ES2202843T3 - Valvula de solenoide. - Google Patents

Abstract

Válvula de solenoide (1) que comprende una bobina (2) que rodea una guía (3) para un núcleo (4) que se puede desplazar en la guía (3) por medio del magnetismo de la bobina (2) o por medio de un mecanismo de retorno (5), y un asiento de la válvula (6) que coopera con un elemento de cierre (7) para la apertura o cierre selectivos de una abertura de la válvula (8) a través del asiento de la válvula (6) controlado por el desplazamiento del núcleo (4). Cuando el elemento de cierre (7) es un dispositivo aparte del núcleo (4), activándose dicho elemento de cierre por el desplazamiento del núcleo (4) para realizar un movimiento oscilante alrededor de un punto de contacto con el asiento de la válvula (6), se obtiene una válvula de solenoide del tipo siempre abierta o siempre cerrada de construcción simplificada.

Description

Válvula de solenoide.

La invención se refiere a una válvula de solenoide de posición normalmente abierta, del tipo que se menciona en el preámbulo de la reivindicación 1.

En tales válvulas de solenoide, el miembro de cierre está normalmente integrado en la armadura, y consiste en una superficie de obturación insertada en la armadura, la cual, por medio de un muelle o resorte de retorno de armadura, se sitúa, en el estado de bobina sin corriente (no magnetizada), apoyada contra el asiento de la válvula, y, en el estado de bobina magnetizada, se empuja alejándose del asiento de la válvula, a fin de permitir que fluya un medio a través de la abertura de la válvula. Dicha válvula de solenoide, en la que el flujo del medio está interrumpido en situación de bobina sin corriente, se denomina válvula normalmente cerrada (N. C. -"Normally Closed"). En ciertas aplicaciones será ventajoso utilizar una válvula normalmente abierta (N. O. -"Normally Open"), cuya construcción, sin embargo, es por lo común de una naturaleza mucho más complicada.

La dirección o recorrido del flujo del medio más frecuentemente utilizada en las válvulas convencionales de la realización anteriormente descrita es hacia el interior del alojamiento de la válvula, pasando por el miembro de cierre, y saliendo hacia el exterior a través de la abertura de válvula situada en el asiento de la válvula. Esto proporciona una función de cierre segura, en la que la presión diferencial creciente actúa sobre el miembro de cierre presionándolo más fuertemente contra el asiento de la válvula. Sin embargo, si se invierte el sentido del flujo, se logra que, si la presión diferencial excede de un cierto valor, que viene determinado por el área de la abertura de la válvula y por la fuerza que actúa sobre el mecanismo de retorno, la presión desplace al miembro de cierre alejándolo del asiento de la válvula, lo que dejará al medio fluir a través de la válvula. En ciertos casos, esta función puede ser deseable como una función de seguridad de la válvula, si bien la presión a la que se abre la válvula viene determinada substancialmente de antemano por los requisitos de dimensionado para el mecanismo de retorno y la abertura de la válvula, determinados por la función de válvula de solenoide.

Se conoce del documento EP 0486945 A1 una válvula de posición normalmente cerrada. El miembro de cierre es una unidad independiente con respecto a la armadura. Al activarse, la armadura levanta al miembro de cierre y lo separa del asiento de la válvula por medio de una porción convexa de un miembro de empuje hacia arriba que está dispuesto dentro del asiento de la válvula. El miembro de empuje hacia arriba libera parcialmente al miembro de cierre del asiento de la válvula, de manera que puede reducirse la diferencia de presiones sobre el miembro de cierre y se facilita con ello la subsiguiente abertura de la válvula.

El documento DE 4201450 C1 describe una válvula magnética normalmente cerrada que tiene un miembro de cierre que se encuentra articulado unilateralmente a la armadura por medio de un miembro elástico. Durante un movimiento de apertura de la armadura, el miembro de cierre es levantado y separado parcialmente del asiento de la válvula, a fin de formar un espacio de separación a través del cual puede igualarse la diferencia de presiones.

El documento EP 0745797 A1 ilustra un conjunto de válvula pivotante en el cual se produce la inclinación o basculamiento de toda la armadura al comienzo de un movimiento de apertura. Puesto que el miembro de cierre se encuentra unido rígidamente a la armadura, el basculamiento de la armadura provoca el basculamiento del miembro de cierre con respecto al asiento de la válvula, de tal manera que el miembro de cierre se levanta parcialmente del asiento de la válvula.

El documento DE 2650394 A1 describe una válvula, y, en particular, una válvula magnética, que tiene un miembro de cierre que coopera con un asiento de válvula. El miembro de cierre está unido a la armadura a través de un acoplamiento asimétrico, de tal forma que, durante un movimiento de apertura de la armadura, el miembro de cierre es levantado únicamente por uno de los lados del asiento de la válvula.

