del puente que se acopla con el primer extremo -17a- de la ranura gracias a la orientacion inicial del puente -13-. Esta rotacion pone el iman -19- el contacto con el disco -3d-, tal como se muestra en la figura 4, que es ferromagnetico o bien incluye una parte ferromagnetica situada adecuadamente (o incluso una parte magnetica de polarizacion opuesta) con la que se acopla el iman -19-. De este modo, se consigue un acoplamiento magnetico reversible que es lo suficientemente fuerte como para resistir la fuerza del muelle de retorno -7- una vez que el alambre con AMP -11- es desactivado y, por lo tanto, comienza a volver a extenderse.

La desactivacion del alambre con AMP -11- se puede determinar en base a un tiempo de activacion determinado, pero se determina preferentemente por medios de sensor adecuados para detectar el estado de acoplamiento de los medios de acoplamiento con el fin de obtener una retroalimentacion positiva sobre la estabilidad de la posicion operativa alcanzada. A este respecto, la utilizacion de los medios de acoplamiento magneticos permite aprovechar unos medios de sensor magnetico, tal como un conmutador o sensor de efecto Hall, o similar, para detectar el estado de acoplamiento. En cualquier caso, obviamente, es posible utilizar otros tipos de medios de sensor, tales como mecanicos (por ejemplo, microconmutador), opticos (por ejemplo, fotodetector) o electricos (por ejemplo, potenciometro).

A partir de la posicion mostrada en las figuras 3 y 4, con la desactivacion del alambre con AMP -11-, el accionador alcanza la posicion mostrada en las figuras 5 y 6 debido a la extension de los muelles -9-, soportados mediante clavijas -5b-, que hace que el cursor -5- se deslice hacia atras junto al soporte -3- de obturador que, de lo contrario, permanece anclado en el elemento giratorio -15- mediante los medios de acoplamiento -3d- y -19-. La carrera de retorno pone de nuevo el cursor -5- en la posicion inicial, pero en este caso con una disposicion de tipo especular del puente -13-. En otras palabras, el segundo extremo -13b- del puente esta en la esquina opuesta al segundo extremo -17b- de la ranura y no esta alineado con el primer extremo -13a- del puente y con el pivote -1c-, sino que esta un tanto hacia la izquierda con respecto a estos, con lo que el puente -13- esta orientado unos pocos grados a la izquierda del pivote -1c-.

La transicion inversa desde la posicion operativa de las figuras 5 y 6 a la posicion de reposo de las figuras 1 y 2 requiere otra activacion del alambre con AMP -11-, de tal modo que contraiga y desplace hacia delante el cursor -5-. Este movimiento tiene como resultado que los muelles -9- se comprimen contra el disco -3d- y en el sentido horario (visto desde encima de la figura 7) del elemento giratorio -15- en torno al pivote -1c-, debido a la presion del segundo extremo -13b- del puente que se acopla con el segundo extremo -17b- de la ranura gracias a la orientacion del puente -13-. Esta rotacion elimina el contacto del iman -19- con el disco -3d-, consiguiendo el desacoplamiento del soporte -3- de obturador respecto del elemento giratorio -15- y por lo tanto tambien respecto del cuerpo de soporte -1-.

En cuanto se alcanza el estado de desacoplamiento mostrado en las figuras 7 y 8, ya sea detectado mediante medios de sensor o calculado por medio del tiempo de activacion del alambre con AMP -11-, este ultimo es desactivado de tal modo que se enfrla y vuelve a extenderse a su longitud original, permitiendo por lo tanto que el accionador vuelva a la posicion de reposo, mostrada en las figuras 1 y 2, debido a la extension del muelle -7-. Obviamente, tambien la obtencion de esta posicion de reposo estable puede ser verificada mediante un sensor de posicion.

En terminos generales, en la disposicion mostrada anteriormente el alambre con AMF -11- es el elemento de accionamiento, el cursor -5- es el elemento impulsor, el soporte -3- de obturador es el elemento impulsado, los

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muelles -9- son los primeros medios elasticos, el muelle -7- es el segundo medio elastico y el acoplamiento reversible del elemento impulsado con el cuerpo de soporte -1- se consigue indirectamente a traves del elemento giratorio -15- por medio del iman -19- que se acopla con el disco -3d-. El sistema de control que controla este acoplamiento magnetico esta constituido por el puente -13-, el elemento giratorio -15- y la ranura -17- que pone en acoplamiento los medios de acoplamiento -3d- y -19-, y a continuacion los desacopla.

