PT91026B

PT91026B - Microvalvula electrica de comutacao com uma so membrana

Info

Publication number: PT91026B
Application number: PT91026A
Authority: PT
Inventors: Serge Champseix
Original assignee: Abx Sa
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1989-06-29
Publication date: 1994-06-30
Also published as: DE68908036T2; EP0349377A1; HK145794A; IE61313B1; ES2045494T3; SG135294G; PT91026A; AU3667289A; JP2753629B2; AU626879B2; US5027857A; DE68908036D1; EP0349377B1; CA1333170C; JPH0251672A; IE891967L

Description

Microválvula eléctrica de comutação com uma só membrana”

A presente invenção diz respeito a uma microválvula eléctrica de comutação destinada a quaisquer fluidos e, em particular, a líquidos agressivos ou carregados de impurezas, e tem mais precisamente por objecto uma microválvula eléctrica de basculador e com uma só membrana.

Há microválvulas conhecidas que utilizam duas membranas flexíveis de material plástico susceptíveis de se deformar sob a acção do núcleo de um electroíman para obturar «tia orifícios e abrir outros, mas estas válvulas podem apresentar inconvenientes pelo facto de terem dificúldades de regulação devidas à multiplicidade das peças utilizadas. £! conhecida da patente de invenção francesa FR A 87 00209 uma microválvula eléctrica que tem como alvo dar remédio a estes incon venientes, pelo facto de a referida microválvula eléctrica de comutação com pelo menos duas vias incluir um corpo de vál vula, num alvéolo do qual terminam condutas de entrada e de saida de fluido, e um órgão móvel que desempenha o papel de obturador de uma ou outra destas condutas e é manobrado pelo núcleo de um electroíman, sendo nesta microválvula eléctrica o órgão móvel uma membrana com deformação orientada aplicada por um basculador contra uma ou outra destas condutas a obturar e segundo a qual o basculador é deslocado de uma para a outra das suas duas posições de equilíbrio, correspondentes

às duas posiçoes de obturaçao da membrana, por uma peça de comando que se desloca no corpo de válvula sob a acção do núcleo do electroíman.

Vantajosamente, esta peça de comando é uma gaveta deslizante no corpo de válvula, estando essa gaveta de comando colocada num poço que atravessa o corpo de válvula segundo o seu eixo longitudinal. Uma das suas extremidades aflora num orifício de saída não obturado, do referido poço, e a sua parte central compreende uma abertura destinada a receber uma haste solidária com o basculador. A patente de invenção francesa FR A 87 00209 descreve uma forma preferida de realização segundo a qual o basculador tem a forma de um pião, uma de cujas faces, vantajosamente perfilada de forma cónica, vai apoiar-se na face correspondente da membrana de obstrução, sob a acção de uma mola, para aplicar a referida membrana num ou em vários orifícios, libertando um ou vários outros orifícios vizinhos. A membrana assim ligada ao movimento do basculador deve poder bascular em torno de um eixo de rotação, prevendo-se para isso, uma esfera situada numa cubeta do corpo de válvula para ser centrada na membrana.

Para limitar o número de peças, com vista a facilitar ainda a montagem, previu-se realizar directamente por moldação a placa de suporte .da conduta, com a sua esfera, e fazer igualmente numa sô peça a membrana e o seu basculador.

A evolução dos estudos feitos neste sentido pela requerente conduziram-na a elaborar uma válvula eláctrica segundo a patente de invenção francesa FR A 87 00209 mas que a aperfeiçoou ainda no plano da miniaturização, da simplicidade de

realização e da fiabilidade de funcionamento.

A presente invenção refere-se portanto a uma 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 uma membrana única, que desempenha a função de obturador destas condutas, manobrada pelo núcleo de um electroíman por intermédio de um basculador que a aplica numa ou outra das referidas condutas, em função da posição de uma gaveta deslizante que se desloca no corpo de válvula sob a acção do núcleo do electroíman.

