ES2197405T3 - Valvula de expansion termostatica con valvula de admision integral operada electricamente. - Google Patents
Valvula de expansion termostatica con valvula de admision integral operada electricamente.Info
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Abstract
UN CONJUNTO DE UNA VALVULA DE DILATACION REFRIGERANTE, TERMOSTATICA, MECANICA (10) CON UN CIERRE ACCIONADO ELECTRICAMENTE EN EL ORIFICIO DE ADMISION (14) AL CUERPO DE LA VALVULA. PREFERENTEMENTE, EL ACCIONADOR ELECTRICO ES UN SOLENOIDE ACOPLADO AL CUERPO DE LA VALVULA (12) POR EL EXTREMO OPUESTO AL ACCIONADOR MECANICO DE LA VALVULA TERMOSENSIBLE (114) PARA MINIMIZAR ASI LOS CAMBIOS EN LA FABRICACION DE UN CUERPO DE VALVULA EXISTENTE (12). EL INDUCIDO DEL SOLENOIDE MUEVE UN MIEMBRO DE VALVULAJE SECUNDARIO (40) POLARIZADO POR RESORTE PARA IMPEDIR LA ENTRADA DE FLUJO EN EL ORIFICIO DE ADMISION DE LA VALVULA (14).
Description
Válvula de expansión termostática con válvula de
admisión integrante operada eléctricamente.
La presente invención se refiere a unas válvulas
termosensibles u operadas termostáticamente y concretamente se
refiere a unas válvulas de expansión operadas termostáticamente del
tipo empleado para controlar el caudal de refrigerante en un sistema
de refrigeración o de aire acondicionado. En los sistemas de aire
acondicionado empleados para el enfriamiento de compartimentos para
pasajeros de vehículos a motor, es conocido el empleo de una válvula
de expansión para controlar el caudal del refrigerante desde el lado
de la alta presión del compresor a través del condensador hasta el
evaporador utilizando una válvula que es desplazada por la fuerza de
expansión del fluido en una cámara cerrada que detecta la
temperatura del caudal de descarga procedente del evaporador. Dichas
válvulas se designan como válvulas de expansión termostática y han
encontrado amplio uso en sistemas de aire acondicionado para
automóviles.
Actualmente, viene siendo cada vez más habitual
incorporar evaporadores dobles en un único sistema de aire
acondicionado para automóviles, como por ejemplo uno para los
pasajeros del asiento delantero y otros para los del asiento
trasero; o, evaporadores separados alternativamente para enfriar las
posiciones de las filas de los asientos izquierdo y derecho, como
por ejemplo para el conductor y para el pasajero del asiento
derecho. Cuando se emplean evaporadores dobles, ha sido considerado
deseable incorporar una forma o medio de cerrar a distancia uno de
los evaporadores con un dispositivo operado eléctricamente sin
incurrir en la carga económica de proporcionar válvulas de cierre
controladas eléctricamente separadas en la conducción del
refrigerante hasta los evaporadores.
Las válvulas de expansión mecánica controladas
termostáticamente que se emplean en la actualidad en sistemas de
aire acondicionado para automóviles han visto incrementado su uso
debido a su coste reducido y a la simplicidad de su construcción.
Sin embargo, las válvulas de expansión controladas termostáticamente
únicamente son capaces de responder a los cambios de temperatura del
caudal del refrigerante que descarga procedente del evaporador; y,
no hay forma de proporcionar el control de la válvula por parte de
un usuario externo una vez que ha sido calibrada e instalada en el
sistema. Se ha considerado deseable proporcionar un control
eléctrico a distancia del sistema de aire acondicionado del vehículo
para permitir al usuario un mayor grado o nivel de control para no
depender únicamente de la aptitud de la válvula de expansión
termostática para ofrecer un adecuado control mediante una adecuada
respuesta a la temperatura de descarga del evaporador.
Asimismo, se ha considerado deseable disponer de
un control eléctrico del caudal del refrigerante en un sistema de
refrigeración o aire acondicionado que permita el uso de un
microordenador para emplear algoritmos seleccionados para disponer
de un control del caudal del refrigerante de manera que se obtenga
un control de la refrigeración mejorado.
Así, se ha considerado deseable proporcionar una
forma o medio de enfriar eléctricamente a distancia el caudal del
refrigerante hasta varios evaporadores en un sistema de aire
acondicionado para vehículos. Asimismo, se ha considerado deseable
obtener un sistema de cierre a distancia del caudal del refrigerante
hasta una pluralidad de evaporadores en un sistema de aire
acondicionado para vehículos de una forma que sea lo suficientemente
baja en coste para permitir que el sistema sea efectivo
económicamente dentro del gran volumen de mercado de los vehículos a
motor.