La figura 9 muestra una segunda realization del accionador, que se diferencia del accionador descrito anteriormente solamente en el tipo de medios de acoplamiento dispuestos en el disco -3d- y el elemento giratorio -15-, es decir medios mecanicos en lugar de medios magneticos. Mas especlficamente, un primer elemento de acoplamiento -21a- sustancialmente en forma de L esta dispuesto en el disco -3d- y un segundo elemento de acoplamiento -21b- sustancialmente en forma de L esta dispuesto en el elemento giratorio -15-. Dichos dos elementos -21a-, -21b- estan dispuestos en el plano horizontal con sus lados internos (es decir, los lados "concavos") enfrentados entre si para conseguir de este modo el enganche mostrado en la figura 9, aunque es evidente que se podrla conseguir asimismo un acoplamiento adecuado con orientaciones diferentes de los elementos -21a-, -21b- (incluso en planos perpendiculares) siempre que sus lados internos esten enfrentados mutuamente.

El funcionamiento del accionador descrito anteriormente muestra claramente como el presente accionador consigue las ventajas mencionadas anteriormente de desplazar el elemento impulsado entre dos posiciones estables accionando un solo alambre con AMF unicamente durante series breves de contraction, y de tener una configuration simple y compacta. Se muestra un ejemplo de una posible aplicacion de dicho accionador en la figura 10, que muestra un accionador A montado en una valvula -V- dotada de dos conductos de transporte de flujo -F1-, -F2- conectados mediante una caja -S- del obturador en la que el obturador es desplazado mediante un soporte -3- de obturador entre una position cerrada y una position abierta.

Tal como se ha mencionado anteriormente, se pueden realizar muchas modificaciones a las realizaciones descritas anteriormente, para obtener otras realizaciones no mostradas que pueden diferir en uno o varios aspectos. Por ejemplo, los medios de acoplamiento magnetico se pueden modificar para simplificar la estructura del sistema de control proporcionando un iman reversible, como sustitucion del iman permanente o bien en combination con el mismo para obtener un electroiman permanente. Dado que un iman reversible es un iman permanente en el que la polarization se invierte facilmente por medio de la aplicacion de un impulso electrico, este produce un flujo magnetico orientable que puede asimismo orientar el flujo de un iman permanente no reversible convencional combinado con el mismo, para as! cortocircuitar los dos imanes con el fin de desactivarlos o ponerlos en paralelo para activarlos.

Cuando los medios de acoplamiento magnetico consisten en un iman permanente, preferentemente dispuesto en el elemento impulsado, y un iman reversible, preferentemente dispuesto en el cuerpo de soporte, el acoplamiento magnetico se consigue ajustando la polarizacion del iman reversible de tal modo que este atraiga el iman permanente. De manera similar, cuando los medios de acoplamiento magnetico consisten en un elemento ferromagnetico (o un iman permanente), dispuesto preferentemente en el elemento impulsado, y un electroiman permanente, dispuesto preferentemente en el cuerpo de soporte, el acoplamiento magnetico se consigue ajustando la polarizacion del iman reversible, de tal modo que el electroiman permanente se active y atraiga el elemento ferromagnetico (o iman permanente).

En ambos casos, el sistema de control para acoplar y liberar el acoplamiento magnetico se limita a la unidad de control que controla la polarizacion del iman reversible, dado que la mera inversion de este ultimo es suficiente para conseguir el acoplamiento y el desacoplamiento. Esto implica asimismo que no es necesario activar el alambre con AMF para desplazar los medios magneticos desacoplandolos como en la primera realizacion mostrada anteriormente, por lo que se podrla incluso prescindir del puente -13- y el elemento giratorio -15-.

Otra clase de modification que se puede realizar esta dirigida a proporcionar mas de una posicion operativa, por ejemplo, si el accionador se utiliza en una valvula con multiples grados de abertura o multiples salidas. En este caso, se suministra al alambre con AMF una diferente cantidad de corriente en funcion de la posicion que se tiene que alcanzar y, por lo tanto, del grado requerido de contraccion del alambre con AMF y, en consecuencia, se disponen medios de acoplamiento en cada una de las multiples posiciones operativas. Si la carrera necesaria para alcanzar la totalidad de las diferentes posiciones operativas es excesiva para un solo alambre con AMF, se pueden disponer otros alambre con AMF (por ejemplo, cada uno de los cuales pasa a traves de un elemento tubular transversal de cursor adecuado) para desplazar el elemento impulsor segun las necesidades, de tal modo que la selection del alambre con AMF a activar depende de la posicion que se tiene que alcanzar.

Por ejemplo, haciendo referencia a la primera realizacion descrita anteriormente, el elemento giratorio -15- podrla adoptar la forma de una leva de radio decreciente progresivamente a partir del plano central -A-A- y dotada de una serie de imanes -19- a lo largo de su lado posterior. Alternativamente, haciendo referencia a las otras realizaciones que incluyen un iman reversible, se podrlan disponer una serie de medios de acoplamiento magnetico en el cuerpo de soporte a lo largo del trayecto recorrido por el elemento impulsado.

