ES2929849T3 - Válvula de solenoide de perfil bajo - Google Patents

Abstract

La sección de pilotaje (3) de la electroválvula está integrada con la sección de válvula (5) e incluye un vástago tubular (11) que tiene un extremo distal (20) en comunicación con la atmósfera y desplazable axialmente por medio del solenoide (20) desde una posición de retroceso, en la que el obturador (7) de la sección de válvula (5) se mantiene en estado de cierre, a una posición adelantada correspondiente al estado de apertura del obturador. El obturador (7) comprende un émbolo hueco (12) coaxial con el vástago tubular (11) y que define una cámara interior de empuje (13) en la que, en funcionamiento, en la posición retraída del vástago tubular (11) un fluido a presión - que mantiene el obturador (7) en condición de cierre y que se libera a la atmósfera - se aplica para desplazar el obturador a la condición de apertura, a través del extremo proximal (21) del vástago tubular (11) cuando es desplazado por el solenoide (10) a la posición avanzada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Válvula de solenoide de perfil bajo

Campo de la invención

La presente invención generalmente se refiere a válvulas de solenoide del tipo que comprende una sección de válvula con un obturador adecuado para cooperar con un asiento de válvula, y una sección de pilotaje que incluye un actuador de solenoide para desplazar el obturador entre una condición de cierre y una condición de apertura del asiento de válvula.

Estado de la técnica anterior

En los sistemas oleoneumáticos, el uso de válvulas de dos vías controladas eléctricamente está muy extendido. Si las presiones de operación son relativamente bajas, o si el régimen de flujo requerido es bajo, el accionamiento puede ser directo, es decir, el solenoide actúa directamente sobre el obturador que normalmente está precargado por un resorte en la posición de cierre para asegurar el sellado en el asiento de válvula.

Por otro lado, si las presiones de operación son altas o si los regímenes de flujo son importantes, las válvulas de solenoide están controladas por una sección de pilotaje que incluye el solenoide, capaz de crear la fuerza necesaria para abrir el obturador de la sección de válvula.

La sección de pilotaje y la sección de válvula normalmente están físicamente separadas y conectadas entre sí por medio de conductos. Dado que la tarea de la sección de pilotaje es crear una deficiencia de fuerzas para abrir la sección de válvula, no se requiere un régimen de flujo de pilotaje significativo y, por lo tanto, los conductos de conexión también pueden ser pequeños. La sección de válvula y la sección de pilotaje pueden combinarse de acuerdo con los espacios disponibles y las limitaciones geométricas en las aplicaciones de la válvula de solenoide prevista. En cualquier caso, siempre es necesario conectar las dos secciones por medio de conductos de mayor o menor longitud.

Tanto con la producción convencional como con la producción aditiva, la fabricación de conductos conlleva complicaciones y requiere especial atención, especialmente en el caso de válvulas de solenoide pequeñas.

El documento US2015/192213 describe una válvula de solenoide correspondiente a la parte precaracterizante de la reivindicación 1, en donde la sección de pilotaje se integra con la sección de válvula e incluye un vástago tubular que tiene un extremo distal en comunicación con la atmósfera y un extremo proximal. El vástago tubular puede desplazarse axialmente por medio del solenoide desde una posición de retroceso, en donde el obturador de la sección de válvula se mantiene en la condición de cierre, a una posición avanzada correspondiente a la condición de apertura del obturador. El obturador es llevado por un émbolo hueco coaxial al vástago tubular y que define una cámara interior de empuje en la que, en funcionamiento, en la citada posición de retroceso del vástago tubular, se aplica una presión de fluido -que mantiene el obturador en estado de cierre y que es liberada a la atmósfera- para desplazar el vástago de la válvula a la condición de apertura, a través del extremo proximal del vástago tubular cuando es desplazado por el solenoide a la mencionada posición avanzada.

