ES2847978T3 - Montaje de válvula y método de enfriamiento - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de control de flujo de fluidos, que comprende: un conjunto de válvula (902) que comprende: una carcasa de válvula (908) y un elemento de válvula móvil (912); un conjunto de actuador (904) que comprende: una carcasa de actuador, y un elemento actuador móvil; una conexión mecánica (914) que conecta el elemento actuador móvil con el elemento móvil de la válvula; y caracterizado por comprender además un anillo de refrigeración (934) situado entre una primera superficie de la carcasa de la válvula y una primera superficie de la carcasa del actuador, el anillo de refrigeración comprende un canal de refrigeración (942) que contiene el fluido de refrigeración, en donde un lado del actuador de la carcasa de la válvula comprende una cavidad (936), y esta cavidad que comprende una pared inferior y paredes laterales, en donde el anillo de refrigeración está asentado adyacente a la pared inferior de la cavidad y al menos parcialmente dentro de las paredes laterales de la cavidad.

Description

DESCRIPCIÓN

Montaje de válvula y método de enfriamiento

Solicitud relacionada

[0001] Esta solicitud reivindica la prioridad a la Solicitud Provisional N° 62/127.164 de los Estados Unidos, presentada el 2 de marzo de 2015 y titulada "Conjunto de válvula y método de enfriamiento".

Ámbito de la divulgación

[0002] La presente invención se refiere a un dispositivo de control de flujo con un anillo de refrigerante para proporcionar aislamiento térmico a un conjunto de actuador. Las realizaciones de la invención se refieren a un conjunto de válvula con un mecanismo mejorado para sujetar una placa de válvula.

Antecedentes

[0003] Los sistemas de control industriales, residenciales y móviles, incluyendo la generación de energía, el transporte, la automoción y la industria aeroespacial, a menudo requieren el accionamiento de componentes mecánicos. Los componentes mecánicos de tales sistemas pueden incluir válvulas que deben ser accionadas. Dicho accionamiento se realiza generalmente a través de componentes y/o sistemas neumáticos, hidráulicos o eléctricos. Generalmente hay tres tipos diferentes de accionamiento de válvulas por control remoto.

[0004] El accionamiento de las válvulas puede realizarse mediante componentes eléctricos, incluyendo motores de corriente continua de imanes permanentes (PMDC), motores de corriente continua sin escobillas (BLDC), motores paso a paso de corriente continua, solenoides lineales o rotativos. El accionamiento eléctrico es susceptible a las temperaturas ambientales y sufre problemas de fiabilidad, especialmente en aplicaciones móviles debido a las variaciones en el entorno de funcionamiento y al duro entorno del compartimento del motor/bajo cubierta.

[0005] El accionamiento de la válvula también puede realizarse por medios neumáticos o electroneumáticos utilizando actuadores lineales o rotativos controlados neumáticamente. Estos actuadores pueden incluir encendido/apagado o un accionamiento proporcional. Los sistemas neumáticos y electroneumáticos sufren de una baja precisión de posición debido a la naturaleza comprimible del fluido, típicamente aire atmosférico, utilizado para el accionamiento y la humedad generada en el sistema de compresor de aire.

[0006] Además, las válvulas de los sistemas mecánicos pueden accionarse por medios electrohidráulicos, utilizando actuadores lineales o rotativos controlados hidráulicamente. Estos actuadores pueden emplear un control de encendido/apagado o un control proporcional. Los actuadores electrohidráulicos convencionales utilizan aceite del sistema de lubricación del motor u otros sistemas de asistencia de energía hidráulica de alta presión. Las presiones de los sistemas de lubricación del motor están cerca de 100 psi y varían con la velocidad del motor.

Breve descripción de la técnica anterior

[0007] Los actuadores electrohidráulicos son conocidos en la técnica anterior. Por ejemplo, la patente de EE.UU. N° 7.419.134 de Gruel titulada "Conjunto de accionamiento de válvula". La Publicación de Patente Europea N° EP 0248 986 de Vick et al. titulada "Actuador hidráulico de paleta rotativa". La patente de EE.UU. N° 5.007.330 de Scobie et al. titulada "Actuador rotativo y Conjunto de juntas para su propio uso". La patente de EE.UU. N° 6.422.216 de Lyko et al. titulada "Válvula de recirculación de gases de escape".

[0008] Los actuadores electromecánicos son también conocidos en la técnica anterior. Por ejemplo, la Patente de EE.UU. N° 7.591.245 y 7.658.177 de Baasch en al. titulada "Válvula de aire y Método de uso". Publicación internacional. La solicitud N° WO 2010/123899 de Baasch se titula "Válvula de recirculación de gases de escape y método de enfriamiento".

[0009] La 2011/0031425 de EE.UU. muestra un sistema para hacer funcionar una válvula que incluye un eje motorizado accionado por un motor, una leva, un sensor sin contacto y una placa de válvula de mariposa montada en un eje de válvula de mariposa. La leva tiene un perfil exterior y está montada en el eje del motor. El sensor sin contacto está próximo al perfil exterior de la leva. El eje de la mariposa está acoplado al eje del motor. Una posición seleccionada de la placa de la válvula de mariposa se puede fijar activando el motor en una posición determinada por la detección del perfil de la leva por el sensor sin contacto.

Divulgación de la invención

[0010] La invención se define en la reivindicación 1.

Aplicación de la invención

[0011] Las realizaciones de la invención pueden utilizarse, por ejemplo, en aplicaciones automovilísticas, aeronáuticas, ferroviarias u otras aplicaciones de transporte de motores de combustión interna. Para reducir al mínimo los contaminantes producidos por los motores de combustión interna, una porción del escape del motor puede ser recirculada a una entrada del motor. Una válvula de recirculación de gases de escape (EGR), como una válvula mezcladora, puede utilizarse para ayudar a dirigir la porción de los gases de escape a la entrada. Estas válvulas suelen requerir un gran par de torsión para su accionamiento durante el funcionamiento del motor. Además, estas válvulas suelen estar dispuestas dentro del compartimento del motor y, por lo tanto, requieren conjuntos de actuación compactos debido a las limitaciones de espacio.

[0012] Esta solicitud hace referencia a la Solicitud Provisional de los Estados Unidos N° 61/871.564 presentada el 29 de agosto de 2013, a la Solicitud de Patente de los Estados Unidos N° 14/471.410 presentada el 28 de agosto de 2014, y a la Solicitud Internacional de Patente de los Estados Unidos N° 14/471.410 N° PCT/US2014/053108 presentada el 28 de agosto de 2014, todas ellas tituladas "Actuador electrohidráulico remoto".

Breve descripción de los dibujos

[0013]

La FIG. 1 muestra una vista en perspectiva de un actuador rotativo de una sola paleta como se conoce en la técnica anterior.

La FIG.2 muestra una vista en perspectiva de un actuador rotativo de pistón como se conoce en la técnica anterior. La FIG.3 muestra una vista transversal del actuador rotativo de pistón de FIG. 2.

La FIG. 4 muestra una vista en perspectiva de una válvula y actuador de acuerdo con las realizaciones de la presente invención.

La FIG.5 muestra una vista superior de la válvula y el actuador de la realización de la FIG. 4.

La FIG.6 muestra una vista despiezada de un conjunto de válvula de acuerdo con una realización de la invención. La FIG. 7 muestra y vista despiezada de un conjunto de actuador según una realización de la invención.

La FIG. 8 es una vista en perspectiva del conjunto del actuador de la FIG. 7.