Segundo a presente invenção, a membrana é constituída por uma parte exterior flexível e uma parte central sobremoldada no basculador, uma parte da qual, que forma uma haste, perpendicular ao plano da membrana, é destinada a colocar-se num alvéolo da gaveta móvel, estando o conjunto da membrana e do basculador articulado num eixo que atravessa o basculador e se apoia em abas solidárias com o corpo de válvula, sendo o alvéolo da gaveta móvel de pequena profundidade não atravessando a espessura da gaveta e estando orientado radialmente em relação ao eixo do corpo de válvula.

Vantajosamente, a membrana é apertada entre os bordos de uma abertura prevista numa face lateral do corpo de válvula e uma chapa perfilada que fecha a referida abertura, apresentando a referida face lateral um perfil geral em forma de V muito achatado, cujos dois rebordos longitudinais igualmente em forma de V enquadram a abertura.

Outras características particulares e vantagens da presente invenção surgirão na leitura da descrição que vai seguir-se de uma forma de realização, com referência aos /

desenhos anexos, que representam:

A fig. 1, uma vista esquemática, em corte, da microválvula eléctrica;

A fig. 2, uma vista em corte do corpo de válvula;

A fig. 3, uma vista em planta da face inferior do corpo de válvula;

A fig. 4, uma vista em corte, numa escala maior, da chapa aplicada sobre o corpo de válvula;

A fig. 5» uma vista em planta, numa escala maior, da face superior da chapa segundo a fig. 4; e

As fig. 6 e 7, vistas em planta e em corte da membrana com o seu basculador.

A microválvula eléctrica representada nos desenhos tem a forma geral de uma caixa rectangular de material plástico que constitui o corpo de válvula (1). Segundo o seu eixo longitudinal (AA·) está nela aberto um poço (2) de forma cilíndrica, em cujo interior é colocada uma gaveta de comando (3). Uma extremidade cilíndrica (4) da gaveta que desliza no poço (2) pode aflorar no seu orifício de saída. Uma câmara (6) é formada entre o fundo do poço e a outra extremidade da gaveta (3)· Esta câmara (6) comunica com o poço e a outra extremidade da gaveta (3). Esta câmara (6) comunica com o exterior do corpo de válvula (1) por uma abertura que recebe o núcleo móvel (7) de um electroíman, não representado. Este núcleo termina por uma cabeça de núcleo que forma um dente de fixação (8) de uma maxila perfilada (5) prevista na extremidade da gaveta (3). Uma mola (10) está além disso intercalada entre o fundo da câmara (6) e a gaveta. Esta última tem um alvéolo

(12) de pequena profundidade que não atravessa a espessura da gaveta e que está orientado radialmente em relação ao eixo (AA¹).

Uma face lateral (54) do corpo de válvula (l), que apresenta um perfil geral em forma de V muito achatado, tem nela aberta uma abertura oblonga (52) na direcção da abertura (12) da gaveta. Vê-se mais precisamente nas fig. 2 e 5 que esta abertura alongada (52) está por sua vez centrada numa taça (53) de forma geral oval obtida em oco por moldação na referida face lateral (54) do corpo de válvula. A taça (55) e a abertura (52) estão centradas na ponta do V. Por isso, de um lado e do outro dos bordos longitudinais da taça em oco (33)» constituiram-setfaisrebonbs longitudinais (35)» em forma de V, que ficam pendentes sobre e enquadram a taça oca (33) e a abertura (32) ao longo do seu bordo longitudinal.

Os bordos da taça (33) são perfilados para servir de sede a r

uma membrana estanque (23) que fica apertada entre o corpo de válvula (1) e uma chapa de fecho (16) que é aparafusada neste último. A membrana delimita com a chapa uma câmara de pequeno volume (17)· A chapa (16) é atravessada por três pequenas condutas de alimentação ou de saída de fluido (18), (19) e (20). Cada uma destas condutas desemboca na referida câmara (17). Duas condutas (18) e (19) abrem-se na câmara (17) no interior de uma coroa que forma um relevo no fundo da chapa.

