PT86522B

PT86522B - Microvalvula electrica de comutacao com uma so membrana

Info

Publication number: PT86522B
Application number: PT86522A
Authority: PT
Inventors: Serge Champseix
Original assignee: Abx Sa
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1988-01-11
Publication date: 1993-12-31
Also published as: JPS63243575A; DK9788A; HK113493A; DE3871536T2; PT86522A; NO880059D0; US4986308A; NO169091B; DK166293B; AU611405B2; ZA88117B; KR960013789B1; DK9788D0; JP2791471B2; EP0277055A1; FR2609518B1; FR2609518A1; NO880059L; EP0277055B1; FI84854B

Description

DESCRIÇÃO

DA

PATENTE DE INVENÇÃO

N.° 86 522

REQUERENTE: ABX, francesa, industrial, com sede em 16 rue Baudin, Levallois Perret, Hauts-de -Seine, França.

EPÍGRAFE:

MICROVÁLVULA ELÉCTRICA DE COMUTAÇÃO COM UMA SÕ MEMBRANA

INVENTORES: Serge Chamoseix.

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.

França, em 12 de Janeiro de 1987, sob o η². 87 00209.

INP1. MOO. 113 R F 18732

ΉKVCb

ΑΒΧ

ΜΙΡΕθνΤ.ΐνΐ_^τΕΑ ELECTRICA DE COMUTAÇÃO COM UMA SÔ O.BRAKA

A presente invenção refere-se a uma microválvula eléctrica de comutação destinada a todos os fluidos e, particularmente, a fluidos agressivos ou carregados de impurezas, tendo por objecto mais precisamente uma microválvula eléctrica de basculador e com uma sá membrana.

E sabido que as válvulas de duas ou três vias manuais ou motorizadas têm por objecto fechar a passagem de un fluido numa conduta ou orientar um fluido de uma conduta de alimentação para uma ou outra de duas condutas de distribuição. Para isso, o corpo de válvula onde terminam estas condutas está habitualmente pro vido de um conjunto móvel que, conforme a sua posição, abre ou fecha um orifício. Numa válvula de três vias, o conjunto móvel obtura um orifício abrindo um outro e inversamente e é, por exemplo, constituído por uma palheta oscilante que suporta um elemento flexível de estanqueidade, ou ainda uma chapeleta obturadora de duas faces que se desloca em translação numa caixa entre dois orifícios opostos. Estes conjuntos, sobretudo se forem manobrados por um motor ou-como sucede no caso habitual nas válvulas eléctri cas, por um electroíman - devem ser cuidadosamente realizadas para que a estanqueidade seja correcta, mesmo depois de frequentes uti lizaçòes. Isso implica muitas vezes sistemas de regulações comple .2.

mentares associados a moías de reposição, tudo isso dispositivos que complicam o produto e o tornam pesado. Se isso não tem demasiada importância para utilizações correntes, quando se trata por exemplo de orientar água à pressão ncrmal de uma conduta principal para uma conduta de derivação, já o mesmo não sucede em certos domínios de utilização, como é o caso do domínio médico, onde não podem usar-se válvulas eléctricas clássicas. Com eíeito, neste caso de aplicação, não se pode correr o risco de os líquidos em questão se escaparem através da válvula eléctrica ou que, inversamente, eles possam ser atingidos ou poluídos por um meio exterior qualquer que ele seja. Por outro lado, as microválvulas pretendidas devem ser de pequenas dimensões, ser leves e susceptíveis de ser manobradas por um electroíman de pequena potência.

Para resolver estes problemas, conhece-se a solução que consiste em utilizar um órgão obturador que utiliza duas membranas de material plástico, montadas de um lado e do outro de um núcleo que ati-aveosa um poço central previsto no corpo da válvula eléctrica. Estas membranas, que sãc flexíveis, podem deforniar-se na sua caixa e fecnar crifícios que aí desembocam, abrindo outros- orifícios, e isso sob a acção do núcleo de ura electroíman. uabe-se assim realizar uma microválvula, tal como a descri ta no pedido de patente de invenção francesa 86 08908 em nome da Requerente, capaz de funcionar a pressões relativamente eleva das, embora seja de dimensões reduzidas, e que se presta à trans ferência de quaisquer líquidos.

.3.

