ES2949939T3 - Válvula de conmutación de trayectoria de flujo - Google Patents
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Abstract
La válvula de conmutación de flujo aquí descrita tiene una cámara de válvula (13) con tres aberturas (21, 22, 23) y un émbolo de válvula (14) dispuesto en la cámara de válvula. El pistón de válvula (14) tiene una membrana elástica (15), que coopera de forma estanca en su perímetro con una pared circunferencial interior (16) de la cámara de válvula (13). El pistón de válvula (14) se puede mover entre dos posiciones finales: en una primera posición final, abre un camino de flujo entre la primera abertura (21) y la segunda abertura (22) y bloquea la tercera abertura (23), y en la segunda posición final, bloquea la primera abertura (21) y abre un camino de flujo entre la segunda abertura (22) y la tercera abertura (23). La pared de la cámara de válvula (16) está configurada de tal manera que el contacto de sellado entre la membrana (15) y la pared interior se deshace, al menos alrededor de una parte del perímetro, en la última fase del movimiento de la membrana hacia la primera posición final. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Válvula de conmutación de trayectoria de flujo
Estado de la técnica
Por el documento DE 102012 108 199 A1, se conoce una válvula de conmutación de trayectoria de flujo con una cámara de válvula con tres aberturas y un émbolo de válvula dispuesta en la cámara de válvula con una membrana flexible. La membrana coopera en su periferia de manera estanca con una pared periférica interior de la cámara de válvula. El émbolo de válvula es móvil entre dos posiciones extremas, liberando en una primera posición una trayectoria de flujo entre una primera y una segunda abertura y bloqueando la tercera abertura y bloqueando en la segunda posición extrema la primera abertura y liberando una trayectoria de flujo entre la segunda y la tercera abertura.
Las válvulas de conmutación de este tipo se utilizan, por ejemplo, de manera que, cuando entra aire a través de la primera abertura, el émbolo de válvula se desplaza por sobrepresión a la primera posición extrema y bloquea la tercera abertura, mientras que los medios de flujo pueden fluir desde la primera abertura más allá de la membrana flexible hasta la segunda abertura. Si se desconectan los medios de flujo o se reduce su presión, el émbolo de válvula se desplaza entonces hacia su segunda posición extrema por la presión entonces más alta en la segunda abertura, ya que la membrana actúa ahora de manera estanca. En la segunda posición extrema, la primera abertura está bloqueada y el aire puede escapar a través de la tercera abertura que ahora está abierta. Con una sección transversal correspondientemente grande de la tercera abertura, la válvula en esta posición provoca una ventilación rápida.
Si el émbolo de válvula está en la primera posición extrema, el aire debe fluir más allá de la membrana. Esto requiere una presión constante determinada para deformar elásticamente la membrana. Esta pérdida de presión conduce a una histéresis medible entre la primera y la segunda abertura de la cámara de válvula. Dado que la pérdida de presión depende de tolerancias en las dimensiones y en la dureza del material, esta es ligeramente diferente para cada componente. Además, cambia con el tiempo como resultado de la fatiga del material y el desgaste. Sin embargo, la elasticidad de la membrana es necesaria para el funcionamiento de la válvula.
A consecuencia de este efecto, la presión deseada nunca se alcanza exactamente en un circuito regulador de presión. Si la presión se detecta aguas abajo de la válvula de conmutación, entonces el circuito regulador se vuelve más lento y el tiempo de respuesta es mayor debido a la histéresis que representa una variable de perturbación adicional.
En el documento EP 0520212 A1 se define una válvula con las características del preámbulo de la reivindicación 1. Además de la válvula de la presente invención, en los documentos US 2003/221721 A1, US 4579 138 A, CN 102442 072 A y DE 2062 116 A1 se divulgan configuraciones de válvula similares.
Sumario de la invención
La invención se basa en el objetivo de crear una válvula de conmutación de trayectoria de flujo, en la que se elimine la histéresis descrita. La válvula de conmutación de trayectoria de flujo de la invención se define en la reivindicación 1.
Según la invención, la pared periférica interior de la cámara de válvula está configurada de modo que la colocación en estanqueidad de la membrana en la pared periférica se anula en un último tramo del movimiento de membrana en la primera posición extrema en al menos una parte de la periferia. En otras palabras, la invención presenta un baipás en el émbolo de válvula, que surte efecto al alcanzar la primera posición extrema citada del émbolo de válvula. En esta posición extrema, se elimina la influencia de la membrana elástica y, por tanto, se suprime la histéresis descrita, sin que se modifique la función básica de la válvula de conmutación. El desgaste y las tolerancias en la membrana no tienen ninguna influencia en la función de válvula. Simultáneamente, se incrementa la sección transversal de flujo. Debido a la histéresis suprimida, la válvula de conmutación es más rápida y fácil de regular.
Dibujos
La invención se explica con más detalle a continuación con ayuda de los ejemplos de formas de realización representados en los dibujos. En los dibujos muestran:
la figura 1, una sección a través de una válvula de ventilación rápida,
la figura 2, una sección ampliada a través de la cámara de válvula y el émbolo de válvula dispuesto en ella,
las figuras 3 a 8, unas secciones a través de una mitad de la cámara de válvula y el émbolo de válvula en configuraciones alternativas (no reivindicadas necesariamente), y
las figuras 9 (a) a (d), unas representaciones en sección esquemáticas de una estría dispuesta en la pared periférica de la cámara de válvula en diferentes formas en sección transversal (no reivindicadas).