A terceira conduta (20) desemboca directamente no fundo da chapa. A forma e o perfil da chapa (16) vêem-se mais claramente nas fig. 4 e 5· Vê-se aí uma face superior (40) com um perfil em forma de V que corresponde à face (34) do corpo de válvula.

As três condutas (18), (19) θ (20) desembocam no fundo de uma taça oca alongada (41) que pode também receber a membrana (23). Previram-se nervuras laterais (42), além disso, em duas faces laterais da chapa (16), de um lado e do outro da taça oca (41), as quais se destinam a cooperar com cavidades correspondentes da face lateral (34) do corpo de válvula, isso para assegurar o posicionamento perfeito da chapa no referido corpo de válvula e manter axialmente o eixo (21) no seu lugar.

A membrana (23) apresenta uma configuração que se vê particularmente melhor nas fig. 6 e 7· Ela é constituída por uma parte exterior flexível (36), muito maleável, ligeiramente perfilada em forma de V, de maneira idêntica ao perfil do corpo de válvula e de forma oval, cuja dimensão corresponde à da taça (33), e por uma parte central alongada (37), em cujo interior está mergulhado um basculador (24), uma face 1 inferior (25), do qual se casa com o perfil da membrana e cuja parte superior (27), em forma de haste perpendicular ao plano da membrana, se encaixa através da abertura (32) e penetra no alvéolo (12) da gaveta (3). Este basculador (24) tem um furo transversal (38)· Este furo é alongado para evitar a translação da membrana. Quando a membrana (23) estiver apertada entre o corpo.de válvula (1) e a chapa (16), o orifício (38) fica alinhado com orifícios (39) previstos no vértice do perfilado em V dos rebordos longitudinais do corpo de válvula que formam as abas laterais (35) que sobrepujam a taça oca (33). Um eixo (21) que atravessa os dois orifícios (39) e o orifício (38) do basculador, assegura o posicionamento da membrana e constitui o seu eixo de rotação. Notar-se-á que o eixo se encontra do lado da membrana que não está em contacto com o líquido.

Vê-se na fig. 1 que a haste (27) do basculador está numa posição ligeiramente inclinada no interior do alvéolo (12) e é mantida encostada contra o bordo do alvéolo. Esta inclinação é repercutida por uma inclinação da membrana (25) cuja parte flexível (57) é então aplicada contra o orifício da conduta (19) que ela obtura, enquanto a conduta (18) comunica livremente com a câmara (17)· Esta posição é a posição de repouso da válvula eláctrica, para a qual o electroíman não está excitado. Sob a acção da mola (10), a gaveta (5) é mantida na posição deslocada para a direita, como se representa, aflorando a sua extremidade (4) na abertura do poço (2). 0 fluido admitido na câmara (17) pela conduta (20) passa pois livremente para a conduta (18).

Quando o electroíman &r excitado, o núcleo (7) exerce uma tracção na extremidade (5) da gaveta (5) por intermédio da sua cabeça de fixação (8), contra a força da mola (10). A gaveta (5) desloca-se então para a esquerda a partir da posição da fig. 1. No decurso deste movimento, o bordo do alvéolo (12) atacou o bordo da haste (27) e provocou, por consequência, a rotação do basculador (24). A membrana (25) então inclinou-se, rodando em torno do seu eixo (21), para a posição inversa da anterior, na qual ela se liberta da conduta (19) para se aplicar à conduta (18). A comunicação hidráulica é então estabelecida entre a conduta (20) e a conduta (19). Devido ao relevo das extremidades das condutas (19) e (20) em /

relação ao fundo da taça, a porção (37) da membrana (23) pode ser esmagada na sua sede, não podendo estabelecer um fecho imperfeito devido às impurezas.