Resumen de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar una válvula de solenoide en la que la sección de pilotaje y la sección de válvula coexisten en una dimensión global pequeña para limitar las dimensiones generales de la válvula de solenoide, reducir el peso de la misma, simplificar la interfaz y garantizar altas velocidades de accionamiento que reducen, si no eliminan, la trayectoria de los conductos de fluido.

De acuerdo con la invención, este objeto se logra por medio de una válvula de solenoide, cuyas características peculiares se definen principalmente en la reivindicación 1.

En una modalidad de la válvula de solenoide, la sección de válvula se instala en un depósito de fluido presurizado provisto del asiento de válvula.

Breve descripción de los dibujos

Otras características y ventajas de la invención resultarán más evidentes a partir de la descripción detallada que sigue, con referencia a los dibujos adjuntos, proporcionados únicamente por medio de ejemplo no limitante, en donde:

• La Figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de una modalidad de la válvula de solenoide de acuerdo con la invención,

• La Figura 2 es una vista en sección longitudinal en perspectiva de la válvula de solenoide de la Figura 1, • La Figura 3 es una vista en sección longitudinal de la válvula de solenoide montada en un depósito de aire comprimido, mostrada en un primer estado de funcionamiento (válvula cerrada);

• La Figura 4 muestra una ampliación de parte de la Figura 3,

• La Figura 5 es una vista similar a la Figura 3 que muestra la válvula de solenoide en una segunda condición de funcionamiento (inicio de apertura),

• La Figura 6 muestra una ampliación de parte de la Figura 5,

• La Figura 7 es una vista similar a las Figuras 3 y 5 que muestra la válvula de solenoide en una tercera condición de funcionamiento (fin de apertura), y

• La Figura 8 muestra una ampliación de parte de la Figura 7.

Descripción detallada de la invención

Con referencia inicialmente a la Figura 1, la válvula de solenoide de acuerdo con la invención consta de un cuerpo 1 generalmente cilíndrico que tiene una porción agrandada 2 que contiene una sección de pilotaje 3, una porción intermedia 4 que contiene una sección de válvula 5 y un obturador móvil 7 que sobresale hacia el exterior de la porción intermedia 4 del cuerpo 1.

El obturador 7 tiene una superficie cónica, está retenido axialmente por un miembro de retención y es adecuado para cooperar, como se describe a continuación, con un asiento de válvula que, en la modalidad descrita con referencia a las Figuras 3, 5 y 7, está formado por un borde anular de salida 9 de un depósito de aire presurizado 8 en el que se integra el cuerpo 1 de la válvula de solenoide.

La sección de pilotaje 3 comprende, de manera generalmente convencional, un actuador solenoide 10 que acciona un vástago axial 11 para controlar la apertura y el cierre del obturador 7 para controlar la salida del aire comprimido del depósito 9.

Una primera característica distintiva de la válvula de solenoide de acuerdo con la invención consiste en su compacidad, derivada de la integración entre la sección de pilotaje 3 y la sección de válvula 5, dispuestas en eje entre sí y con el obturador 7.

Las características esenciales adicionales de la invención residen en la forma de la sección de válvula 5 y del vástago 11.

El obturador 7 puede desplazarse entre la posición avanzada de cierre total que se muestra en la Figura 3, en la que cierra de manera sellada la salida 9 del depósito 8, y una posición de apertura total retraída representada en la Figura 7 para permitir la salida del aire comprimido hacia el exterior, hacia un miembro controlado por la válvula de solenoide. El obturador 7 es llevado por un émbolo hueco 12 cuya cavidad forma una cámara de empuje 13 que, en la posición de cierre de la válvula de solenoide, se pone en comunicación con el interior del depósito 8: el cierre se mantiene por lo tanto gracias a la presión del aire, junto con el empuje de un resorte helicoidal de precarga 14 interpuesto - en la cámara de empuje 13 - entre el pistón 12 y un cuerpo de guía anular 15 en cuyo exterior el pistón 12 es deslizable de manera sellada. Este cuerpo de guía 15 se pone en comunicación con el interior del depósito 8 a través de pasos radiales 16 que a su vez se ponen en comunicación con la cámara de empuje 13, a través de otros pasos radiales 17 separados axialmente de los pasos 16, en la posición de cierre del obturador 7. Para desplazar el obturador 7 hacia su posición de apertura retraída, la presión del interior de la cámara de empuje 13 se libera hacia el exterior, como se explica más adelante, gracias a que los pasos 16 están cerrados y los pasos 17 están en comunicación con una cámara secundaria 18 formada dentro de un tapón 19 atornillado de manera sellada en el extremo del cuerpo de guía 15 que se orienta hacia la cámara de empuje 13.