As microválvulas deste tipo utilizam, no entanto - devido à exiitência de duas membranas - duas caixas de admissão e de saída de fluído, e um dispositivo de ligação estanque entre as duas, constituindo o conjunto membrana-ligação uma equipagem mó vel única, accionada pelo mesmo núcleo. Isso implica a realização de várias peças de pequenas dimensões, cuja montagem é deli cada, e a regulação difícil para que os fecnos das membranas na sua sede sejam constantes. Além disso, o volume morto de fluido que subsiste nas caixas de cada memorana, não é por isso despre zável, o que pode apresentar um inconveniente para a transferên cia de caudais muito pequenos de fluido.

A presente invenção traz uma solução nova que evita estes inconvenientes e que apresenta a vantagem de ser mais simples de realizar ao mesmo tempo que tem um funcionamento mais fiável.

Um objecto da presente invenção refere-se pois a uma micro válvula eléctrica de comutação, com peio menos duas vias, que compreende um corpo de válvula num alvéolo ao qual cnegam condutas de entrada e de saída de fluido e um órgão móvel que desempenha o papel de obturador de uma ou de outra destas condutas e é manobrado pelo núcleo de um electroíman, sendo o órgão móvel da referida microválvula eléctrica uma memorana única, de defor mação orientada, aplicada por um bascula;or contra uma ou outra das condutas a obturar e segundo a cual o basculador é deslocado de uma rara a outra das suas duas posições de equilíbrio cor respondentes às duas posições de obturação da membrana por uma

.4.

peça óe comando que se desloca no corpo de válvula sob a acção do núcleo do electroíman.

Segundo uma característica principal da presente invenção, a peça de comando é ume gaveta deslizante no interior do corpo da válvula, sendo a gaveta de comando colocada num poço que atravessa o corpo de válvula segundo c seu eixo longitudinal, ficando uma das suas extremidades nivelada com um orifício de saída, não obturado, do referido poço, e compreendendo a sua parte central uma abertura que a atravessa em toda a sua espessura paralelamente ao seu eixo.

Vantajosamente, a parte central da gaveta é cortada segundo um plano perpendicular ao plano de abertura para formar uma face plana entre o eixo e uma geratriz da gaveta, sendo previstos dois recortes transversalmente em relação à referida face plana e no seu centro.

Segundo uma outra característica da presenre invenção, a membrana fica apertada entre os bordos de uma abertura cilíndrica prevista numa face lateral do corpo de válvula e um prato perfila do que fecha a referida abertura e que é atravessado por três pequenas condutas de alimentação ou de saída da fluido que desembocam na pequena câmara delimitada pele referido prato e a membrana.

Segundo ainda ura outra caraclística da presente invenção, o basculadcr tem a forma geral de um pião, cuja face inferior cónica está apoiada na face superior da membrana sob a acção óe uma mola e oscila sobre uma esfera prevista no prato e cuja part-e su .5.

perior compreende uma haste que se encaixa na abertura prevista na gaveta.

Uma disposição vantajosa da presente invenção reside no facto de a face cónica do basculador dispor de um alvéclo central que permite o seu posicionamento sobre a esfera, e no factc de o referido basculador compreender-, do lado oposto à sua face cónica, uma travessa destinada a alojar-se no recorte da gaveta.

Outras características particulares e vantagens da presente invenção serão evidenciadas na descrição que vai seguir-se de uma forma de realização, dada a titulo de exemplo não limitativo, na qual se faz referência aos desenhos que a representam e cujas figuras ilustram:

k fig. 1, uma vista esquemática em corte da microválvula eléctrica na posição

A fig. 2, uma

A fig. 5, uma

A fig. 4, uma de repouso;

vista em perspectiva vista em perspectiva vista esquemática em da gaveta de comando; do basculador; e corte da micrcválvula eléctrica na posição de trabalho.

