WO2021062509A1

WO2021062509A1 - Válvula solenóide

Info

Publication number: WO2021062509A1
Application number: PCT/BR2020/050398
Authority: WO
Inventors: Sandro ROGÉRIO IZABEL
Original assignee: Emicol Eletro Eletrônica S.A.
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2021-04-08

Abstract

É descrita uma válvula solenoide pilotada, do tipo compreendendo um corpo de válvula que define inferiormente uma passagem entre uma câmara de entrada e um duto de saída, dita passagem sendo seletivamente obstruída em função da posição de um pino magnético (3) que se desloca pelo interior de um corpo cilíndrico, a qual ocupa a posição central da válvula, e sendo que a dita válvula compreende ainda uma solenóide (1) disposta na posição superior da válvula e envolvendo o dito corpo cilíndrico, dita solenóide compreendendo um suporte magnético (2; 2a) que aloja uma bobina. A válvula prevê a otimização do campo magnético através da aproximação da solenóide (1) e do suporte magnético (2) em relação ao pino móvel (3).

Description

VÁLVULA SOLENOI DE

[001 ] A presente invenção se refere a uma válvula solenoide, e em particular a uma válvula solenoide pilotada.

[002] As válvulas solenoide apresentam atualmente uma ampla gama de aplicações e dentre estas podem ser citados o controle de fluxo em equipamentos da linha branca.

[003] Nas válvulas conhecidas na arte e em particular no modelo ¥2r atualmente em produção pela ora requerente, um pino móvel, confeccionado em material magnético, está apto a se deslocar pelo interior de um corpo cilíndrico e central. Entre o topo do dito corpo cilíndrico e a superfície superior do pino móvel é prevista uma mola de modo a forçar o pino móvel para a sua posição abaixada. Na extremidade oposta de dito pino móvel, ou seja inferior, dito pino móvel é apoiado no guia com membrana que, conforme a posição determinada pelo pino móvel, abre ou fecha uma passagem entre uma câmara de controle e o duto de saída da válvula. A abertura da passagem da câmara de controle pelo pino móvel gera uma diferença de pressão entre os lados do conjunto guia com membrana resultando no seu movimento no sentido de abertura da válvula solenoide.

[004] Além disto, o comando do pino móvel é realizado por meio de uma solenoide definida ao redor do dito corpo cilíndrico e, portanto, ao redor do pino móvel magnético. Uma vez acionada a solenoide (via conexão elétrica com uma fonte de energia), a corrente transita pelos enrolamentos da bobina e, de forma conhecida, gera um campo eletromagnético que interage com o pino móvel magnético (atração magnética), fazendo com que o pino móvel seja deslocado para cima, em oposição a resistência mecânica da dita mola e a força da pressão hidráulica, consequentemente abrindo o fluxo da água da água da entrada para a saída.

[005] Ao contrário, e quando se deseja o fechamento desta, a alimentação elétrica aos terminais da bobina é interrompida, cessando assim a atração eletromagnética sobre o pino móvel, e permitindo que este seja deslocado para baixo, por ação da dita mola, fechando a passagem da câmara de controle que gera uma equalização das pressões entre os lados do conjunto guia com membrana resultando no seu movimento no sentido de fechamento da válvula solenoide. [006] Ademais, a dita bobina é envolvida em um suporte magnético o qual é disposto, ou montado, na porção superior do corpo da válvula e, como dito, de modo a envolver, ao menos parcialmente, a superfície externa do corpo cilíndrico onde ocorre o deslocamento do pino móvel.

[007] Por fim, e como também conhecido pelos técnicos do setor, as características funcionais e dimensionais deste tipo de válvula solenoide advém da força necessária abrir ou fechar a passagem hídrica entre a câmara de controle e o duto de saída. Para tanto, deve ocorrer um dimensionamento preciso no pino móvel (que atua diretamente na abertura e fechamento da válvula) bem como da mola e da bobina, os quais atuam o dito pino móvel.

[008] Em particular, e considerando a massa, o deslocamento necessário, e a característica magnética e a força da pressão hidráulica exercida sobre o pino móvel, a bobina deve gerar um campo eletromagnético suficiente para atuar o pino móvel, contra a ação da força da mola e da pressão hidráulica, e mantê-lo na posição de abertura pelo tempo demandado pelo sistema controlado pela válvula. Em operação, a passagem de corrente elétrica pela bobina gera calor, o qual deve ser dissipado de modo a não comprometer as características magnéticas da bobina.

[009] Em contraposição a esta necessidade de dissipação térmica, e portanto de um dimensionamento suficiente para esta finalidade, a assim chamada indústria da linha branca demanda dos seus fornecedores a redução das dimensões e a melhora das características funcionais das válvulas solenoide pilotadas a esta fornecidas. Contudo, a mera redução no tamanho de uma válvula deste tipo leva, diretamente, ao comprometimento da sua atuação, bem como da sua capacidade de dissipação térmica. [0010] Neste sentido, o documento US 9366358, ou EP 2751461 , ensina uma válvula solenoide piloto para aplicações em equipamentos da linha branca e que apresenta dimensões reduzidas. De fato, e a despeito do redimensionamento apregoado ser meramente proporcional em relação a válvula de comparação, tal invenção é definida por uma relação (exclusivamente na EP e em combinação na US) entre o diâmetro do furo da guia de passagem de saída do fluxo e a massa de cobre da solenoide.

[001 1] Desta forma, constitui um objeto da presente invenção uma válvula solenoide, de tipo piloto, com uma reconfiguração das suas características de atuação eletromagnéticas, a partir das quais é possível reduzir o dimensionamento da válvula, sem que haja um comprometimento das suas características funcionais e de durabilidade.