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En otra realization alternativa de la presente invention, en lugar de solamente tres o mas posiciones estables discretas, el accionador multiestable tiene que estar previsto con posiciones estables controladas continuamente, situadas entre dos posiciones extremas. Esta clase de funcionamiento se puede obtener, por ejemplo, por medio de una senal de control modulada por anchura de pulsos (MAP).

Por lo tanto, resulta evidente que las realizaciones descritas y mostradas anteriormente del accionador con memoria de forma segun la invention son tan solo ejemplos susceptibles de diversas modificaciones. En particular, ademas de las variantes mencionadas anteriormente, se debe observar que el sistema de control puede ser de cualquier otro tipo, tal como los utilizados en los bollgrafos retractiles, siempre que proporcione el desacoplamiento requerido del elemento impulsado.

Ademas, la disposition simetrica de los muelles -9-, el alineamiento del primer extremo -13a- del puente con el pivote -1c-, etc., son preferibles para un funcionamiento suave del accionador, pero no estrictamente indispensables, por lo que se podrla concebir una disposition asimetrica y/o desalineada de estos elementos, y/o la elimination de uno de los mismos (por ejemplo, utilizando solamente un muelle -9-). De manera similar, la disposition de muchos elementos se podrla invertir, con un funcionamiento sustancialmente equivalente, por ejemplo, los muelles -7- y -9- podrlan estar dispuestos como muelles de recuperation.

Finalmente, se debe observar asimismo que en el funcionamiento descrito anteriormente del presente accionador, los terminos direccionales tales como vertical/horizontal, izquierda/derecha, hacia delante/hacia atras, etc. se refieren a la realization ilustrada especlfica y no pretenden ser limitativos, dado que el accionador podrla funcionar, por ejemplo, tambien de arriba abajo, verticalmente o con cualquier otra orientation particular que pueda requerir una aplicacion determinada.

De manera similar, a pesar del hecho de que la description detallada en esta solicitud muestra el presente accionador aplicado a un obturador de valvula, esto no esta destinado a limitar en modo alguno la posibilidad de aplicar dicho accionador a otros dispositivos que se puedan beneficiar de las caracterlsticas del mismo.