Atención particular se ha prestado al documento
JP-A-08210733 que divulga una
válvula electromagnética montada en el lado de una válvula de
expansión para evitar el ruido de martilleo del líquido. Un paso
principal se ha abierto a través del cuerpo de la válvula hasta la
válvula electromagnética. Se mantiene un cierre estanco en el
extremo de un inducido y abre y cierra una vía de caudal de alta
presión a través del paso principal.
De acuerdo con la invención, se suministran un
ensamblaje de válvula de expansión termostática de acuerdo con lo
establecido en la reivindicación 1 y un procedimiento para controlar
eléctricamente un suministro de refrigerante hasta una válvula de
expansión termostática de acuerdo con lo establecido en la
reivindicación 7. En las reivindicaciones dependientes se divulgan
formas de realización preferentes.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un sistema de cierre a distancia del flujo del
refrigerante hasta un evaporador de un sistema de refrigeración.
Es un objeto adicional de la presente invención
proporcionar un sistema para cerrar eléctricamente a distancia el
caudal del refrigerante hasta el orificio de admisión de una válvula
de expansión del refrigerante.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un sistema para controlar a distancia un cierre operado
eléctricamente en el orificio de admisión de una válvula de
expansión del refrigerante operada termostáticamente.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar la posibilidad de una válvula operada por solenoide en
el orificio de admisión corriente arriba del miembro de válvula
controlada termostáticamente en una válvula de expansión del
refrigerante.
La presente invención proporciona una válvula de
expansión mecánica termosensible para controlar el caudal del
refrigerante desde el lado de descarga del compresor hasta el
evaporador de un sistema de refrigeración. La invención proporciona
la adición de un miembro de válvula operado eléctricamente situado
en el paso del orificio de admisión de una válvula de bloqueo de
expansión mecánica termostática para permitir el cierre del caudal
del refrigerante hasta el miembro de válvula de expansión operada
termostáticamente. En la práctica preferente, el operador eléctrico
es un solenoide electromagnético que está unido al extremo de la
válvula de bloqueo opuesta a la cápsula de presión del fluido
normalmente dispuesta para la operación termostática del miembro de
la válvula de expansión. La presente invención proporciona así una
simple modificación o adaptación de una existente válvula de
expansión mecánica operada termostáticamente para controlar el
caudal del refrigerante hasta un evaporador de un modo que permita
el cierre eléctrico a distancia de la válvula de expansión al nivel
de su orificio de admisión sin la necesidad de cambios de coste en
la fabricación de la válvula de expansión que requerirían onerosos
gastos de producción del utillaje. La aptitud para obtener el cierre
operado eléctricamente a distancia de una válvula de expansión del
refrigerante operada electrostáticamente es particularmente
apropiada para sistemas que emplean varios evaporadores en tanto en
cuanto el usuario puede cerrar a distancia convenientemente el
caudal del refrigerante hasta cualquiera de los evaporadores de
acuerdo con lo deseado.
El único dibujo de la invención es una vista en
sección transversal del ensamblaje de válvula de la presente
invención.
Con referencia al dibujo, el ensamblaje de
válvula se indica genéricamente con la referencia numeral 10 e
incluye un cuerpo o bloque de válvula 12 que tiene conformado en su
interior un paso de admisión de alta presión 14 y un paso de
descarga de presión reducida 16 y un paso de detección 18 del caudal
circulante.
Debe entenderse que tras la instalación de la
válvula 10 en un sistema de refrigeración, el paso de admisión 14 es
conectable a través de un conducto 20, indicado en línea de puntos
discontinua, que comunica con la descarga de un condensador 22 que
tiene su admisión conectada a través de un conducto 24, representado
en línea de puntos discontinua, hasta la descarga o salida de un
compresor 26. La admisión del compresor es conectable a través de un
conducto 28, representado en línea de puntos discontinua, que
comunica con el paso 18. El extremo de admisión del paso 18 es
conectado a través de un conducto 30, representado en línea de
puntos discontinua, que comunica con el orificio de descarga de un
evaporador 32. La admisión del evaporador está conectada a través de
un conducto 34, representado en línea de puntos discontinua, al paso
16 de descarga de la válvula.