[0012] Constitui um segundo objetivo da presente invenção uma válvula solenoide pilotada e que apresenta um conjunto magnético com redução de matérias primas nobres, como cobre e aço, empregadas na fabricação, porém mantendo a mesma performance em relação as válvulas da arte.

[0013] Este e outros objetivos são alcançados a partir de uma válvula solenoide, tal como definida nas reivindicações em anexo.

[0014] O objeto da presente invenção será melhor compreendido a partir da descrição detalhada a seguir, a qual é feita com o suporte das figuras em anexo, trazidas a título ilustrativo e não limitativo da invenção, nas quais:

- A figura 1 é uma vista em corte transversal ilustrando uma comparação entre uma válvula solenoide da arte (a esquerda) e a válvula da presente invenção (a direita);

- A figura 2 é uma vista em elevação inferior das duas válvulas supra citadas; e

- A figura 3 é uma vista em elevação superior das duas válvulas supra citadas.

[0015] De conformidade com as figuras retro referidas, a válvula solenoide da invenção compreende as mesmas estruturas básicas já identificadas. Não obstante, a presente é definida por uma otimização do campo magnético através da aproximação da solenoide (1 ) e do suporte magnético (2) em relação ao pino móvel (3). A aproximação deste conjunto (bobina/suporte) altera as características do campo magnético gerado, e assim altera a atuação deste campo em relação ao pino móvel (3) magnético.

[0016] Além disto, é prevista a redução do volume de cobre da solenoide (1 ) utilizando fios de menor bitola em relação aos utilizados no conjunto atual. A redução da bitola do fio gera maior aquecimento que é controlado aumentando a indutância magnética do conjunto solenoide (1 ) através do redimensionamento da solenoide (1 ), da aproximação do suporte magnético (2) em relação ao pino móvel e através da otimização na troca de calor com o meio ambiente. Tal característica também contribui com a redução total do volume da válvula e, principalmente, considerando a compensação na indutância, não afeta as características operacionais térmicas da válvula. [0017] Em particular, o referido aumento da indutância é obtido a partir da relação entre a diferença do diâmetro externo e o interno (D) do enrolamento da bobina solenoide (1 ) pela altura da bobina (H). Essa relação é maior ou igual a 0,4. Em adição, o aumento da indutância é também ocasionado pelo acréscimo da massa metálica no núcleo da bobina através da uniformidade de toda a espessura da parede do repuxo do suporte magnético (2; 2b). A relação da espessura da parede do repuxo (2b) em relação a espessura do suporte magnético (2) é maior ou igual a 0,75.

[0018] Além disto, é previsto o aumento da superfície plástica da bobina encapsulada (4) em relação ao meio externo (temperatura ambiente) para otimizar a dissipação térmica da bobina. Encapsulado também o suporte magnético (2) para aumentar a troca térmica com a bobina.

[0019] Por fim, é ainda realizada uma alteração na forma de posicionar a bobina encapsulada (4) em relação ao corpo da válvula (5). No conjunto da arte, o posicionamento ocorre entre o suporte magnético (2; 2a) e os castelos do corpo da válvula (6), enquanto que na válvula da presente invenção o posicionamento ocorre entre a o perfil externo da bobina encapsulada (4, 4a) e os castelos do corpo da válvula (6). [0020] A injeção do material plástico sobre a solenoide (1 ) no momento do encapsulamento afeta a integridade do enrolamento da bobina. A solução desenvolvida prevê a injeção do material plástico sobre os suportes magnéticos (2) que passaram a fazer a função de barreiras de proteção para a solenoide (1 ).

[0021] O cravamento dos suportes magnéticos (2; 2a) entre si quando não realizado corretamente podem se soltar durante o manuseio ou funcionamento e gerar ruído “campainha”. Com o encapsulamento dos suportes magnéticos (2) elimina-se a necessidade de cravamento e as possíveis falhas.

[0022] De acordo com os testes realizados pelos inventores, uma válvula solenoide, tal como supra definida, alcança todos os objetivos propostos, assim resultando em uma válvula altamente eficiente e de tamanho compacto, apta a atuar dentro dos parâmetros operacionais desejados e sem apresentar problemas derivados de sobre aquecimento da mesma.

Claims

Reivindicações

1. Válvula solenoide pilotada, do tipo compreendendo um corpo de válvula que define inferiormente uma passagem entre uma câmara de entrada e um duto de saída, dita passagem sendo seletivamente obstruída em função da posição de um pino magnético (3) que se desloca pelo interior de um corpo cilíndrico, a qual ocupa a posição central da válvula, e sendo que a dita válvula compreende ainda uma solenoide (1 ) disposta na posição superior da válvula e envolvendo a dito corpo cilíndrico, dita solenoide compreendendo um suporte magnético (2; 2a) que aloja uma bobina, caracterizada por uma otimização do campo magnético através da aproximação da solenoide (1 ) e do suporte magnético (2) em relação ao pino móvel (3).

2. Válvula solenoide, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada por um aumento da indutância, sendo que a relação entre a diferença do diâmetro externo e o interno (D) do enrolamento da bobina solenoide (1 ) pela altura da bobina (H) é maior ou igual a 0,4.

3. Válvula solenoide, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada por um aumento da indutância, devido a um aumento da massa metálica no núcleo da bobina através da uniformidade de toda a espessura da parede do repuxo do suporte magnético (2; 2b), sendo que a relação da espessura da parede do repuxo (2b) em relação a espessura do suporte magnético (2) é maior ou igual a 0,75.

4. Válvula solenoide, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada por incremento da superfície plástica da bobina encapsulada (4) com o encapsulamento do suporte magnético (2).

5. Válvula solenoide, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada por a bobina encapsulada (4) estar disposta, em relação ao corpo da válvula, entre a bobina encapsulada (4, 4a) e os castelos do corpo da válvula (6).