La FIG. 9 es una vista en perspectiva de la carcasa principal de un actuador de acuerdo con una realización de la invención.

La FIG. 10 muestra una vista superior de un conjunto rotacional de paletas de acuerdo con una realización de la invención.

La FIG. 11 es una vista en perspectiva del conjunto rotacional de la paleta de la FIG. 10.

La FIG. 12 es una vista transversal parcial de un conjunto de actuador según una realización de la invención.

La FIG. 13 es una vista transversal perpendicular al eje rotacional de una cubierta del conjunto del actuador superior de acuerdo con una realización de la invención.

La FIG. 14 es una vista transversal paralela al eje rotacional de una cubierta del conjunto del actuador superior de acuerdo con una realización de la invención.

La FIG. 15 es una segunda vista transversal de la cubierta del conjunto del actuador superior de la FIG. 14.

La FIG. 16 es una vista en perspectiva de la cubierta del conjunto del actuador inferior de acuerdo con una realización de la invención.

La FIG. 17 es una vista en perspectiva de la cubierta del conjunto del actuador superior de acuerdo con una realización de la invención.

La FIG. 18 es una vista en perspectiva de la válvula de carrete usado en realizaciones de la invención. La FIG. 19 es una vista en perspectiva de la cubierta conjunto del actuador superior de la FIG.17.

La FIG. 20 es una vista en perspectiva de una válvula y un actuador de acuerdo con las realizaciones de la presente invención.

La FIG. 21 es una vista transversal de la válvula y el actuador de la FIG. 20.

La FIG. 22 es una vista en perspectiva de un conjunto de válvula de acuerdo con las realizaciones de la presente invención.

La FIG. 23 es una vista despiezada del conjunto del actuador de la FIG. 22.

La FIG. 24 es una vista transversal del conjunto de la válvula de la FIG. 22.

La FIG. 25 es una vista transversal de una realización de un eje y una clavija para su uso con el conjunto de la válvula de la FIG. 22.

La FIG. 26 es una vista transversal y en perspectiva de la realización de un cuerpo de válvula y un casquillo de refrigerante para su uso con el conjunto de la válvula de la FIG. 22.

La FIG. 27 es una vista en perspectiva del casquillo del refrigerante de la FIG. 26.

La FIG. 28 es una vista transversal, en perspectiva del casquillo de refrigerante de la FIG. 26.

Descripción detallada

[0014] Existen distintas variantes de diseño de los actuadores electro-hidráulicos rotativos como se conocen en la técnica anterior y se muestran en las FIGS. 1-3. La FIG. 1, por ejemplo, ilustra un actuador rotativo de una sola paleta. Tal actuador 100 incluye una base o cubierta inferior 102. Una carcasa 104 con un interior cilíndrico se extiende desde la cubierta inferior. Una cubierta superior (no mostrada) cubre el otro extremo de la carcasa 104. El actuador 100 incluye además un conjunto rotacional 106, que incluye un cubo 108 y una paleta 110. Además, el actuador incluye una pared de separación 120. La paleta, junto con la pared de separación, divide el interior de la carcasa en dos cámaras 112, 114. El actuador también incluye un puerto de entrada 116 y un puerto de retorno 118. En consecuencia, cuando se bombea fluido hidráulico al actuador a través del puerto de entrada 116 y se permite la salida de fluido a través del puerto de retorno, el actuador girará en una primera dirección. Cuando se bombea fluido al actuador a través de la conexión del puerto de retorno 118 y se permite la salida de fluido a través de la puerta de entrada, el actuador girará en la dirección opuesta. Un eje 122 se extiende desde el cubo 108 para transferir el torque al dispositivo que se va a accionar. La dirección y el caudal del flujo se controlan mediante una válvula de control remota o de a bordo. Por lo general, se trata de válvulas de carrete o válvulas de asiento.

[0015] Las FIGs. 2-3 ilustra un actuador electro-hidráulico alternativo como se conoce en la técnica anterior usando un cilindro 202, 204 y pistones 206, 208 conectados por una varilla 210. La varilla 210 incluye los dientes 214 que se enganchan con los dientes 216 en un miembro giratorio 218. En dicho sistema, la presión hidráulica se aplica a uno u otro pistón a través de los puertos 220 o 222. Esto hace que la varilla 210 se traslade, lo que imparte un movimiento de rotación a la pieza rotativa 218. Este movimiento rotativo puede ser emitido desde el actuador a través de un cubo 224.

[0016] En casi todas las aplicaciones rotativas la válvula es de diseño de una sola paleta, como se muestra en la FIG. 1. Sin embargo, en tales actuadores, el par de torsión donde el actuador es capaz de producir es proporcional al área de superficie efectiva de la paleta Para aumentar el par de torsión disponible, debe aumentarse el área de superficie de la paleta y, por tanto, el tamaño del actuador. Por consiguiente, puede ser ventajoso utilizar un actuador que tenga más de una paleta. Por ejemplo, utilizar dos paletas duplica efectivamente el par de torsión disponible sin incrementar el tamaño total del actuador. Siempre y cuando, sin embargo, que el aumento del número de paletas permita incrementar el par de torsión aumentando las áreas de las paletas pero con una reducción del rango de movimiento rotacional del actuador. Un actuador de una sola paleta tiene una capacidad de rotación potencial de unos 300 grados, dependiendo de la pared divisoria de la cámara y del grosor de la paleta, mientras que la rotación de un actuador de dos paletas tiene unos 150 grados y la de un actuador de tres paletas tiene unos 80 grados de rotación, etc.

[0017] Uno de los principales desafíos de un actuador rotativo de múltiples paletas es encaminar el fluido hidráulico presurizado hacia los puertos de entrada y salida del actuador. Por ejemplo, cuando se ordena a la válvula que se mueva en el sentido de las agujas del reloj, se presuriza una (o más) cámara(s) mientras que otra (o más) cámara(s) se descarga en un depósito. El enrutamiento de los fluidos puede controlarse mediante una válvula de carrete multipuerto, pero los pasillos de entrada y salida necesarios para ser enrutados desde la válvula de carrete a las cámaras pueden ser complejos y requerir opciones de válvula de carrete multipuerto que son caras y aumentan significativamente el tamaño general del actuador. Las realizaciones de la invención actual tratan esto y otras deficiencias de los dispositivos previos.

[0018] Las FIGs. 4-5 ilustran un conjunto de válvula 301 y actuador 308 de acuerdo con las características de la presente invención. Una placa de válvula de mariposa 302 se coloca dentro de la carcasa de la válvula 304. La carcasa de la válvula puede instalarse en el sistema de escape de un motor de combustión interna. La placa de válvula de mariposa 302 puede abrirse y cerrarse para controlar el flujo de fluido a través de la carcasa 304. Los postes de apoyo 306 se extienden desde una superficie exterior de la carcasa. Los postes de apoyo pueden utilizarse para montar un actuador 308. Los postes también pueden proporcionar aislamiento térmico para el conjunto del actuador, protegiéndolo del calor de los gases de escape que pasan a través de la carcasa 304.