El documento US 3.512.754 divulga un tapón de drenaje que está provisto de una bola que actúa como miembro de cierre. La bola se presiona contra un asiento de válvula por medio de un resorte de cierre. La bola puede ser levantada del asiento de la válvula por la acción de un miembro que tiene un extremo biselado, de tal manera que la bola no sólo es empujada, sino que también se hace girar. Este movimiento rotativo de la bola permite un cierto auto-limpiado del asiento de la válvula.

El documento FR 1.472.848 describe una válvula electromagnética que tiene un miembro de cierre que es levantado durante un movimiento de apertura de la armadura, de tal forma que el miembro de cierre es, en primer lugar, arrastrado hacia uno de los lados con el fin de formar un pequeño espacio de separación entre el asiento de la válvula y el miembro de cierre.

El documento DE 3811438 A1 ilustra una válvula que tiene un miembro de cierre que es presionado contra un asiento de válvula por medio de un resorte de cierre. El miembro de cierre está unido a uno de los extremos de una palanca de doble brazo, cuyo otro extremo es accionado por medio de un émbolo.

Basándose en este estado de la técnica, constituye el propósito de la presente invención proporcionar una válvula de solenoide normalmente abierta (N.O.) con una construcción simplificada. De acuerdo con la invención, esto se consigue por medio de las medidas establecidas en la parte caracterizadora de la reivindicación 1.

Realizar el miembro de cierre como una parte independiente con respecto a la armadura, siendo dicho miembro activado por el movimiento de la armadura de forma que realice un movimiento de basculamiento alrededor de un punto de contacto con el asiento de la válvula, permite una inversión del movimiento de la armadura, de tal forma que la válvula se convierta en una válvula normalmente abierta.

Realizaciones preferidas del asiento de válvula y del miembro de cierre para la generación de movimientos de rodadura y/o de basculamiento con deslizamiento del miembro de cierre sobre una superficie que rodea al asiento de la válvula aparecen desde la reivindicación 2 a la reivindicación 5.

Realizaciones y disposiciones preferidas del resorte de cierre para el miembro de cierre, que actúa sobre el miembro de cierre para establecer un cierre hermético contra el asiento de la válvula aparecen en las reivindicaciones 6 a 8. El resorte de cierre puede disponerse entre la armadura y el miembro de cierre, o bien, como se establece en las reivindicaciones 7 a 8, puede pasar a través de un ánima existente en la armadura y descansar contra el fondo de la guía de la armadura.

Preferiblemente, tal como se establece en las reivindicaciones 9 y 10, el movimiento de basculamiento se produce por medio de un borde sobresaliente dispuesto en la armadura o en el miembro de cierre, respectivamente, de tal manera que dicho borde hace que la armadura actúe sobre el miembro de cierre de una forma descentrada con respecto al centro del asiento de la válvula, fuera del diámetro del asiento de la válvula.

Esta acción descentrada puede producirse también, o complementarse, respectivamente, como se establece en la reivindicación 11, por una disposición asimétrica de la armadura con respecto al miembro de cierre.

Cuando se utiliza la válvula de solenoide que comprende un resorte de cierre destinado a empujar al miembro de cierre contra el asiento de válvula, en una aplicación en la cual el medio fluye al interior a través del asiento de la válvula, se consigue la función de seguridad anteriormente mencionada, proporcionando la construcción de acuerdo con la presente invención un grado adicional de libertad a la presión de apertura de la válvula de seguridad, la cual viene determinada por el área de la abertura de la válvula y por la fuerza del resorte de cierre, que pueden ser seleccionados prácticamente como se quiera.

En lo que sigue se describirá la invención en detalle por medio de ejemplos de realización proporcionados con referencia a los dibujos, los cuales muestran:

la Figura 1: una realización de acuerdo con la invención de una válvula de solenoide normalmente abierta y con la bobina activada, esto es, en el estado cerrado de la válvula,

la Figura 2: la válvula de solenoide de acuerdo con la Figura 1, en el estado abierto de la válvula,

las Figuras 3 y 4: muestran una realización alternativa de la válvula de solenoide de acuerdo con la invención, respectivamente con la bobina activada y con la bobina no activada,

las Figuras 5, 6 y 7 muestran detalles aumentados de diferentes realizaciones del asiento de válvula y del miembro de cierre, y

la Figura 8 muestra una realización del miembro de cierre, en la cual el miembro de cierre está provisto de un borde sobresaliente que actúa conjuntamente con la armadura.