Ejemplos de formas de realización
La válvula de ventilación rápida representada en la figura 1 presenta una carcasa 10 que está construida en el ejemplo mostrado de dos partes de carcasa 11 y 12 unidas una con otra de manera estanca por medio de una junta tórica. En la parte de carcasa 11, está formada una cámara de válvula 13, en la que un émbolo de plástico 14 con una membrana flexible 15 puede desplazarse en dirección perpendicular según la figura 1.
La cámara de válvula 13 presenta en la parte de carcasa superior 11 una primera abertura 21 para conectarse con una fuente de aire comprimido (no mostrada) y en la parte de carcasa inferior 12 presenta una segunda abertura 22 dispuesta lateralmente para conectarse con un cilindro de aire comprimido (no mostrado) o similar y una tercera abertura inferior 23 como purga rápida a la atmósfera.
El émbolo de válvula 14 puede desplazarse entre la primera posición extrema representada, en la que cierra la tercera abertura 23, y una segunda posición extrema (no representada en la figura 1), en la que se aplica a la pared superior de la cámara de válvula 13 y cierra la primera abertura 21. El émbolo de válvula 14 se mantiene en la primera posición extrema por la sobrepresión dominante en la primera abertura 21.
En las válvulas según el estado de la técnica, en esta posición, puede fluir aire más allá de la membrana flexible 15 y llegar al cilindro conectado con la abertura 22.
Si la presión en la abertura 21 desciende por debajo de la de la abertura 22, entonces el émbolo de válvula 14 se desplaza a la segunda posición extrema (no mostrada), en la que impide la salida a través de la abertura 21, mientras que el aire de la abertura 22 unida con el cilindro puede escaparse rápidamente a la atmósfera a través de la abertura mayor 23.
En la configuración de la invención ilustrada en las figuras 2 y 3, el canto inferior de la pared periférica 16 de la cámara de válvula está provisto de un bisel 30 que está dispuesto de modo que la membrana 15 del émbolo de válvula 14 se aleje de la pared periférica 16 al alcanzar la primera posición extrema y libere una conexión de baipás entre la primera abertura 21 y la segunda abertura 22. Por tanto, se suprime la histéresis presente en el estado de la técnica.
La membrana 15 es relativamente rígida. El émbolo de válvula 14 casi no tiene fricción y se desplaza incluso a las presiones muy bajas. Si alcanza el baipás, el aire puede fluir más allá de la membrana 15 sin pérdida de presión y, por tanto, sin histéresis. Por el contrario, en el estado de la técnica, siempre debe vencerse la resistencia de la membrana.
En la configuración no reivindicada según la figura 4, el baipás está configurado como radio 31 que comienza en el lugar en el que se encuentra la membrana 15 poco antes de alcanzar la primera posición extrema. Asimismo, la membrana en la posición extrema ya no se aplica aquí de forma estanca a la pared periférica 16 de la cámara de válvula 13. Una ventaja de esta configuración consiste en la descomprensión uniforme de la membrana 15 y la gran superficie en sección transversal también lograda aquí para el flujo de aire. En comparación con el bisel 30 según las figuras 2 y 3, el radio 31 forma una transición más suave, lo que contribuye a la vida útil de la válvula.
En la figura 5, el baipás está configurado como una estría 32 en la pared periférica 16 de la cámara de válvula (no reivindicado). Pueden estar previstas también varias estrías paralelas o ranuras anulares que se disponen de manera que la membrana 15 ya no se aplique a la pared periférica 16 solo poco antes de alcanzar la primera posición extrema.
En las formas de realización no reivindicadas según las figuras 6 a 8, en el extremo inferior de la pared periférica 16 de la cámara de válvula, están configuradas varias entalladuras 33, 34 o 35 distribuidas sobre la periferia, que discurren en cada caso solo a través de una parte de la periferia y están a su vez en el lugar que alcanza la membrana 15 poco antes de la primera posición extrema. Alternativamente, en la periferia, puede estar presente una única entalladura 33, 34 o 35. En sección axial, las entalladuras pueden tener forma de semicírculo (33 en la figura 6), rectangular (34 en la figura 7), trapezoidal (35 en la figura 8) o tener otra forma.
Tal como se indica en la figura 9, estas entalladuras 33...35 en sección transversal pueden tener, por ejemplo, forma de artesa (a), forma de cuña (b), forma rectangular (c) o forma semicircular (d).
Signos de referencia
10 Carcasa
11, 12 Partes de carcasa
13 Cámara de válvula
14 Émbolo de válvula
15 Membrana
16 Pared periférica
21 Primera abertura
22 Segunda abertura
23 Tercera abertura
30 Bisel
31 Radio
32 Estría
33...35 Entalladura
Claims (1)
1. Válvula de conmutación de trayectoria de flujo con una cámara de válvula (13) con tres aberturas (21, 22, 23) y un émbolo de válvula (14) dispuesto en la cámara de válvula, que presenta una membrana elástica (15) que coopera de manera estanca en su periferia con una pared periférica interior (16) de la cámara de válvula (13) y es móvil entre dos posiciones extremas, en la que el émbolo de válvula (14) en una primera posición extrema libera una trayectoria de flujo entre una primera abertura (21) y una segunda abertura (22) y bloquea la tercera abertura (23) y en la segunda posición extrema bloquea la primera abertura (21) y libera una trayectoria de flujo entre la segunda abertura (22) y la tercera abertura (23), caracterizada por que la pared periférica interior (16) de la cámara de válvula (13) en una sección, que corresponde al último tramo del movimiento de membrana, se ensancha cónicamente, de manera que la colocación en estanqueidad de la membrana (15) en la pared periférica (16) se anula solo en este último tramo del movimiento de membrana en la primera posición extrema en por lo menos una parte de la periferia.
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