[0019] Además, se pueden montar arandelas aislantes 310 en los postes 306 para minimizar la transferencia de calor conductivo. Otro medio de reducir al mínimo la transferencia de calor convectivo y radiante al actuador es el uso de escudos térmicos. Estos escudos térmicos pueden ser en forma de diseños de una o varias paredes que contienen materiales aislantes o simplemente se basan en un espacio de aire. Alternativamente, se pueden utilizar otros medios de montaje para asegurar el actuador 308 a la carcasa de la válvula 304. Además, la cubierta inferior 314, la carcasa 318 y la cubierta superior 312 pueden incluir los orificios 322 (véase FIG. 7) que proporcionan un medio para asegurar el actuador 308 a los postes 306 y al conjunto de la válvula 304. Por ejemplo, los pernos 323 (mostrados en la Fig. 4) pueden insertarse a través de los orificios 322 en los postes 306. En la realización ilustrada, el conjunto del actuador se fija al dispositivo de modulación de flujo, la válvula 301, mediante cuatro pernos M10 323. Según la forma geométrica y el tamaño del actuador, el número de pernos puede reducirse o cambiarse de tamaño.

[0020] La FIG. 6 ilustra una realización del conjunto de la válvula 301. La válvula en esta realización es una válvula de mariposa. La función principal de la válvula de mariposa descrita en esta realización es modular los fluidos en los motores de combustión interna. Aunque se hace referencia a que la mariposa se utiliza en los motores de combustión interna, puede utilizarse para controlar el flujo de fluidos en muchas aplicaciones, que van desde los motores, hasta los sistemas de control de fluidos industriales y residenciales. Estos fluidos pueden ser fríos o extremadamente calientes. En ciertas aplicaciones las temperaturas de los gases de escape alcanzan temperaturas superiores a los 800°C y se requiere una cuidadosa selección de las aleaciones. Las superficies de sellado modulares, los bulones del eje y cojinetes y las juntas del eje son los principales componentes de desgaste de la válvula y se requieren aleaciones de alto contenido en níquel y cobalto. En el caso de esta realización, se describe una válvula de mariposa debido a sus características de equilibrio de presión, pero también se pueden considerar las válvulas de clapeta para esta aplicación de actuador.

[0021] El conjunto ilustrativo de la válvula 301 incluye una carcasa de válvula principal 304. Un eje 332 se extiende a través de una pared lateral hacia el interior de la carcasa 304. El conjunto de la válvula incluye además una placa de mariposa 406 colocada en el interior de la carcasa 304. La placa de mariposa 406 incluye la primera y segunda paleta 330 que se extienden en direcciones opuestas. La placa de mariposa está conectada a un eje 332 que se extiende a través de las paredes laterales en los lados opuestos de la carcasa. El eje 332 puede extenderse más allá de la pared de la carcasa en el lado adyacente al actuador 308 para acoplarse a un cubo del actuador. Las paletas de la válvula de mariposa 330 pueden estar conectados con el eje 332 por medio de los pasadores 334, como los tornillos de retención. El conjunto de la válvula también puede incluir casquillos o cojinetes 408 y un capuchón de extremo de eje 412. El capuchón final puede estar fijado a la carcasa 304 mediante tornillos 413 u otros pasadores para asegurar el eje 332 en su posición. La válvula puede configurarse para alcanzar una condición de válvula de mariposa normalmente abierta o normalmente cerrada ajustando el conjunto de paletas o cambiando los puertos de entrada/salida hidráulicos.

[0022] El actuador de la presente invención no está limitado para ser usado con la mariposa descrita aquí. Además de una mariposa o una válvula de clapeta, las realizaciones del actuador pueden utilizarse con cualquier dispositivo de modulación de flujo, incluyendo por ejemplo válvulas de compuerta única o multipuerto, válvulas de globo, válvulas de disco, válvulas de vástago, u otras válvulas apropiadas. Además, el actuador puede utilizarse en dispositivos de movimiento mecánico rotativo y lineal. El actuador puede utilizarse en cualquier dispositivo que pueda aceptar el movimiento de rotación como una entrada, incluidos los dispositivos en los que el movimiento de rotación se transforma en movimiento lineal o de otro tipo mediante tornillos, enlaces, trenes de engranajes, conjuntos de piñón y cremallera, etc.

[0023] Las realizaciones del actuador 308 se ilustran en las FIGs 7-8. La función principal del actuador es posicionar la válvula moduladora de fluido 301 de acuerdo con los parámetros de control del motor requeridos. El actuador representado en esta realización es un diseño de doble paleta y tiene un recorrido rotacional total de 85 grados. Otras configuraciones de paletas o recorrido rotacional serían obvios para alguien familiarizado con la técnica.

[0024] El actuador 308 puede comprender una carcasa 318. La carcasa está sellada por una cubierta superior 312 y una cubierta inferior 314. Sin embargo, mientras que esta y otras realizaciones descritas aquí ilustran un conjunto de actuador con un alojamiento con cubiertas superior e inferior separadas, debe entenderse que dos o más de estos componentes pueden formarse como una sola pieza. Por ejemplo, la carcasa y la cubierta superior pueden formarse como una sola pieza, o la carcasa y la cubierta inferior pueden formarse como una sola pieza.

[0025] Las realizaciones del actuador también pueden incluir una paleta 504 para la rotación dentro de la carcasa 318. La paleta 504 puede girar sobre un cojinete 508 y puede incluir las juntas de la punta de la paleta 522. La carcasa 318 y las cubiertas 312, 314 también pueden incorporar las juntas de la carcasa 510 para un mejor sellado entre los componentes. Además, se puede utilizar un conjunto de sellado del eje principal 514 para sellar contra el eje 322 que se extiende desde el conjunto de válvulas 301. El eje 322 también puede engranar con un sensor de eje autónomo o contener parte del conjunto del sensor de posición del eje cuando se utiliza junto con un sensor de posición del eje 518 y/o una placa de circuito de control electrónico 519 colocada bajo una cubierta 517.

[0026] En la aplicación se pueden utilizar válvulas de control de uno o varios actuadores. La válvula puede ser de cartucho de dos vías/dos posiciones con un diseño proporcional o cualquier otra válvula adecuada. La válvula puede incorporarse en la cubierta superior 312 o en la cubierta inferior 314 y el fluido puede dirigirse a las cámaras del actuador según sea necesario. Alternativamente, la válvula puede incorporarse en el lateral del actuador. La válvula de control 516 puede acoplarse a los accesorios 327, 328 para conectarla con una bomba hidráulica del sistema hidráulico o una bomba neumática si se utiliza un sistema neumático.

[0027] Como se muestra en las FIGS. 7-8, la cubierta superior 312, la carcasa 318 y la cubierta inferior 314 pueden incluir los orificios pasantes 320. Se pueden insertar pernos, tornillos u otros pasadores 321 en estos orificios 320 para fijar las cubiertas 312, 314 a la carcasa 318. En la ilustración, estos cierres incluyen once pernos M6. Según la forma geométrica y el tamaño del actuador, el número de pernos puede reducirse o cambiarse de tamaño. Los orificios 320 pueden tener rosca interna o pueden proporcionar otras características que contribuyan a fijar los componentes. El actuador 308 puede tener un eje generalmente central 324 sobre el cual gira el conjunto rotacional del actuador. La cubierta superior 312 puede tener puntales de refuerzo 326.

[0028] Como se muestra, por ejemplo, en la FIG. 7, la cubierta inferior 314 de un actuador 308 puede incluir una apertura 336. Un cubo 338 del conjunto rotacional del actuador puede quedar expuesto a través del orificio. Como se muestra en la FIG. 9, el cubo 338 puede incluir un enchufe hembra 340 empotrado en el cubo. El enchufe hembra 340 puede incluir las estrías 342 que se engranan con las estrías 333 formadas en el eje 332. Las estrías pueden estar dispuestas simétricamente alrededor de toda la circunferencia o pueden ser asimétricas o de formato de diente perdido. El cubo puede diseñarse con cualquier aleación, pero dada la tendencia de alto requerimiento de par de torsión y aplicaciones de alta temperatura, la aleación seleccionada será de baja conducción de calor, alta dureza y bajas características de desgaste.