A microválvula eléctrica representada nos desenhos tem a forma geral de uma caixa rectangular de material plástico que constitui o corpo de válvula (1). Ele é atravessado segundo o seu eixo longitudinal (AA') de um poço (2) de forma cilíndrica no interior do qual está colocada uma gaveta de comando (3) que também pode ver-se na fig. 2. Uma extremidade cilíndrica (4) da gaveta desliza no interior do corpo de válvula e fica ao nível de um ori

fício de saída não obturado do poço (2). A extremidade oposta (5) da gaveta fica ao nível igualmente do outro orifício de saída do poço (2), por outro lado fechado por uma peça de união (6) enros cada no corpo de válvula e que serve de suporte à bobina de um electroíman, não representado.

núcleo móvel (7) deste electroíman atravessa a peça de união e termir.a por uma cabeça de núcleo que forma um dente de fixação (8) que se desloca num recorte (9) previsto na extremidade (8) da gaveta (5). Além disso, uma mola (10) está na gaveta intercalada entre um ressalto de apeio (11) previsto (5) na proximidade do recorte (9), e uma manga (22) de do núcleo (7) interposta entre a peça (6) e o corpo de válvula (1). A parte central da gaveta (3) entre a sua extremida ressalto (11), ambas deslizando nc· interior do poço (2), cempre ta a toda a sua espessura e que é paralela ac eixo (AA^f). A pa te central entre as duas extremidades cilíndricas (4) e (5) é igualmente cortada segundo um plano perpendicular ao plano de aber tura (12), para formar uma superfície plana (15) entre c eixo (AA') e uma geratriz da gaveta. Por último,rransversalmente em relação a esta superfície plana e no seu centro, previram-se duas cavas (14).

Uma face lateral dc corpo de válvula (1) esrá além disse pro vida de uma abertura cilíndrica fechada por um prato (16). Entre c prato e os tordos da abertura do corpo de válvula fica apertada uma membrana estanque (23) que delimita com o referido prato uma

câmara de pequeno volume (17). 0 prato (16) é atravessado per três pequenas condutas de alimentação e de saída de fluido (16),(19) e (2o). Cada uma destas pequenas condutas desemboca na referida câmara (17). Duas condutas (18) e (19) abrem-se para a câra ra (17) no interior de uma coroa que forma um relevo no fundo do prato. A terceira conduta (2o) desemboca directamente no fundo do prato. Vê-se na fig. 1 que c prato (16) tem um perfil muito particular, em forma de cubeta, cuja parte central de perfil cónico recebe uma esfera (21), interposta no centro da membrana.

Segundo uma variante de realização, não representada, a e_s fera pode ser solidária do prato (16) e obtida directamente por moldação deste último,bem como eventualmente as condutas (18), (19) e (20).

A membrana (23) é, para este efeito, provida de um pequeno furo central. Entre a membrana (23) e a face plana (13) da gaveta (3) forma-se um volume livre no poço (2), que serve de alojamento para um basculador (24). C basculador (2-) representado igualmente na fig. 3 tem a forma geral de um pião cuja face inferior cóni^ cs (25) é colada na face superior da membrana (23). A membrana apresenta pois um perfil análogo a esta face (25) e, em função da orientação desta última, deforma-se como se verá mais adiante. Es ta face (25) possui ãlvéclo central que permite o posicionamento do basculador sobre a esfera. 0 referido basculador compreende igualmente, dc· lado eposto à sua face cónica (25), uma travessa (26) que vai alojar-se nas cavas (14·). For cima desta travessa,

uma haste (2/) do basculador encaixa-se na abertura (12) previs ta na gaveta e termina por um dente (28).

Segundo variantes de realização não representadas, a membrana e o basculador podem ser realizados numa só peça vinda de moldação .

Vê-se na fig. 1 que uma mola (2o) se apoia na haste (27) e desenvolve-se no interior da abertura (12) da gaveta (3) até uma espera regulável (30) localizada num orifício roscado (31) previ:to numa face lateral do corpo de válvula (1), oposta ã câmara (17). A travessa (26) alojada com uma pequena folga no interior das cavas (14) permite ao basculador tomar uma certa inclinação em relação a um plano perpendicular ao eixo (AA’), em função da posição da gaveta (3). A mola (29) exerce pois uma pressão na extremidade da haste (27), inclinada em relação a es te plane, e de qualquer modo imobiliza o basculador (24) na sua posição. Em vez da mola poderia também utilizar-se uma lamela elástica desempenhando a mesma função.

A válvula eléctrica representada funciona da seguinte maneira:

Na posição de repouso, representada na fig. 1, o electroíman não está excitado e, sob a acção da mola (10), a gaveta (3) é mantida deslocada para a direita, ficando a sua extremidade (4) alinluada com a abertura Jc roço (2). 0 basculador (24) fica inclinado para a direita de modo tal que a membrana (25) obtura a conduta (19) mas liberta a conduta (18). C fluido admitido na

.9.

câmara (17) pela conduta (2o) passa livremente para a conduta (18).

