V LVULA DE CONTROL DE FLUJO PROPORCIONAL OPERADA POR SOLENOIDE GIRATORIO
Antecedentes de la Invención La presente invención se refiere a válvulas operadas eléctricamente, y en particular a válvulas operadas mediante un accionador electromagnético del tipo empleado para control de flujo proporcional al nivel de una señal eléctrica de control. Las válvulas de control de flujo proporcional, operadas eléctricamente, son usadas en sistemas de control de emisiones para motores automotrices y, en particular, se emplean para controlar eléctricamente el flujo de purga de vapor combustible de un depósito de almacenamiento lleno de carbón de leña hacia el múltiple de admisión del motor. En tales aplicaciones, es necesario controlar el flujo de purga de vapor combustible del depósito eléctricamente debido a gue el flujo de vapor combustible del depósito puede alterar drásticamente la relación combustible-aire del motor en ciertos regímenes de operación; y, en algunos casos, el flujo de vapor de purga puede ocasionar operación errática del motor. El problema es particularmente agudo a tasas de flujo bajas encontradas en marcha al vacio del motor donde el flujo de vapor del depósito de almacenamiento puede dar como resultado paro del motor. Hasta ahora, las válvulas de control operadas eléctri-camente, conocidas, utilizadas para controlar el flujo de purga de vapor combustible desde un depósito de almacenamiento a un motor han utilizado operadores de solenoide lineal para efectuar movimiento de un miembro de válvula para controlar el flujo de vapor desde el depósito a la admisión del motor. Un ejemplo de este tipo de válvula de control de flujo de purga de depósito es el mostrado y descrito en la patente de los Estados Unidos No. 5,551,406, concedida a Everingham y colaboradores. Las válvulas del tipo antes mencionado son típicamente operadas por medio de un solenoide lineal y tienen la desventaja de ser erráticas a bajas tasas de flujo, como se muestra en la figura 8, donde el conjunto superior de curvas para cada uno de los tres -niveles de vacio del múltiple del motor son graficadas como la tasa de flujo de vapor de purga versus el ciclo de trabajo de la señal eléctrica de control. A mayor abundamiento, las válvulas de solenoide lineal del estado de la técnica han sido encontradas ser particularmente susceptibles a vibraciones a lo largo del eje critico, a saber el eje de la bobina del solenoide para un solenoide lineal; y se ha encontrado que tales válvulas conocidas son bastante erráticas dentro del rango de frecuencias de vibración encontradas en aplicaciones automotrices típicas, como se muestra en las gráficas de la figura 10. De esta manera, por largo tiempo se ha deseado encontrar una manera de controlar eléctricamente el flujo de purga de vapor combustible de depósito a un motor en una aplicación de vehículo de motor de una manera que provea control lineal o proporcional del flujo con la señal eléctrica y que sea preciso a bajos rangos de flujo y sea resistente a las vibraciones . Compendio de la Invención La presente invención provee una válvula de control de flujo operada eléctricamente, destinada para operación mediante una señal eléctrica de control de ciclo de trabajo variable o modulada en anchura de pulso (PWM) y es particularmente adecuada para operación de bajo voltaje, como se encuentra en sistemas de control de purga de depósito de vapor combustible. La válvula de control de flujo de la presente invención tiene un solenoide giratorio con una leva en el mismo gue actúa contra un miembro de válvula movible, de preferencia esférico, para permitir control eléctrico de la posición del miembro de válvula dispuesto en una cámara de válvula para controlar el flujo entre una compuerta de entrada y una compuerta de salida en la cámara. La válvula operada por solenoide giratorio de la presente invención tiene el rotor enmuñonado en una guía de bola provista en un extremo de una pieza tubular de polo recibida en la región central de la bobina de solenoide. El rotor tiene una pluralidad de segmentos ferromagnéticos de polo ahí provistos; y la espira de flujo es completada alrededor de la bobina mediante un estator ferromagnético en forma de copa recibido sobre la bobina con una apertura formada en