[0029] La FIG. 9 representa una realización de la carcasa principal del actuador 318 y el conjunto rotacional de paletas 648. La carcasa principal representada consiste en un perfil de aluminio extruido que alcanza condiciones de forma casi neta. Aunque para esta pieza se pueden utilizar otros procesos de fabricación como la fundición a presión, la forja, etc., el perfil de aluminio extruido proporciona piezas de forma casi neta que no requieren procesos posteriores de fabricación importantes, ofrecen estabilidad dimensional y altas propiedades físicas. Las aleaciones de aluminio extruido también pueden ser fácilmente recubiertas o chapadas con revestimientos y chapas de reducción de desgaste y baja fricción.

[0030] El perfil interno está diseñado para contener los topes de final de recorrido 612 y las superficies de sellado 614 de la paleta giratoria 504. Los radios de las esquinas 604 del perfil interno tienen una forma que permite la limpieza de cualquier perfil secundario utilizando herramientas de mecanizado robustas. Los pasillos para los pernos de montaje 606, los tornillos de fijación 607 y la ruta de refrigerante 608 están extruidos para minimizar los procesos de mecanizado posteriores.

[0031] La opción de diseño de extrusión también permite el dimensionamiento del actuador. Las capacidades de par de torsión del actuador son directamente proporcionales al área expuesta al fluido de trabajo presurizado. El área es una función del diámetro y la longitud de la paleta 504, y por lo tanto la extrusión genera una opción fácil para cortar la longitud del actuador dentro de la longitud de extrusión. La longitud del actuador 610 está parcialmente restringida por las limitaciones del embalaje, pero en general varía entre 25 mm y 75 mm. La paleta del actuador representada en esta aplicación tiene una longitud de 35 mm para alcanzar las características de par de torsión especificadas de 40 Nm de par de torsión.

[0032] La carcasa principal que se muestra en la Fig. 9 puede configurarse para alojar los puertos de entrada y salida de fluido de trabajo 327, 328 y las válvulas de control electrohidráulicas. Aunque los puertos de entrada y salida representados son del estilo de antorcha externa y de diferente tamaño para eliminar el error de montaje, pueden ser de cualquier tamaño, tipo y género para lograr el punto de conexión requerido y la prueba de errores.

[0033] La carcasa principal del actuador es para un diseño de actuador de doble paleta, pero el perfil de extrusión puede ser diseñado de cualquier forma para lograr un diseño de actuador de una sola paleta a uno de múltiples paletas con la ganancia en la salida de par de torsión pero con la pérdida de rango rotacional. Como se muestra en la FIG. 9, la carcasa tiene una cavidad interior generalmente cilíndrica. Las paredes divisorias 644 se extienden desde una superficie interior 646 de la cavidad. Un conjunto rotacional 648 está posicionado para girar alrededor de un eje central de la carcasa del actuador. El conjunto rotacional incluye un cubo 338 con una primera paleta 654 y una segunda paleta 656 que se extiende desde el cubo.

[0034] Para minimizar las fugas internas, la punta de las paletas 654 y 656 puede sellarse contra la superficie interior 646 de la carcasa 318 mediante las juntas de la punta 614 o mediante el uso de piezas con tolerancias estrictas y conductividad térmica adaptada. Las juntas de la cámara 662 sellan los extremos de las paredes 644 contra el cubo 338. Además, las juntas de la carcasa se colocan en las ranuras 664 para sellar las tapas superiores e inferiores de la carcasa 318. Además, se pueden utilizar cojinetes (no mostrados) para facilitar la rotación del conjunto rotacional 318. Los cojinetes pueden ser cojinetes de ranura profunda.

[0035] La FIG. 10 representa una configuración de conjunto rotacional de paletas utilizada en una realización de la invención. Las funciones principales de la paleta en esta aplicación son alojar los cojinetes, servir de colector de fluidos de trabajo, transmitir el movimiento de rotación al dispositivo para ser conducido por el eje y sellar las cámaras de trabajo. Estas juntas pueden ser de varios tipos: juntas de contactos deslizantes activados por fuerza y juntas de tipo laberinto.

[0036] El área de la paleta del actuador expuesta al fluido de trabajo presurizado determina el rendimiento del conjunto del actuador. En las aplicaciones de actuadores de múltiples paletas, uno de los principales retos es el encaminamiento del fluido de trabajo hacia y desde las cámaras requeridas y su fabricabilidad. Las realizaciones del actuador de paletas pueden fabricarse de varias formas, incluida la extrusión y la fundición de precisión. Los pasillos o distribuidores de comunicación de las paletas 702, 703 están representados en la FIG. 10. Estos pasillos pueden lograrse mediante fundición de revestimiento, mecanizado de descarga eléctrica de 4 ejes (EDM) o perforación transversal. La erosión por chispas de los canales de comunicación con un proceso de EDM de 4 ejes es lenta y costosa y se ve desafiada por la línea de visión y el tamaño del pasillo restringido por la característica del diámetro interior de las paletas que se conecta al eje de salida del eje del dispositivo que se va a accionar. La fundición de precisión permite la opción de fundir los pasillos en geometría circunferencial y permite una sección transversal no circular permitiendo maximizar el flujo. Se han diseñado núcleos especiales y soporte de núcleo para lograr esta configuración.

[0037] El tamaño y la geometría de este pasillo controlan el rendimiento de la válvula. Los orificios más pequeños u orificios insertados pueden restringir el llenado de las cámaras secundarias mientras que las válvulas de retención insertadas pueden cronometrar el llenado de las cámaras secundarias. El área de flujo de los pasillos de comunicación puede ser de 10 a 50 mm2, pero en general tienen un tamaño de hasta 30 mm2, como se muestra en esta realización, para adaptar las válvulas de retención disponibles en el mercado.

[0038] En el caso de la fundición de precisión y la extrusión, que son de los procesos de fabricación de forma casi neta, las características 704 se forman en la geometría de las paletas para minimizar el proceso de mecanizado final y ayudar en el uso de herramientas de corte de gran robustez a fin de minimizar el ciclo del proceso de fabricación. Las áreas de socavado 706 en el área de paletas a cubo pueden utilizarse para eliminar la necesidad de utilizar herramientas de contorneado de diámetro muy pequeño, así como servir como borde de inicio para la perforación cruzada, EDM de 4 ejes o característica de prensa para las válvulas de retención u orificios.

[0039] El sellado de las cámaras de trabajo puede lograrse con juntas de punta de paletas insertadas en los canales 710 formados en la punta de las paletas 712, 713 y las juntas radiales del cubo 708. Estas juntas pueden ser dinámicas como las de laberinto o juntas estáticas activadas por la fuerza. La activación de la fuerza se logra principalmente mediante elastómeros o muelles metálicos, mientras que el elemento limpiador es un compuesto químicamente inerte de baja fricción como el Teflón.

[0040] La Fig 10 muestra una paleta apoyada internamente a través de los cojinetes hacia las extensiones del cubo en las cubiertas, la paleta apoyada externamente también es posible pero tal diseño no permite un embalaje minimizado.