Quando terminar a excitação do electroíman, a mola (10) empurra a gaveta (3) para a posição original da fig. 1 e a pressão da mola, por intermédio do basculador, assegura a imobilização nesta posição. Notar-se-á que o utilizador pode ele próprio também manobrar a gaveta, apoiando-se na extremidade (4) que aflora de um lado da válvula eléctrica, isto é, a válvula continua susceptível de ser manobrada manualmente, no caso de avaria do electroíman.

Sendo a câmara (17) entre a membrana (23) e a chapa (16) de pequenas dimensões, o volume morto de fluido é pouco importante, o que torna a lavagem fácil. Além disso, a membrana única desempenha não só o papel de válvula de fecho na sua sede, como também assegura uma estanqueidade perfeita com o meio exterior e com o poço interior (2) no qual desliza a gaveta (3)· Esta estanqueidade é assegurada tanto para líquidos sob pressão como para fluidos gasosos, a pressão baixa ou alta, ou mesmo para o vazio. 0 espaço ocupado pelo corpo de válvula (1) é reduzido, sem que isso reduza a secção da passagem do fluido pelas condutas (18), (19) θ (20).

Esta microválvula de comutação pode ser montada e fixada em bateria num espaço restrito, facilitando as condutas dispostas de um mesmo lado a sua implantação. As microválvulas são vantajosamente feitas de materiais susceptíveis de resistir aos fluidos agressivos e têm aplicação preferida nos materiais de análises clínicas, mas também nas indústrias alimentares e outras.

Claims

Reivindicaçõe ν:

1Microválvula eléctrica de comutação com pelo menos duas vias que compreende um corpo de válvula num alvéolo no qual terminam condutas de chegada e de partida de fluido, e uma membrana única que desempenha a função de obturador destas condutas, manobrada pelo núcleo de um electroíman por intermédio de um balanceiro que a aplica numa ou na outra das referidas condutas em função da posição de uma qaveta deslizante que se desloca no corpo de válvula sob a acção do núcleo do electroíman, caracterizada por a membrana (23) ser constituída por uma parte exterior flexível (36) e uma parte central (37) na qual está embebido o balanceiro (24) cuja parte que forma uma haste (27) perpendicular ao plano da membrana se destina a colocar-se num alvéolo (12) da gaveta (3) e por o conjunto da membrana e do balanceiro(23, 24) estar articulado :·:ιπη eixo (21) que atravessa o balanceinj o se apoia em abas (35) solidárias do corpo de válvula (1).
2.- Microválvula eléctrica de acordo com a reivindicação

-ιο- ί, caracterizada por o lavéolo (12) da gaveta (3) ter uma profundidade pequena, não atravessar a espessura da gaveta e estar orientado radialmente em relação ao eixo (AA¹) do corpo de válvula.
3.- Microvãlvula eléctrica de acordo com a reivindicação 1, que compreende uma membrana apertada entre os bordos de uma abertura prevista numa face lateral do corpo de válvula e uma chapa perfilada que fecha a referida abertura, caracterizada por a referida face lateral (34) apresentar um perfil geral em forma de V muito achatado do qual dois rebordos longitudinais (35), também em forma de V, enquadram a abertura (32).
4.- Microvãlvula eléctrica de acordo com as reivindicações 1 e 3, caracterizada por a abertura (32) estar centrada numa taça de forma geral oval obtida em oco por moldação na face lateral (34) do corpo de válvula, servindo essa taça de sede ã membrana estanque (23).
5.- Microvãlvula eléctrica de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por se preverem em duas arestas laterais da chapa (16) nervuras laterais (42) para cooperar com cavidades correspondentes da face lateral (34) do corpo de válvula.
6.- Microvãlvula eléctrica de acordo com a reivindica-li- ção 1, caracterizada por o eixo (21) atravessar um orifício (38) de secção alongada previsto transversalmente no balanceiro (24),

Lisboa 29 de Junho de 1939