la parte inferior de la forma de copa con un extremo de la pieza de polo ahí recibida. El estator de preferencia forma polos salientes para interactuar magnéticamente con los segmentos de polo del rotor. El extremo distante del rotor a partir de la guía de bola tiene un diámetro sustancialmente reducido e incluye un pasador enmuñonado en un cojinete de manguito dispuesto dentro de la pieza tubular de polo. El rotor es polarizado en una dirección en el sentido de las manecillas del reloj o en el sentido contrario, según se desee, para una configuración de leva dada, mediante un resorte de torsión; y el rotor es balanceado alrededor de su eje de rotación, de preferencia por medio de contrapesos. La válvula operada por solenoide giratorio de la presente invención provee resistencia mejorada a las vibraciones en la dirección de movimiento de la válvula, que es transversal al eje del rotor en virtud del arreglo de rotor balanceado. La fricción mínima o reducida de enmuñonamiento del rotor en la válvula de la presente invención permite la colocación precisa y repetible de la válvula para señales de corriente de bobina bajas o de bajo ciclo de trabajo para bajo flujo a través de la válvula. El conjunto de la válvula provee mínimos costos de manufactura, con ello tornando la válvula adecuada para aplicaciones en vehículos ligeros de motor de alto volumen. Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una vista lateral en alzado del conjunto de válvula de la presente invención; La figura 2 es una vista superior o en planta del conjunto de válvula de la figura 1; La figura 3 es una vista en secciones tomada a lo largo de las líneas indicadoras de sección 3-3 de la figura 1; La figura 4 es una vista en secciones tomada a lo largo de las líneas indicadoras de sección 4-4 de la figura 1; La figura 5 es una vista en seccipnes tomada a lo largo de las líneas indicadoras de sección 5-5 de la figura 1; La figura 6 es una vista explotada del conjunto de válvula de la figura 1; La figura 7 es una vista axonométrica del rotor; La figura 8 es una gráfica de una familia de curvas para diversos vacíos del múltiple del motor graficando el flujo el litros estándar por minuto como una función del ciclo de trabajo de la señal eléctrica; La figura 9 es una gráfica de valores de flujo a través de la válvula como una función de la frecuencia de vibración a lo largo del eje critico transversal al rotor, donde la curva superior son los valores promedio y la curva inferior representa puntos de datos, incluyendo el componente alternado; y La figura 10 es una gráfica similar a la figura 9, graficada para una válvula de control de flujo operada por solenoide lineal, del estado de la técnica, para un sistema de control de purga de depósito de vapor combustible de vehículo. Descripción Detallada de la Invención Haciendo referencia a las figuras 1 a 7, el conjunto de válvula de la presente invención es indicado generalmente en 10 e incluye un cuerpo de válvula 12 teniendo una compuerta de entrada 14 y una compuerta de salida 16 comunicándose con la cámara de válvula 18 ahí formada. La compuerta de entrada 14 tiene un aditamento conector de tubo 20 adecuado, ahí provisto; y la compuerta de salida 16 similarmente tiene un aditamento conector de tubo 22 ahi recibido. El aditamento 22 está destinado a ser conectado a un múltiple de entrada de motor; y el aditamento 20 está destinado a ser conectado a un depósito de almacenamiento de vapor combustible. El extremo interno 24 del aditamento de tubo de entrada 20 define un asiento anular de válvula contra el cual asienta un miembro de válvula movible 26, el cual de preferencia tiene una configuración esférica. La cámara 18 tiene agujeros de acceso 28, 30 ahí formados para calibración después del ensamble de los componentes internos y los cuales son cerrados por una cubierta 32 adecuada unida al cuerpo 12 mediante cualquier dispositivo adecuado, tal como por ejemplo sujetadores de rosca (no mostrados) a través de las aperturas 34. Una bobina 36 es enrollada en un carrete 38 que es recibido sobre una pieza tubular de polo ferromagnética 40 teniendo una pestaña anular 42 formada en un extremo de la misma, que registra contra el extremo superior del carrete 38. Un rotor indicado generalmente