[0041] Como se ilustra en la FIG. 10, un actuador de acuerdo con las realizaciones de la presente invención fluye el fluido de trabajo a través de canales de flujo de tamaño estratégico 712, 713 dentro de la estructura del conjunto de la paleta. Los puertos y pasillos están dimensionados para proporcionar amortiguación y mejorar la estabilidad de la válvula y también pueden estar provistos con válvulas de retención de presión o válvulas de láminas para amortiguar la rotación de la válvula y reducir cualquier inestabilidad debido a las pulsaciones impulsadas hacia atrás a través del eje de salida.

[0042] Por ejemplo, la paleta 713 puede incluir un puerto 723 formado en una primera cara 733 de la paleta. El puerto 723 está conectado a través de un pasillo interno o un colector 703 al puerto adyacente a la cara opuesta 752 de la segunda paleta 712. Asimismo, un puerto 722 en la primera cara 732 de la paleta 712 está conectado por un pasillo interno o distribuidor 702 a un puerto 743 en la cara opuesta 753 de la paleta 713.

[0043] De esta manera, se aplica un flujo presurizado de fluido hidráulico a la cara 733 de la paleta 713 induciendo al conjunto a girar en el sentido de las agujas del reloj. El fluido pasó entonces por el cuerpo del conjunto del actuador, a través del pasillo 703. El fluido hidráulico entonces aplica presión, a la cara opuesta 752 del pasillo 712 aumentando el par de torsión en el sentido de las agujas del reloj en el conjunto. De manera similar, el flujo de retorno aplica una fuerza a la cara 753 de la paleta 713 para girar el conjunto en sentido contrario a las agujas del reloj. El flujo de retorno del fluido pasó a través del pasillo 702. El fluido hidráulico aplica entonces una presión en la cara 732 de la paleta 712 aumentando el par de torsión en sentido contrario a las agujas del reloj sobre el conjunto. El flujo desde la cámara primaria a las cámaras secundarias puede ser retrasado o amortiguado por el uso de orificios y/o válvulas de retención. El uso de tales dispositivos puede aumentar la precisión del actuador y las características de amortiguación debido a las fluctuaciones del par de torsión impartido en el eje de salida.

[0044] Como se ilustra en las FIGS. 9-10, las realizaciones de la invención pueden utilizar un conjunto rotativo de dos paletas. El conjunto incluye un cubo 762. Las paletas 712 y 713 se extienden desde el cubo. En esta realización, las paletas se desplazan en un ángulo inferior a 180 grados para acomodar los canales de flujo y las válvulas en la carcasa del actuador. El ángulo entre los álabes afectará a la rotación máxima del actuador y puede ser cualquier ángulo apropiado hasta 180 grados. Alternativamente, el conjunto rotacional de las paletas puede tener más o menos paletas. El conjunto rotacional puede estar formado por múltiples componentes unidos por medios conocidos. Alternativamente, algunos o todos los componentes pueden formarse como una sola pieza.

[0045] El soporte de los miembros giratorios de esta válvula puede ser externo o interno al conjunto de eje/paleta. El uso del soporte del eje en forma de cojinetes de bolas, cojinetes de agujas, casquillos exclusivamente o una combinación de los mismos puede generar un embalaje y ventajas en el coste.

[0046] Como se ilustra en las FIGS. 10-11, las realizaciones del conjunto de paletas incluyen un cubo 762. Las paletas 712 y 713 se extienden desde el cubo. Un enchufe hembra 740 está empotrado en el cubo 762 para engranar un eje que se extiende desde el dispositivo que se va a accionar. El enchufe hembra 740 puede incluir las estrías 742 para engranar las estrías correspondientes en el eje del dispositivo. En la superficie del cubo 748 se puede formar una superficie de cojinete 749 para acoplarse a un rodamiento 750 para el movimiento rotacional.

[0047] La Figura 12 es una vista transversal de un conjunto de actuador de una realización. El conjunto de actuador incluye una cubierta superior de actuador 802 y una cubierta inferior de actuador 804. Una función de las cubiertas es sellar las cámaras de trabajo 806 de la carcasa principal, guiar la rotación de las paletas a través de los ejes de extensión de la cubierta 808, 809 y dirigir el refrigerante como se muestra en las FIGS. 13-15. Como se ilustra en las FIGS. 13-15, la cubierta superior 802 puede incluir canales cerrados 812 perforados, fundidos (fundición invertida de espuma perdida, etc.), formados o cortados en la cubierta. Estos canales de enfriamiento se pueden mecanizar o fundir en la cubierta superior solo, en la cubierta inferior solo o en ambas. El requisito lo dicta la fuente de calor: conductor, convectivo o radiante. El fluido hidráulico proporcionado por una bomba hidráulica puede pasar a través de estos canales. Por ejemplo, el fluido de derivación que no se usa para accionar el actuador puede pasar desde la bomba a través de los canales antes de regresar a un depósito. Este fluido puede usarse para enfriar la cubierta inferior y así proporcionar aislamiento térmico para el actuador 308. Aunque el circuito de refrigeración descrito en esta invención hace uso del fluido de trabajo existente, ya sea en circuitos en paralelo o en serie, el circuito de refrigeración también puede ser un sistema de refrigeración independiente donde se puede utilizar refrigerante de motor o cualquier otro fluido de refrigeración.

[0048] El origen del aceite puede deberse a un desvío de la línea de suministro o el pasillo, y el flujo puede determinarse por la cantidad de aceite que fluye para lograr la acción de enfriamiento. El tamaño del canal de flujo, mediante el uso de técnicas de moldeo, orificios insertados, etc., determina el flujo de acuerdo con la presión disponible. El flujo también puede ser "cronometrado" a través de una válvula de retención que corta el flujo de aceite de refrigeración desviado en condiciones de baja presión de aceite. La presión de aceite está directamente relacionada con la carga del motor y, por lo tanto, con las temperaturas del escape, es decir, en ralentí, donde la presión de aceite es baja (por ejemplo, 20 psi), el flujo de refrigeración no es necesario porque las temperaturas de los gases de escape son bastante bajas y no afectan al rendimiento y la durabilidad del actuador.

[0049] La cubierta 802 puede tener un puerto de entrada 814 formado en una superficie interior 818 de la cubierta que recibe el fluido hidráulico que fluye a través de la válvula y la carcasa del actuador. El fluido pasa entonces a través de los canales 812 formados en la cubierta. El fluido sale entonces a través de un puerto 816. El puerto de entrada 814 y el puerto de salida 816 pueden estar situados en los puertos cruzados de la carcasa del actuador. Los canales de refrigeración pueden crear una cortina de refrigeración que se dimensiona para lograr la máxima superficie. La cubierta superior 802 puede tener una apertura 838 a través de la cual puede quedar expuesto el cubo o el eje del conjunto rotacional.

[0050] El flujo de refrigeración puede realizarse a través de la cubierta superior. Alternativamente, el flujo de refrigeración también puede pasar a través del cuerpo principal o de la cubierta inferior. O el flujo puede pasar a través de múltiples o todas estas partes, dependiendo de qué parte del actuador puede beneficiarse de ser enfriarse o de protegerse. Estos pasillos de flujo pueden ser en forma de pasillos perforados, fundidos o formados o desviados por conductos externos como mangueras y tubos.