El paso de admisión 14 del ensamblaje de válvula
10 comunica con un paso de transferencia 36 conformado en el cuerpo
12, paso de transferencia que comunica con una región anular 38
conformada entre un miembro de válvula en forma de copa invertida y
una cubierta o miembro guía tubular 42 alojada en un rebajo
conformado en el extremo superior del cuerpo 12 de la válvula. El
extremo del miembro tubular 42 está preferentemente conectado por
rosca en el cuerpo de la válvula para su retención en el mismo. El
miembro tubular 42 tiene un repliegue sinuoso 44 conformado en el
mismo, cuya superficie inferior cierra herméticamente con un anillo
de estancamiento resiliente 46 dispuesto en la superficie superior
del cuerpo 12. El miembro 40 de la válvula tiene un asiento 48 de la
válvula conformado en el extremo cerrado del mismo y que está
dispuesto para su contacto mediante un obturador resiliente o
miembro de válvula 50. El miembro de válvula resiliente 50 es
presionado hacia abajo contra un reborde 56 conformado en un
inducido amovible deslizante 52 mediante un contacto de presión o
miembro de alivio de la presión 58 que cierra un orificio central
del miembro 50 de la válvula y que a su vez es presionado hacia
abajo por el extremo inferior del muelle 60 que tiene su extremo
superior alineado con la pieza polo 54. El muelle 60 presiona así
al miembro 50 de la válvula y a el inducido 52 en dirección hacia
abajo de forma que el miembro 50 de la válvula está asentado sobre
el asiento 48 de la válvula.
El miembro tubular 42, que funciona como guía del
inducido amovible 52, tiene alojado sobre él una bobina 62 que tiene
arrollada sobre ella una espira de material conductor 64 que termina
en un par de terminales del conector eléctrico uno de los cuales se
ilustra y señala con la referencia numeral 66 y que está adaptado
para su conexión eléctrica exterior al mismo. La espira 64 y la
bobina 62 están rodeadas por un receptáculo o cubierta
electromagnética 68 que completa el circuito eléctrico alrededor de
la espira en cooperación con una arandela de retención 70 de
recogida del flujo que está fija en una pieza polo 54 mediante un
medio de sujeción adecuado, como por ejemplo el tornillo 72.
En funcionamiento, la válvula 50 está normalmente
en posición cerrada, como lo está el miembro de alivio de la presión
58. Tras la energización de la espira 64, la fuerza de atracción
magnética desplaza el inducido 52 hacia la pieza polo 54 haciendo
que el miembro 50 de la válvula se levante del asiento 48 de la
válvula permitiendo el flujo hacia la cámara interior 74 del miembro
40.
La cámara 74 comunica con un miembro de la
válvula en forma de bola 96 que es presionado por el muelle 98
retenido por un anillo exterior 100 alojado en el miembro 40 del
cuerpo de la válvula. El miembro de bola 96 de la válvula es
presionado contra un asiento 102 de la válvula conformado en el
cuerpo 12 y el asiento 102 de la válvula comunica con el paso de
descarga 16.
Un tirante 104 es guiado de forma deslizante
dentro del cuerpo de un taladro 106; y, el tirante 104 se extiende
atravesando el paso de detección 18 y la abertura 108 saliendo del
cuerpo y entrando en la cámara 110 del accionador termosensible
designado genéricamente con la referencia numeral 114 situado en la
cápsula 112. El tirante es accionado por un diafragma (no
representado) que forma una parte del accionador 114. La cápsula 112
encaja por rosca con el extremo del cuerpo de la válvula adyacente
al paso 18 resultando así unida al mismo, de la forma conocida en la
técnica.
En funcionamiento, el accionador termosensible
114 efectúa el desplazamiento del tirante 104 para hacer que la
abertura de la válvula 96 respecto del asiento 102 de la válvula
permita que el caudal fluya hasta el paso 16 de la forma bien
conocida en la técnica.
La presente invención proporciona así un sistema
para el cierre controlado a distancia del flujo de admisión de una
válvula de expansión operada termostáticamente y tiene particular
aplicación para válvulas de expansión operadas termostáticamente
empleadas para controlar el caudal del refrigerante en un sistema de
refrigeración o de aire acondicionado.
El ensamblaje de válvula de la presente invención
puede fabricarse mediante la modificación de una válvula de
termoexpansión existente del tipo fabricado para controlar el caudal
del refrigerante en sistemas de aire acondicionado para automóviles
para incluir un solenoide acoplado al bloque de la válvula en el
extremo opuesto al operador termosensible para controlar el
desplazamiento del miembro de expansión de la válvula del interior
del bloque. Una modificación similar puede llevarse a cabo para una
válvula de expansión operada termostáticamente que tenga su admisión
y descarga dispuestas en ángulo recto en el cuerpo de la válvula
proporcionando una abertura en el cuerpo de la válvula y acoplando
un operador y una válvula de solenoide con el inducido alineada con
el tirante de la válvula.