A pressão de apoio exercida pela mela (29) na haste (28) repercute-se na face (25) do basculador co lado da conduta (19), esmagan do-se a memorara sobre a coroa da referida conduta para manter uma estanqueidade excelente. Quando o electroíman for excitado, o núcleo (7) exerce uma tracção na extremidade (5) da gaveta (3) por intermédio da sua cabeça de fixação (8), contra 'a força da mola (10). A gaveta (3) desloca-se então para ocupar a posição representada na fig. 4. No decurso deste movimento cs bordos das cavas (14) atacaram o bordo do basculador (24). 0 da travessa (26) e provocaram a oscilação dente (28) da extremidade (27) do referido basculador deslocou-se para o interior da mola (29) que, por sua vez, basculou para a esquerda. Quando c basculador tiver ultrapassado uma posição intermédia segundo um plano perpendicular ao eixo ( A-A' ), a mola (29) acentuou este movimento de basculamento, tornando possível pela folga que subsiste entre as cavas (14) e a travessa (26). Por este motivo e rapidamente a membrara (23) de forma-se seguindo a inclinação do basculador; ela libei-ta-se então da conduta (19) e aplica-se sobre a conduta (18). A comunicação de fluidos estabelece-se então entre a conduta (2o) e a conduta (19). Podenòo a membrana assim esmagar-se sobre a sua sede, não há qualquer risco de um fecho imperfeito devido a impurezas. A comutação é rápida e franca de-viuo ao basculador (24), que pa_s sa da primsira posição de equilíbrio ilustrada na fig. 1, para a segunda p-osição de equilíbrio ilustrada na fig. 4 , cerrespen dando cadfa uma delas a uma das duas posições possíveis da .10.

membrana.

Quando cessar a excitação do electroíman, a mola (10) repõe a gaveta (3) na posição original da fig. 1. Há imobilização auto mática de comutação nesta posição. Notar-se-á que o utilizador pode também actuar ele próprio para manobrar a gaveta apoiando-se na extremidade (4) que fica alinhada com um dos lados da válvula a válvula continua a ser utilizável manualmente em caso de avaria do electroíman.

A câmara (17) entre a membrana (23) e o prato (16) é de pequenas dimensões, de modo que o volume morto de fluido é pouco importante, o que torna a lavagem simples. Além disso membrana única desempenha não só o papel de chapeleta de fecho na sua sede como também assegura uma estanqueidade perfeita com o meio exterior e com o poço interior (2) no cual desliza a gaveta (3). Esta estanqueidade é assegurada tanto para líquidos soo pressão como que no entanto se reduza a secção de passagem do fluido pelas ccn dutas (18), (19) e (20).

Devido à folga que (24), ao nível das cavas (14), portanto não há qualcuer

Πά força de fec.io da membrana numa cu na outra das sedes é reguiável (30) independentemente da força de atracção do electroíman. Devi- .11.

do ao facto de o basculador (24) ser atacado pelas cavas da gave ta (5) a um nível elevado em relação ao seu ponto de oscilação materializado pela esfera (21), o braço de alavanca é tal que a força do núcleo (7) e por consequência a potência do electroíman pode ser fraca enquanto a força de fecho da membrana é forte.

Além disso, graças a esta disposição particular de montagem, a substituição do sistema de comutação e da membrana é possível pelo exterior sem a necessidade obrigatória de desmontagem da vál vula no material em que ela é utilizada.

Estas vantagens fazem com que estas microválvulas de comutação possam ser montadas e fixaaas em bateria num espaço restrito, facilitando as condutas dispostas de um mesmo lado a sua implantação. Elas são vantajosamente feitas de materiais susceptíveis de resistir aos fluidos agressivos e têm a sua aplicação preferencial nos materiais de análises médicas, mas também nas indústrias alimentares e outras.

Degunco em especial uma variante de realização não represen tada, a gaveta (3) poderia ser substituída por um mecanismo por exemplo do género de uma mola apta para assegurar de maneira análoga o movimento do basculador.