La apertura y cierre de los pasos 16 y 17 son controlados por el vástago 11 accionado por el solenoide 10 de la sección de pilotaje 3.

El vástago 11 es tubular y tiene un extremo distal 20 abierto hacia el exterior de la válvula de solenoide y un extremo proximal 21 abierto hacia la cámara auxiliar 18, por lo que se pone en comunicación con la atmósfera.

El vástago tubular 11 es deslizante axialmente de manera sellada en el cuerpo guía 15 y lleva, en la proximidad del extremo proximal 21 del mismo, una junta anular metálica 24 ilustrada en detalle en las Figuras 4, 6 y más particularmente en la Figura 8. Esta junta 24 tiene forma de un manguito que tiene una porción axial de menor diámetro 25 y una porción axial de mayor diámetro 26 que forma una junta de sellado anular frontal de borde 27 con la porción axial de menor diámetro 25. Como se aclara más adelante, el sello de borde 27 coopera con una primera superficie anular cónica interna 28 del cuerpo de guía 15.

El vástago tubular 11 tiene otro elemento de sellado frontal de esquina anular 29 adecuado para cooperar con una segunda superficie anular cónica interna 30 del cuerpo de guía 15. Las superficies cónicas 28 y 30 están yuxtapuestas y ubicadas en lados opuestos con respecto a los pasajes radiales 17.

El extremo distal 20 del vástago tubular 11 lleva una brida de tope exterior 22 que se orienta hacia el solenoide 10, y un resorte de empuje helicoidal 23 enrollado en el vástago tubular 11 en las proximidades del extremo distal 20 tiende a mantener la brida 22 separada axialmente del solenoide 10, en la posición representada en la Figura 3. En esta condición, el vástago tubular 11 se mantiene, bajo la acción del resorte 23, a la izquierda con respecto a la figura. Cuando se energiza el solenoide 10, la brida 22 se desplaza hacia la derecha con respecto a la figura, lo que desplaza axialmente el vástago tubular 11 en la misma medida.

La válvula de solenoide de acuerdo con la invención funciona como sigue.

En la condición desenergizada del solenoide 10, representada en la Figura 3, el resorte 23 de la sección de pilotaje 3 presiona - como se mencionó - el vástago tubular 11 hacia la izquierda: el aire presurizado contenido en el depósito 8 actúa - a través de los pasajes 16 y 17 y la cámara de empuje 13 - contra el émbolo hueco 12, empujándolo -junto con la acción del resorte de precarga 14 - hacia la derecha: el obturador 7 se mantiene así sellado herméticamente contra el asiento de válvula anular 9. Como se puede observar con mayor detalle en la Figura 4, el sello frontal 29-30 está abierto mientras que el sello frontal 27-28 está cerrado. La cámara auxiliar 18 queda así aislada de los pasos 17 y no se pone en comunicación con el depósito 8: se mantiene a presión atmosférica a través del vástago tubular 11.

Cuando se energiza el solenoide 10, el vástago tubular 11 comienza a moverse hacia la derecha, como se ilustra en la Figura 5, de modo que el sello frontal 29-30 comienza a cerrarse mientras que el sello frontal 27-28 comienza a abrirse, como se representa mejor en la Figura 6. La comunicación entre la cámara de empuje 13 y el depósito 8 a través de los pasajes 16 se corta, mientras que la comunicación entre la cámara de empuje 13 y la cámara auxiliar 18 se abre a través de los pasajes 17. La presión en el interior de la cámara de empuje 18 se libera así a la atmósfera a través del vástago tubular 11, y el émbolo 12 retrocede hacia la izquierda contra la acción del resorte de precarga 14, lo que permite que el aire a presión contenido en el depósito 8 actúe sobre la superficie cónica 7 del obturador 7, que se aleja del asiento de válvula 9.