[0051] Como se muestra en la FIG. 12, la cubierta superior, además de las funciones mencionadas anteriormente, también puede contener un circuito de control electrónico, un circuito de entrada/salida eléctrica/electrónica 901 y/o un sensor de posición del eje 905. El sensor de posición del eje puede ser un sensor autónomo. Una función adicional de la cubierta inferior es albergar una junta del eje principal 907, albergar componentes de sellado adicionales 909 que contengan fugas diminutas de escape durante transitorios extremos del motor y servir de interfaz estructural con la válvula u otro dispositivo que se vaya a accionar, por ejemplo a través de los postes de apoyo 911. Aunque la figura muestra cubiertas sin ninguna válvula de control, las piezas fundidas pueden diseñarse fácilmente para contener la válvula de control de fluidos.

[0052] Como se muestra en la FIG. 16, cubierta inferior, y la FIG. 17, cubierta superior, las realizaciones de la invención incluyen una configuración en la que el enrutamiento y el control del circuito de refrigerante se coloca dentro de un componente de aluminio de una sola pieza. Este diseño único permite una fundición que se adapta a múltiples aplicaciones y que proporciona tanto la cubierta inferior como la superior. Las piezas de fundición en bruto o forjadas inferiores y superiores se diseñan para ser comunes y luego se mecanizan de acuerdo con la aplicación. La variación del mecanizado puede generar muchas variantes diferentes del actuador de acuerdo con su aplicación, incluyendo: un actuador de accionamiento inteligente por cable, un actuador pasivo. Por ejemplo, la cubierta inferior 804 que se muestra en la FIG. 16 utiliza la misma fundición que la cubierta superior 804 de la FIG. 17. La cubierta 802 puede ser procesada o mecanizada para crear una apertura 836 para acomodar una junta del eje y convertirse en la cubierta inferior. La cubierta puede ser procesada para tener una apertura 838 que pueda acomodar sensores u otros circuitos de control y así convertirse en la cubierta superior. De esta manera, el actuador puede ser enfriado internamente, enfriado por arriba o por abajo. También puede utilizar refrigeración líquida o gaseosa, refrigeración en serie o paralela o sin refrigeración. Esta configuración simétrica también tiene ventajas en cuanto al coste de fabricación de las herramientas, ya que sólo se necesita una herramienta de fundición o de forja. El circuito de refrigerante puede estar presente en la cubierta superior o inferior o en ambas, dependiendo de la aplicación. La espuma perdida de aluminio, la fundición a presión, la forja y la soldadura, el mecanizado de palanquilla y la soldadura fuerte pueden ser los procesos elegidos para este diseño, pero dependen del volumen de producción.

[0053] Como se muestra en las FIGS. 18-19, en las realizaciones de la presente invención, el control direccional y modulador del fluido de trabajo de una cámara a otra del actuador puede ser controlado a través de un solenoide proporcional electrónico 916. Aunque los fluidos hidráulicos y neumáticos se discuten en esta aplicación, cualquier gas y líquido comprimible o no comprimible puede ser utilizado como fluido de trabajo. El solenoide proporcional puede ser del tipo de accionamiento de empuje, de tracción o dual. La modulación puede lograrse mediante una sola válvula de distribución multipuerto, una válvula de distribución de doble puerto múltiple o pares de válvulas de asiento proporcionales. Las realizaciones de la invención pueden incluir un sistema de control que utilice la válvula, ya sea proporcional, de asiento u otra, para mantener la posición del actuador. Por ejemplo, el sistema de control puede incluir un sensor de presión diferencial o dos sensores de presión absoluta para detectar la presión diferencial en las dos cámaras. El sistema de control compara periódicamente la presión. Si el sistema de control detecta un diferencial de presión, el sistema lo compensa aumentando o disminuyendo adecuadamente el fluido en las cámaras. Este equilibrio de la presión del fluido entre las cámaras se logra usando una o más de las válvulas descritas. De esta manera, el actuador puede mantener la posición del mismo y, por lo tanto, la válvula u otro dispositivo que esté siendo accionado por el actuador.

[0054] El tamaño de los puertos y el número de válvulas determina el tiempo de respuesta del actuador y las pérdidas de presión que resultan directamente en la pérdida de par de torsión. El tamaño de la válvula puede variar según sea apropiado para la aplicación, tal como entendería cualquier familiarizado con la técnica. El actuador puede configurarse con la válvula solenoide proporcional en la cubierta superior, el alojamiento del actuador principal o la cubierta inferior. El solenoide que se muestra en la FIG. 18 está diseñado para ser instalado en la carcasa principal del actuador debido a las limitaciones de embalaje y para reducir el tamaño global del mecanismo del actuador.

[0055] La(s) válvula(s) proporcional(es) puede(n) contener retroalimentación de posición mecánica o retroalimentación de posición electrónica. En el caso de la retroalimentación mecánica, el carrete de la válvula está sesgada mediante un mecanismo de leva de resorte para alcanzar y mantener la posición recomendada. Si se utiliza la retroalimentación de posición electrónica, se emplean sensores de efecto Hall o similares para obtener la retroalimentación de posición del carrete. En una realización alternativa, la retroalimentación de la presión de las cámaras de trabajo del actuador puede utilizarse en el posicionamiento comandado y para ayudar a la amortiguación crítica del actuador/válvula. Estos tipos de retroalimentación pueden ser utilizados para alcanzar y mantener la posición del carrete, que controla la posición del eje del actuador.

[0056] En realizaciones de la invención, la posición del actuador es impulsada por el accionamiento de una válvula de cartucho proporcional a través de señales analógicas, moduladas por ancho de pulso (PWM) o digitales generadas por una Unidad de Control del Motor (ECU). El sistema puede además ser aumentado con lógica electrónica/hidráulica para aumentar la autosuficiencia de la válvula, como la posición, el tiempo de respuesta, etc.

[0057] De acuerdo con la realización de la invención, puede ser deseable proporcionar información con respecto a la posición rotacional del conjunto rotativo como la posición rotacional del eje de salida 332 mostrado en FIG. 6 o el enchufe hembra 340 mostrado en la FIG. 9. Esta retroalimentación de posición puede ser del tipo de bucle abierto o cerrado. La retroalimentación de bucle abierto depende sólo del control de mando de la válvula del cartucho. El bucle cerrado depende de uno o más sensores que son internos o externos al actuador. Estos sensores pueden ser de contacto o sin contacto, incluyendo el transformador diferencial variable lineal (LVDT), el transformador diferencial variable rotativo (RVDT), el efecto Hall, los transductores, los contactos deslizantes analógicos, etc.

[0058] Las realizaciones del actuador pueden configurarse con o sin un sensor de posición del eje. En el caso del control de bucle abierto, no se requiere el sensor de posición del eje y el motor utiliza otros sensores, así como la retroalimentación de la fuerza de la válvula de control hidráulico mecánico para controlar el actuador y así modular la válvula. En el caso del control de bucle cerrado, el sensor de posición del eje puede utilizarse para la calibración inicial de puesta en marcha o para el control continuo. Como se muestra en las FIGS. 17 y 19, la cubierta superior 802 puede incluir una cavidad o hueco 838 en el que se puede colocar un sensor. La cavidad 838 puede ser cubierta o sellada por una cubierta 840. La cubierta 840 puede ser fijada a la cubierta superior 802 con los tornillos 844 u otros pasadores. Alternativamente, la cubierta puede tener roscas o superficies de encaje que se enganchan con las partes correspondientes de la cubierta superior 802.