Claims

1. - Microválvula eléctrica de comutação, com pelo menos duas vias, que compreende um corpo de válvula num alvéolo do qual terminam condutas de entrada e de saída de fluido, e um órgão móvel que desempenha o papel de obturador de uma ou da outra destas condutas e manobrado pelo núcleo de um electoíman, caracterizada pelo facto de o órgão móvel ser uma membrana única (23) com deformação orientada aplicada por um basculador (24) contra uma ou outra das condutas (18,19) a obturar e pelo facto de o basculador ser deslocado de uma para a outra das suas duas posições de equilíbrio correspondentes ãs duas posições de obturação da membrana por uma peça de comando (3) que se desloca no corpo da válvula (1) sob a acção do núcleo (7) do electroíman.

2. - Microválvula eléctrica de acordo com a reivindicação

1, caracterizada por a peça de comando do basculador (24) ser uma gaveta (3) que desliza no interior do corpo de válvula (1).

3. - Microválvula eléctrica de acordo com as reivindicações

1 e 2, caracterizada por a gaveta de comando (3) ser colocada num poço (2) que atravessa o corpo de válvula (1) segundo o seu eixo longitudinal (AA'), ficando uma das suas extremidades (4) alinhada com um orifício de saída, não obturado, do referido poço.

4. - Microválvula eléctrica de acordo com as reivindicações

1 e 3, caracterizada por o outro orifício de saída do poço (2) do lado do núcleo (7) ser fechado por uma peça de união (5) que encerra uma manga (22) de guiamento do núcleo.

5. - Microválvula eléctrica de acordo com as reivindicações

1 e 2, caracterizada por a extremidade (5) da gaveta de comando (3), do lado do núcleo (7) ter um recorte (9) que recebe o dente de fixação (8) do referido núcleo.

6.- Microválvula eléctrica de acordo com as reivindicações

1, 2 e 4, caracterizada por do lado do núcleo (7) se intercalar uma mola (10) entre um ressalto de apoio (11) previsto na gaveta (3) e a manga (22).

7.-14-

7, - Microválvula eléctrica de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada por a parte central da gaveta (3) compreender uma abertura (12) que a atravessa em toda a espessura paralelamente ao eixo (AA¹).

8. - Microválvula eléctrica de acordo com a reivindicação

7, caracterizada por a parte central da gaveta (3) ser cortada segundo um plano perpendicular ao plano da abertura (12) para formar uma superfície plana (13) entre o eixo (AA') e uma geratriz da gaveta.

9. - Microválvula eléctrica de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por se preverem duas cavas (14) transversalmente em relação ã superfície plana (13) e no seu centro.

(

V..-

10. - Microválvula eléctrica de acordo com a reivindicação

1, caracterizada por a membrana (23) ser apertada entre os bordos de uma abertura cilíndrica prevista numa face lateral do corpo ( de válvula (1) e um prato perfilado (16) que fecha a referida abertura.

11. - Microválvula eléctrica de acordo com as reivindicações 1 e 10, caracterizada por o prato (16) ser atravessado por três pequenas condutas de alimentação ou de saída de fluido (18, 19, 20) que desembocam na pecuena câmara (17) delimitada pelo referido prato e a membrana (23).

12. Microválvula eléctrica de acordo com a reivindicação

10, caracterizada por o prato (16) ter um perfil em forma de cubeta cuja parte central de perfil cónico recebe uma esfera (21).

13. - Microválvula eléctrica de acordo com as reivindicações 1, 7, 10 e 12, caracterizada por o basculador (24) ter a forma geral de um pião, cuja face inferior cónica (25) está apoiada na face superior da membrana (23) sob a acção de uma mola (29) e oscila sobre a esfera (21) e cuja parte superior compreende uma haste (27) que se encaixa na abertura (12) prevista na qaveta (3).

14. - Microválvula eléctrica de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por a face cónica (25) do basculador (24) ser colocada na face superior da membrana (23).

15. - Microválvula eléctrica de acordo com a reivindicação

13, caracterizada por a face cónica (25) do basculador (24) possuir um alvéolo central que permite o posicionamento do basculador sobre a esfera.

16. - Microválvula eléctrica de acordo com as reivindicações 9 e 13, caracterizada por o basculador (24) compreender, do lado oposto ã sua face cónica (25), uma travessa (26) destinada.a alo jar-se nas cavas (14) da gaveta (3).

17.- Microválvula eléctrica de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por a mola (29) atravessar a abertura (12) e apoiar-se numa esfera regulável (30) prevista numa outra face lateral do corpo de válvula (1).