Aunque la presente invención se ha descrito
preferentemente con respecto a las formas de realización ilustradas,
debe entenderse que la invención es susceptible de modificaciones y
variaciones, quedando únicamente limitado su ámbito por las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Ensamblaje (10) de válvula de expansión
termostática con cierre de admisión integral operado eléctricamente
para su uso en el control del flujo del refrigerante, comprendiendo
dicho ensamblaje (10) de válvula:
- (a)
- una estructura que define un cuerpo (12) de la válvula que tiene un paso de admisión de alta presión (14), un primer asiento anular (102) de la válvula en dicho paso de admisión (14) y un paso de descarga (16) que comunica con dicho asiento (102) de la válvula y un paso de detección (18);
- (b)
- un primer obturador (96) de la válvula desplazable entre una primera posición de apertura y una posición de cierre de dicho primer asiento (102) de la válvula;
- (c)
- un medio termosensible, que incluye un miembro accionador (114), operativo en respuesta a los cambios de temperatura del flujo en dicho paso de detección (18) para desplazar dicho primer obturador (96) entre dichas primera y segunda posiciones;
- (d)
- un segundo asiento anular (48) de la válvula dispuesto en dicho paso de admisión (14) corriente arriba de y comunicando con dicho primer asiento anular (102) de la válvula, y un segundo obturador (50) desplazable desde una posición de apertura y una posición de cierre de dicho segundo asiento (48) de la válvula y bloqueando el flujo hacia dicho primer asiento (102) de la válvula; y,
- (e)
- un dispositivo accionado eléctricamente (52, 54, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72) operable tras de la energización para desplazar dicho segundo obturador (50) hasta dicha posición de apertura, caracterizado porque
dicho dispositivo accionado eléctricamente y
dicho segundo obturador (50) están dispuestos en un extremo de dicho
cuerpo (12) adyacente a dicho paso de admisión de alta presión (14)
comunicando dicho paso de admisión de alta presión (14) con una
región anular (38), un miembro en forma de copa (40) dispuesto en
dicha región anular (38), estando dicho segundo asiento (48) de la
válvula conformado en dicho miembro en forma de copa (40).
2. El ensamblaje (10) definido en la
reivindicación 1, en el que dicho dispositivo accionado
eléctricamente incluye un operador electromagnético.
3. El ensamblaje (10) definido en las
reivindicaciones 1 o 2, en el que dicho dispositivo accionado
eléctricamente incluye unos medios (60, 98) que presionan sobre
dichos primer y segundo obturadores (96, 50) hasta la posición
cerrada.
4. El ensamblaje (10) definido en una de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho dispositivo accionado
eléctricamente incluye una espira (64) de solenoide con un inducido
amovible (52), en el que el movimiento del inducido se alinea con el
movimiento de dicho miembro accionador termosensible (114).
5. El ensamblaje definido en una de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho dispositivo accionado
eléctricamente está dispuesto exteriormente a dicho cuerpo (12) de
la válvula.
6. El ensamblaje (10) definido en una de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho medio termosensible
está dispuesto en un extremo de dicho cuerpo (12) y dicho
dispositivo eléctricamente accionado está dispuesto en un extremo de
dicho cuerpo (12) opuesto a dicho extremo.
7. Un procedimiento para controlar eléctricamente
un suministro de refrigerante a una válvula de expansión
termostática (10), comprendiendo un cuerpo (12) de la válvula que
tiene una admisión de alta presión (14), una descarga de presión
reducida (16) y un miembro (96) de la válvula desplazado con
respecto a un orificio (102) de la válvula mediante un accionador
termosensible (114) para controlar el flujo desde la admisión (14) a
la descarga (16) que comprende:
- (a)
- disponer un obturador amovible (50) en la admisión corriente arriba del miembro amovible (96) de la válvula;
- (b)
- disponer un operador accionado eléctricamente (52, 53, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72) en el cuerpo (12) de la válvula y energizar el operador y desplazar el obturador (50) y abrir el suministro de refrigerante a dicho miembro (96) de la válvula;
caracterizado porque el procedimiento
comprende
- (c)
- disponer un miembro en forma de copa (40) en una región anular (38) en un extremo del cuerpo (12) de la válvula y comunicar la región anular (38) con dicha admisión de alta presión (14); y
- (d)
- conformar un asiento (48) de la válvula en dicho miembro en forma de copa (40) para dicho obturador (50).
8. El procedimiento definido en la reivindicación
7, en el que dicha etapa de energizar el operador incluye el
desplazamiento de forma electromagnética de dicho obturador
(50).
9. El procedimiento definido en las
reivindicaciones 7 u 8, en el que dicha etapa de disponer un
operador amovible incluye presionar dicho operador hasta la posición
cerrada.
10. El procedimiento definido en una de las
reivindicaciones 7 a 9, en el que dicha etapa de disponer un
operador accionado eléctricamente incluye acoplar el operador al
cuerpo (12) de la válvula en un extremo alejado de dicho accionador
termosensible (114).
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