en 44 tiene una pluralidad de segmentos de polo ferromagnéticos, discretos, espaciados circunferencialmente 4 6 ahí formados y tiene una leva periférica 48 dispuesta axialmente adyacente a los polos de rotor 46. El lado axial de los polos 46 remoto de la leva 48 tiene una configuración ahusada como se denota por el número de referencia 50 y tiene provisto en su extremo mas pequeño un pasador 52 el cual es enmuñonado en un cojinete de manguito 54 oprimido en una porción de diámetro reducido 56 del carrete 38. La pestaña anular 42 de la pieza de polo 40 tiene una guía de bola 56 recibida en su extremo superior y sobre la cual se enmuñona el rotor en el extremo superior de diámetro mas grande del huso 50. El extremo superior del rotor 44 tiene un peso de contra-balanceo rotacional 49 ahí provisto; y, si se requiere, un agujero de contra-balanceo 51 es perforado en el extremo del rotor. Balancear el rotor alrededor de su eje rotacional sirve para impedir la rotación del rotor y la leva 48 cuando el conjunto 10 es sometido a vibraciones en una dirección transversal al eje del rotor. La espira de flujo alrededor de la bobina es completada por el miembro de estator ferromagnético 56, en forma de copa, el cual tiene una apertura 58 formada en su extremo cerrado, en la cual se recibe el extremo inferior de la pieza tubular de polo 40. El extremo superior abierto de la copa 56 tiene una pluralidad de polos de estator magnéticos, salientes 60 ahí formados, que son anidados sobre los polos de rotor 46, formando un espacio radial libre de aire entre ellos . Un casquillo de alojamiento 62, de material no magnético, es recibido sobre la copa de bobina 56 y se une al cuerpo 12 mediante sujetadores adecuados (no mostrados) a través de aperturas 64. La bobina tiene tiras terminales conectoras 66, 68 que son conectadas a extremos opuestos de terminales del arrollamiento de bobina 36 para conexión eléctrica externa a ellas. Un resorte de torsión 70 es provisto con un extremo anclado a un segmento de rotor y el extremo opuesto anclado al cuerpo de válvula 12 para polarizar el rotor a una posición abierta o cerrada de válvula deseada. Se entenderá que en operación, al ocurrir energización de la bobina, el rotor 44 es hecho girar en una cantidad determinada por la corriente de bobina; y el movimiento giratorio de la leva 48 ocasiona movimiento lineal del miembro de válvula 26 con respecto del asiento de válvula 24 para controlar el flujo entre las compuertas de entrada y de salida de la válvula. La operación de la presente válvula de esta manera utiliza movimiento de baja fricción de la leva 48 contra un miembro de válvula de forma esférica 26, con ello minimizando la resistencia del rotor al movimiento giratorio y reduciendo la histéresis. Haciendo referencia a la figura 8, la válvula de la presente invención fue operada a tres niveles de vacío del múltiple del motor y proveyó flujo preciso en el rango de cero a ocho litros estándar por minuto, como se muestra por medio de las curvas . Haciendo referencia a la figura 9, la respuesta de flujo en litros estándar por minuto de la presente válvula es graficada como una función de la frecuencia de vibración a lo largo de su eje crítico, que es normal al eje de rotación del rotor, o en la dirección de movimiento del miembro de válvula 26; y se notará que las características de flujo son sustancialmente planas dentro del rango de vibración encontrado. La figura 10 representa las características de flujo de una válvula del estado de la técnica para una aplicación similar cuando se probó dentro del mismo rango de vibraciones . Se notará que las variaciones en el flujo cuando se somete a vibraciones son considerables en comparación con las características de flujo mostradas en la figura 9 de la válvula de la presente invención. Un tornillo de calibración 72 es vinculado roscadamente en el cuerpo 12 y es operativo para mover el pasador 74 en la perforación de guía 76 para calibrar la posición en reposo del rotor cuando la bobina no está energizada. Aunque la invención ha sido descrita anteriormente con respecto de formas de realización ilustradas, se entenderá que la invención es capaz de modificaciones y variaciones y solo está limitada por las reivindicaciones siguientes.