[0059] Las realizaciones del sensor de posición del eje pueden ser de diseño autónomo donde la retroalimentación de posición se monitoriza mediante un sistema de control remoto centralizado o se instala en una placa de circuito para el diseño de un circuito de actuador a bordo opción de diseño para un sistema de control descentralizado de actuador/válvula o sus híbridos. En el caso de los sistemas autónomos de posición del eje, el sensor de posición del eje puede ser del tipo de transformador variable, de efecto hall, magneto resistivo, inductivo, capacitivo, resistivo, óptico o variantes del mismo. En el caso del sensor de posición del eje integrado, el sensor está integrado en la placa de circuito del sistema de control descentralizado y puede ser de las muchas variantes mencionadas anteriormente.

[0060] La FIG. 4 ilustra una realización de la invención que incluye una válvula de mariposa moduladora de fluido 302 con un actuador de múltiples paletas, una válvula de carrete proporcional de un solo puerto y retroalimentación de la posición del eje. Este conjunto puede ser monitoreado y controlado por medio de controladores remotos que pueden ser controladores de actuadores autónomos pero también pueden ser parte de la unidad de control del motor. Este diseño tiene la desventaja de que el control electrónico, la potencia y la comunicación requieren un gran número de cables y complejos conectores eléctricos. Dependiendo de la retroalimentación y la comunicación se requieren 12 cables o más. Esta configuración sufre de lapsos de tiempo de comunicación, susceptibles de interferencias electromagnéticas y de fallos en los cables/conectores eléctricos debido a las duras condiciones ambientales existentes en el compartimento del motor.

[0061] En otra realización, la válvula está diseñada para contener su propio controlador. La comunicación puede ser analógica o digital. La comunicación analógica puede ser del tipo de voltaje o corriente y en el caso digital puede ser PWM (Pulse Width Modulated), o a través de CAN (Central Area Network) y su variante. Para la aplicación industrial estas comunicaciones pueden ser configuradas para usar Ethernet, RS232, RS 485 y sus otras variantes. Esta opción de diseño mantiene el control completo del actuador a bordo y los diagnósticos a bordo. Los componentes de la placa de circuito se seleccionan para condiciones ambientales severas y se encapsulan completamente para proteger para la exposición del fluido de enfriamiento con el objetivo de proteger el circuito del calor externo y enfriar el calor interno del circuito que se está generando. La disposición de la placa de circuito totalmente encapsulada está configurada para integrar todos los principales bloques de construcción necesarios para el control, la protección y el diagnóstico del actuador y los puntos de conexión a través de clavijas conformes a los puntos de conexión de entrada y salida para comunicaciones externas o internas o control como las válvulas de solenoide proporcional. La placa de circuito encapsulada transferiría su calor a través de encapsulantes o disipadores térmicos encapsulados que están directamente en contacto con el circuito de refrigeración.

[0062] La placa de circuito de una o varias capas de tal realización del actuador contendría todo o parte de los siguientes bloques de construcción principales: microcontrolador, un controlador de válvula de carrete o de asiento, protección de circuito, sensor de posición del eje y puntos de conexión de I/O en la forma de conector de montaje duro o cable volante. Estos bloques de construcción pueden ser generados usando componentes discretos o altamente integrados usando tecnología AISIC/FPGA. El tamaño del paquete de la placa de circuito encaja en áreas mecanizables de 20 mm de diámetro a 60 mm de diámetro. Como se muestra en las FIGS. 17 y 18 puede instalarse en la cubierta superior 802 mediante los tornillos 844, clips u otro mecanismo de retención comúnmente utilizado en la industria. Alternativamente, el circuito podría ser instalado en la carcasa principal 308 (ver FIG. 4).

[0063] El actuador descrito en este documento se puede denominar actuador remoto. Sin embargo, se entenderá que el actuador puede ser remoto pero que, alternativamente, su función y rendimiento también pueden incorporarse en el actuador o en una válvula asociada al mismo para reducir el embalaje y el coste.

[0064] Una realización de la presente invención se muestra en las FIGS. 20-28. En las realizaciones mostradas, un conjunto de válvula 902 está sujetada a y funcionalmente conectada con un conjunto de actuador 904. Los pernos 906 pasan a través de los orificios 938 en el conjunto de válvula 902 y los orificios roscados engranados en el conjunto de actuador 904. Se pueden utilizar otros mecanismos de sujeción. El conjunto del actuador puede ser un actuador electrohidráulico como se describe en este documento con respecto a las FIGS. 1-19. 1-19. Alternativamente, el conjunto del actuador puede ser un actuador electromecánico como se ilustra en las FIGS. 20­ 28. El conjunto del actuador puede ser cualquier actuador que se beneficie de la refrigeración o el aislamiento térmico como se describe en el presente documento.

[0065] El conjunto de la válvula 902 incluye un cuerpo de válvula 908. El cuerpo de la válvula tiene un orificio de paso central, generalmente cilíndrico, 910. Una placa de válvula de mariposa 912 se coloca dentro del orificio 910.

23-25, el eje 914 pasa a través de un pasillo central 916 de la placa de mariposa 912. El conjunto de la válvula también incluye una apertura perpendicular 920 formada a través de una pared lateral del orificio central 910 adyacente al conjunto del actuador 904 y una segunda apertura perpendicular 918 formada a través de una pared lateral del orificio central 910 opuesta al conjunto del actuador 904. El eje 914 pasa al menos parcialmente a través de estas aperturas 918, 920 para permitir que la placa de mariposa 912 gire dentro del orificio de la carcasa de la válvula 910. Los casquillos 922 pueden colocarse alrededor del eje 914 dentro de las aperturas 918, 920 para permitir una rotación suave del eje.

[0066] Se puede colocar una posición u otro sensor 924 sobre la apertura 918 para engranar el eje 914. Adyacente al conjunto del actuador 904, el eje 914 puede extenderse a través de la apertura 920 y dentro del conjunto del actuador para engranar mecánicamente con el actuador. Una brida 926 puede extenderse desde una pared lateral del eje 912, y varios bujes 928 y juntas 930 pueden colocarse alrededor del eje.

[0067] El conjunto de la válvula 902 incluye un anillo de refrigerante 934 colocado entre la carcasa de la válvula 908 y el conjunto del actuador 904. Como se ilustra particularmente en las FIGS. 23-25, las realizaciones del anillo de refrigerante se colocan dentro de una cavidad 936 formada en el lado del actuador de la carcasa de la válvula 908. Una brida 940 de la carcasa de la válvula 908 puede extenderse alrededor de todo o parte del anillo de refrigerante 934 de tal forma que la carcasa de la válvula entre en contacto con el conjunto del actuador 904 alrededor de la periferia del anillo de refrigerante. El anillo de refrigerante puede incluir un orificio central 946 a través del cual puede pasar el eje 914.

[0068] La geometría y el trazado de los canales de refrigerante pueden ser de cualquier configuración dependiendo del objetivo de refrigeración. En el caso de la barrera de transferencia de calor se adopta una configuración helicoidal donde el refrigerante es dirigido desde la OD hacia la ID. En el caso del enfriamiento del eje, la función de enfriamiento se concentra alrededor del eje como se muestra en la Fig 28. En el caso de que se requiera una barrera de calor y refrigeración del eje, se adopta un anillo de refrigeración con ambos canales de refrigeración.