Al final del recorrido del vástago tubular 11 hacia la derecha, determinado por el tope de la brida 22 contra el solenoide 10, el sello frontal 29-30 está completamente cerrado y el sello frontal 27-28 está completamente abierto, como se observa en la Figura 8. El émbolo 12 ha completado su recorrido hacia la izquierda y la válvula de solenoide está por lo tanto completamente abierta, como se ilustra en la Figura 7.

A la luz de lo anterior, quedará claro que además de ser particularmente compacta y pequeña en términos de dimensiones y peso totales, gracias a la integración de la sección de pilotaje con la sección de válvula, la válvula de solenoide de acuerdo con la invención simplifica considerablemente la interfaz entre las dos secciones, lo que elimina los conductos de conexión y asegura también una velocidad de actuación significativamente mayor, es decir, la velocidad de apertura, con respecto a las válvulas de solenoide convencionales. Por lo tanto, la válvula de solenoide de acuerdo con la invención puede aplicarse de manera especialmente ventajosa en la industria aeronáutica y aeroespacial en la que la reducción de tamaño y peso junto con la rapidez de actuación son especialmente importantes.

Naturalmente, los detalles de construcción de la válvula de solenoide pueden variar ampliamente con respecto a lo que se ha descrito e ilustrado sin apartarse del alcance de protección de la invención tal como se define en las reivindicaciones que siguen. Por tanto, aunque la válvula de solenoide se ha descrito con referencia a un ejemplo neumático, es igualmente ventajosamente aplicable en la industria hidráulica.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   Válvula de solenoide que comprende una sección de válvula (5) con un obturador (7) diseñado para cooperar con un asiento de válvula (9), y una sección de pilotaje (3) que incluye un actuador de solenoide (10, 11) para mover el obturador (7) entre una condición de cierre y una condición de apertura del asiento de válvula (9), en donde la sección de pilotaje (3) se integra con la sección de válvula (5) e incluye un vástago tubular (11) que tiene un extremo distal (20) colocado en comunicación con la atmósfera y un extremo proximal (21), dicho vástago tubular (11) que puede desplazarse axialmente por el solenoide (10) desde una posición retraída, en la cual el obturador (7) de la sección de válvula (5) se mantiene en la condición de cierre, a una posición avanzada correspondiente a la condición de apertura del obturador (7), dicho obturador llevado por un émbolo hueco (12) coaxial con el vástago tubular (11) y que define una cámara interior de empuje (13) dentro de la cual, en funcionamiento, en dicha posición retraída del vástago tubular (11) se aplica una presión de fluido que mantiene la obturador (7) en dicha condición de cierre y que se libera a la atmósfera, para desplazar el obturador a dicha condición de apertura, a través del extremo proximal (21) del vástago tubular (11), cuando este último es desplazado por el solenoide (10) a dicha posición avanzada caracterizada porque comprende un cuerpo de guía hueco (15) dentro del cual dicho vástago tubular (11) es móvil axialmente y que está formado con pasajes radiales (16, 17) colocados en comunicación con dicha presión de fluido; los medios de válvula (27, 28; 29, 30) están previstos entre dicho vástago tubular (11) y dicho cuerpo de guía (15) para retener o respectivamente descargar dicha presión de fluido relativamente a dicha cámara de empuje (13).

   Válvula de solenoide de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dichos medios de válvula (27, 28; 29, 30) son del tipo de sello frontal axial.

   Válvula de solenoide de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la sección de válvula (5) está encajada en un depósito (8) de fluido presurizado provisto de dicho asiento de válvula (9).