Claims (16)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Accionador con memoria de forma que comprende un cuerpo de soporte (1), un elemento impulsado (3) montado de manera deslizante en dicho cuerpo de soporte (1) para un movimiento entre una posicion de reposo estable y, por lo menos, una posicion operativa estable, un elemento impulsor (5) adecuado para impulsar dicho elemento impulsado (3) desplazandolo entre una posicion de reposo estable y, por lo menos, una posicion operativa estable, correspondientes respectivamente a dicha posicion de reposo estable y dicha por lo menos una posicion operativa estable del elemento impulsado (3), por lo menos un elemento (11) de accionamiento con AMF adecuado para determinar el desplazamiento de dicho elemento impulsor (5) entre su posicion de reposo y su posicion o posiciones operativas, primeros medios de retorno elasticos (9) que actuan en oposicion a dicho elemento (11) de accionamiento con AMF para devolver el elemento impulsor (5) a su posicion de reposo tras la desactivacion del elemento (11) de accionamiento con AMF, segundos medios de retorno elasticos (7) que actuan sobre el elemento impulsado (3) y son adecuados para devolver el elemento impulsado (3) a su posicion de reposo tras la desactivacion del elemento (11) de accionamiento con AMF, medios de acoplamiento (3d, 19; 21a, 21b) adecuados para conseguir, en la posicion o posiciones operativas, un acoplamiento reversible entre el elemento impulsado (3) y el cuerpo de soporte (1), ya sea directa o indirectamente, pudiendo dicho acoplamiento resistir la accion de dichos segundos medios de retorno elasticos (7), y un sistema de control (13, 15, 17) para el acoplamiento y desacoplamiento de dichos medios de acoplamiento (3d, 19; 21a, 21b), incluyendo dicho sistema de control (13, 15, 17) un elemento giratorio (15) montado de manera pivotante en el cuerpo de soporte (1) y conectado al elemento impulsor (5) a traves de medios de conexion (13), de tal modo que dicho elemento giratorio (15) puede ser puesto en rotacion por el elemento impulsor (5) solamente tras la activacion del elemento (11) de accionamiento con AMF pero no cuando el elemento impulsor (5) es devuelto a la posicion de reposo tras la desactivacion del elemento (11) de accionamiento con AMF, siendo el elemento giratorio (15) adecuado para rotar alternativamente en sentidos horario y antihorario en cada siguiente activacion del elemento (11) de accionamiento con AMF, siendo el eje de pivotamiento (1c) del elemento giratorio (15) sustancialmente perpendicular al eje de deslizamiento del elemento impulsor (5), y preferentemente coplanario con el mismo, caracterizado por que los medios que conectan el elemento impulsor (5) al elemento giratorio (15) consisten en un puente (13) en forma de U sustancialmente invertida, que tiene un primer extremo (13a) montado de manera pivotante en el elemento impulsor con un eje de pivotamiento sustancialmente paralelo a, y preferentemente coplanario con el eje de pivotamiento (1c) del elemento giratorio (15), y un segundo extremo (13b) acoplado de manera deslizante en una ranura (17) formada en el elemento giratorio (15) y conformado de tal modo que sus extremos (17a, 17b) estan siempre situados en extremos enfrentados del eje de pivotamiento (1c) del elemento giratorio (15) en un plano perpendicular al mismo.
2. 2. Accionador con memoria de forma, segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el elemento giratorio (15) esta conformado sustancialmente como un sector circular.
3. 3. Accionador con memoria de forma, segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que los medios de acoplamiento (3d, 19; 21a, 21b) consisten en un primer elemento de acoplamiento (3d; 21a) dispuesto en el elemento impulsado (3) y un segundo elemento de acoplamiento (19; 21b) dispuesto en el elemento giratorio (15), de tal modo que la rotacion de este ultimo en un primer sentido pone en acoplamiento dichos elementos acoplamiento (3d, 19; 21a, 21b), y la siguiente rotacion en el sentido opuesto provoca su desacoplamiento.
4. 4. Accionador con memoria de forma, segun la reivindicacion 3, caracterizado por que los elementos de acoplamiento son sustancialmente elementos en forma de L (21a, 21b) dispuestos con sus lados internos enfrentados entre si.
5. 5. Accionador con memoria de forma, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento impulsor (5) esta montado de manera deslizante y coaxial en el elemento impulsado (3) o esta montado de manera deslizante en paralelo al mismo.
6. 6. Accionador con memoria de forma, segun la reivindicacion 5, caracterizado por que el elemento (11) de accionamiento con AMF pasa a traves de un elemento tubular transversal (5a) del elemento impulsor (5), estando dicho elemento tubular transversal (5a) recibido de manera deslizante en una ranura horizontal (3c) que se extiende longitudinalmente, formada en el elemento impulsado (3).
7. 7. Accionador con memoria de forma, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los primeros medios de retorno elasticos consisten en uno o varios muelles helicoidales (9) dispuestos entre el elemento impulsor (5) y el elemento impulsado (3).
8. 8. Accionador con memoria de forma, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los segundos medios de retorno elasticos consisten en uno o varios muelles helicoidales (7) dispuestos entre el cuerpo de soporte (1) y el elemento impulsado (3).
9. 9. Accionador con memoria de forma, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que por lo menos unos de los medios de acoplamiento (3d, 19) son medios magneticos.

   5

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10. 10. Accionador con memoria de forma, segun la reivindicacion 9, caracterizado por que los medios de acoplamiento consisten en un iman permanente (19) y un elemento ferromagnetico (3d) u otro iman permanente de polarizacion opuesta.
11. 11. Accionador con memoria de forma, segun la reivindicacion 9, caracterizado por que los medios de acoplamiento (3d, 19) consisten en un electroiman permanente y un elemento ferromagnetico (3d), y por que el sistema de control consiste en una unidad de control para la activacion y desactivacion de dicho electroiman permanente.
12. 12. Accionador con memoria de forma, segun la reivindicacion 9, caracterizado por que los medios de acoplamiento (3d, 19) consisten en un iman reversible y un iman permanente (19), y por que el sistema de control consiste en una unidad de control para la inversion de dicho iman reversible.
13. 13. Accionador con memoria de forma, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende ademas medios de sensor adecuados para detectar el estado de acoplamiento de los medios de acoplamiento (3d, 19; 21a, 21b) o el movimiento del elemento impulsado (3), estando dichos medios de sensor conectados operativamente a una unidad de control para la activacion y desactivacion del elemento (11) de accionamiento con AMF.
14. 14. Accionador con memoria de forma, segun la reivindicacion 13 y cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por que los medios de sensor incluyen por lo menos un sensor de efecto Hall.
15. 15. Accionador con memoria de forma, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento (11) de accionamiento con AMF esta montado en el cuerpo de soporte (1) por medio de medios elasticos adecuados para absorber la contraccion del elemento (11) de accionamiento con AMF con el fin de servir como una proteccion mecanica que impide la ruptura del elemento (11) de accionamiento con AMF en caso de que el elemento impulsor (5) y/o el elemento impulsado (3) no se puedan desplazar.
16. 16. Valvula V que incluye un obturador desplazable bajo la accion de un accionador (A), entre una posicion de reposo estable y por lo menos una posicion operativa estable, caracterizada por que dicho accionador (A) es un accionador con memoria de forma, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.