[0069] Como se ilustra en las FIGS. 26-28, el anillo de refrigerante 934 puede incluir canales de refrigeración cruzados radiales interiores 942 que dirigen el refrigerante desde el puerto de entrada 948 al canal de flujo circunferencial 964 adyacente al eje hasta el puerto de salida. Los tubos de conexión 958 (FIG. 21) pueden utilizarse para conectar los canales de refrigeración 942 en el anillo de refrigerante con los pasillos de fluido 960 en el conjunto del actuador. O cualquier otra función de sellado como juntas, juntas tóricas frontales o radiales. Los puertos de I/O que se muestran aquí están en el mismo lado con una separación de 180 grados, pero estos puertos pueden estar en cualquier orientación y en lados alternativos dependiendo de cómo se dirija el refrigerante. El fluido refrigerante puede ser cualquier fluido apropiado, incluyendo el fluido hidráulico utilizado para accionar un conjunto de actuador, el fluido hidráulico de polarización no utilizado para accionar el conjunto de actuadores, el fluido refrigerante del motor o cualquier otro fluido como sería aparente para cualquiera familiarizado con la técnica.

[0070] Los canales de refrigerante 942 se pueden desplazar desde la línea central del anillo hacia la carcasa de la válvula 908. El lado del anillo de refrigerante adyacente al conjunto de actuador también puede tener uno o más huecos 944 formados en la superficie. El desplazamiento del canal de refrigerante 942 combinado con la hendidura 944 puede proporcionar una serie de ventajas, entre ellas el aumento del aislamiento térmico proporcionado por el anillo de refrigerante al conjunto del actuador, así como la reducción de la cantidad de material necesario para fabricar el anillo de refrigerante.

[0071] Para mejorar la transferencia de calor del cuerpo de la válvula al refrigerante a través del anillo de refrigerante, se optimiza la selección de aleaciones y se minimiza la resistencia de contacto mediante el uso de muelles ondulados y/o pasta o epoxi térmicamente conductores. Por ejemplo, se puede colocar un resorte ondulado 932 entre el cuerpo del actuador 904 y el anillo de refrigerante 934 para presionar el anillo de refrigeración contra el conjunto de la válvula 902. Además, se puede colocar una pasta termoconductora o epoxi entre la superficie del anillo de refrigerante 934 y el conjunto de la válvula 902 o entre el anillo de refrigerante 934 y el cuerpo del actuador 904.

[0072] El anillo de refrigerante 934 puede ser suministrado como un anillo modular o un sistema de anillos. De esta manera, un diseñador de sistemas puede elegir un tamaño y capacidad de enfriamiento del anillo refrigerante basado en la aplicación, teniendo en cuenta varios factores, incluyendo: las temperaturas a las que el conjunto de válvula se someterá, los límites de temperatura del conjunto del actuador, el ciclo de trabajo del sistema, la temperatura ambiente, la capacidad de enfriamiento del fluido de refrigeración, y otros factores como entendería familiarizado con la técnica.

[0073] En las realizaciones como se ilustra en las FIGS. 23-25, el eje 914 pasa a través de un pasillo central 916 de la placa de mariposa 912. El eje ilustrado tiene un perfil generalmente cilíndrico. Sin embargo, una porción del eje dentro del pasillo de la placa se fresa o se forma de otra manera para crear una sección plana 950. La placa de mariposa incluye un orificio pasante 952. Este orificio pasante está desplazado de la línea central de la placa de mariposa, de modo que se encuentra generalmente adyacente pero extendiéndose ligeramente hacia un borde lateral 954 del pasillo central 916. Una clavija 956 se inserta en el orificio 952. La clavija encaja en la sección plana 950 del eje 914 y evita que el eje gire dentro del pasillo central 916 de la placa de mariposa. Se puede formar una estructura de refuerzo 962 en la placa de mariposa adyacente al orificio pasante 952 para proporcionar una estructura de soporte más fuerte para la clavija 956.

[0074] De esta manera, la placa de mariposa y el eje pueden bloquearse eficazmente para un movimiento coordinado sin necesidad de perforar a través de los diversos materiales de la placa y el eje o sin necesidad de alinear exactamente los orificios complementarios u otras características formadas en la placa y el eje.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de control de flujo de fluidos, que comprende:

un conjunto de válvula (902) que comprende:

una carcasa de válvula (908) y

un elemento de válvula móvil (912);

un conjunto de actuador (904) que comprende:

una carcasa de actuador, y

un elemento actuador móvil;

una conexión mecánica (914) que conecta el elemento actuador móvil con el elemento móvil de la válvula; y caracterizado por comprender además un anillo de refrigeración (934) situado entre una primera superficie de la carcasa de la válvula y una primera superficie de la carcasa del actuador, el anillo de refrigeración comprende un canal de refrigeración (942) que contiene el fluido de refrigeración,

en donde un lado del actuador de la carcasa de la válvula comprende una cavidad (936), y esta cavidad que comprende una pared inferior y paredes laterales, en donde el anillo de refrigeración está asentado adyacente a la pared inferior de la cavidad y al menos parcialmente dentro de las paredes laterales de la cavidad.

2. El dispositivo de control de flujo de fluido de la reivindicación 1 comprende además un segundo anillo de refrigeración (934) colocado en serie con el primer anillo de refrigeración (934) de tal manera que el primer anillo de refrigeración se coloca entre la primera superficie de la carcasa de la válvula (908) y el segundo anillo de refrigeración, y el segundo anillo de refrigeración se coloca entre el primer anillo de refrigeración y la primera superficie de la carcasa del actuador.

3. El dispositivo de control de flujo de fluidos de la reivindicación 1, en el que el anillo de refrigeración (934) comprende una serie modular de anillos de refrigeración.

4. El dispositivo de control de flujo de fluidos de la reivindicación 1, en el que el canal de refrigeración (942) comprende una configuración helicoidal.

5. El dispositivo de control de flujo de fluido de la reivindicación 1, en el que la conexión mecánica (914) comprende un eje (914).

6. El dispositivo de control de flujo de fluidos de la reivindicación 5, en el que el canal de refrigeración (942) está dispuesto de tal manera que pasa a través de una parte del anillo de refrigeración (934) adyacente al eje (914).

7. El dispositivo de control de flujo de fluido de la reivindicación 1, en el que el canal de refrigeración (942) comprende un puerto de entrada (948) y un puerto de salida, y en el que el anillo de refrigeración comprende además un elemento de sellado (958).

8. El dispositivo de control de flujo de fluidos de la reivindicación 7, en el que el elemento de sellado (958) comprende un tubo de conexión (958), una junta y un anillo 0.

9. El dispositivo de control de flujo de fluido de la reivindicación 8, en el que el tubo conector (958) conecta el canal de refrigeración (942) del anillo de refrigeración (934) con un pasillo de fluido (960) en la carcasa del actuador.

10. El dispositivo de control de flujo de fluido de la reivindicación 7, donde el elemento de sellado (958) comprende una junta con propiedades de aislamiento de transferencia de calor.

11. El dispositivo de control de flujo de fluido de la reivindicación 1 comprende además un elemento de polarización situado entre la carcasa del actuador y el anillo de refrigeración (934) que polariza el anillo de refrigeración contra la primera superficie de la carcasa de la válvula (908).

12. El dispositivo de control de flujo de fluidos de la reivindicación 11, donde el elemento de polarización consta de un resorte y un resorte ondulado.

13. El dispositivo de control de flujo de fluidos de la reivindicación 1, que comprende además un material conductor térmico situado entre la carcasa de la válvula (908) y el anillo de refrigeración (934).

14. El dispositivo de control de flujo de fluidos de la reivindicación 13, en el que el material termoconductor está compuesto por una pasta y un epoxi.

15. El dispositivo de control de flujo de fluido de la reivindicación 1, en el que el conjunto del actuador (904) comprende uno de un actuador electrohidráulico y un actuador electromecánico.