La realización de una válvula de solenoide de acuerdo con la invención que se muestra en las Figuras 1 y 2 comprende una bobina 2, dispuesta alrededor de una guía de armadura 3 de una armadura 4, y un resorte 5 de retorno de armadura, de tal forma que la armadura 4 puede hacerse desplazar hacia el fondo 11 de la guía de armadura con la activación de la bobina, y hacia el asiento de válvula 6 con la desactivación de la bobina, conforme la armadura 4 es impulsada por el resorte 5 de retorno de armadura, el cual actúa sobre la armadura 4 con el fondo 11 de guía de armadura como referencia de presión. Además, la válvula de solenoide comprende un asiento de válvula 6 y un miembro de cierre 7, los cuales son presionados por un resorte de cierre 9 en el sentido hacia el asiento de válvula 6, de tal forma que cierren la abertura de válvula 8 del asiento de válvula 6 en el estado activado de la bobina. Cuando la armadura se libera de su posición activada que se muestra en la Figura 1 y se desplaza hacia la posición no activada que se muestra en la Figura 2, el borde sobresaliente 13 de la armadura actúa sobre el miembro de cierre con el fin de realizar un movimiento de basculamiento en torno al asiento de la válvula, el cual, en atención a este movimiento de basculamiento, se fabrica con una superficie redondeada. En la realización que se muestra en las Figuras 1 y 2, el resorte de cierre se dispone en el extremo de la armadura 4, situado de cara al asiento de válvula 6, de manera que el resorte de cierre se sirve de la armadura como referencia de presión. La acción sobre el miembro de cierre 7 ejercida por el resorte de cierre 9 varía, de esta forma, con la posición de la armadura 4.

Alternativamente, las Figuras 3 y 4 muestran una realización en la cual la mayor parte de los elementos se han fabricado como se muestra en las Figuras 1 y 2, y, por tanto, no se explican, si bien el resorte de cierre 9 del miembro de cierre 7 se ha dispuesto en un ánima o taladro pasante 10 practicado en la armadura 4, apoyándose el resorte de cierre 9 en una espiga 12, que está también dispuesta en el ánima pasante 10 de la armadura 4, de tal forma que la espiga 12 queda rodeada por el resorte de retorno 5 de la armadura 4, y la espiga 12 se apoya sobre el fondo de guía de armadura 11, de manera que la referencia de presión del resorte de cierre 9, a través de la espiga 12, es el fondo de guía de armadura 11. En el extremo anterior o frontal del resorte de cierre 9 que se muestra en las Figuras 3 y 4 se ha dispuesto una copa o capuchón 15, el cual se extiende dentro del ánima pasante 10 de la armadura 4, lo que da lugar a una fuerza elástica que actúa sobre el miembro de cierre 7, que está centrada con respecto al asiento de válvula 6.

La realización del asiento de válvula 6 y del miembro de cierre 7 que se representa esquemáticamente en la Figura 5 comprende un miembro de cierre plano 7, el cual, en la posición cerrada, se apoya sobre una superficie plana 16, que es vertical con respecto a la abertura de válvula 8 y se extiende hasta una cierta distancia radial desde la abertura de válvula 8. Para distancias radiales crecientes desde la abertura de válvula 8, la superficie plana 16 se transforma en una superficie de rodadura curva 17, con un radio de curvatura R_{1}, a continuación de lo cual la superficie de rodadura curva 17, para un diámetro aún mayor, se transforma en una superficie de apoyo 18 con forma de cono. Con esta realización, el movimiento basculante del miembro de cierre 7, que se produce al actuar la armadura 4 (no mostrada) sobre el miembro de cierre en la dirección de la flecha F, consistirá en un movimiento de rodadura del miembro de cierre 7 sobre la superficie de rodadura curva 17, y terminará al apoyarse el miembro de cierre 7 en la superficie de apoyo 18 con forma de cono.

En consecuencia, la realización del asiento de válvula 6 y del miembro de cierre 7 que se muestra en la Figura 6 se lleva a la práctica con un miembro de cierre plano 7, el cual establece un cierre hermético al moverse en dirección al asiento de válvula, que se produce a lo largo de una superficie de obturación 19 que tiene una curvatura de radio R_{2}, mientras que, en la Figura 5, el cierre hermético se produce a lo largo de la superficie plana 16. Como en la Figura 5, el incremento de la distancia radial desde la abertura de válvula 8 se traducirá en la transformación de la superficie de obturación 19 en una primera superficie cónica, la cual se transforma en una curvatura de radio R_{3} para una distancia radial mayor, después de lo cual el asiento de válvula 6 pasa a ser un cono diferente. También esta realización produce un movimiento de rodadura del miembro de cierre 7 con respecto al asiento de válvula 6 al actuar la armadura (no mostrada) en la dirección de la flecha F.

La Figura 7 esboza una realización del asiento de válvula 6 y del miembro de cierre 7 en la cual el asiento de válvula se configura con una superficie plana 23 y el miembro de cierre 7 se configura con una superficie 21 substancialmente con forma de bola, la cual puede bascular sobre la superficie plana 23 del asiento de válvula 6 cuando la armadura (no mostrada) actúa sobre el miembro de cierre 7 en la dirección de la flecha F.

La Figura 8 esboza una realización alternativa de la actuación asimétrica de la armadura 4 sobre el miembro de cierre 7, en la cual la asimetría de la acción se produce por medio de un borde sobresaliente situado en el miembro de cierre 7, contrariamente a las realizaciones que se muestran en las Figuras 1 a 4, en las cuales la asimetría se produce por un borde sobresaliente 13 situado en la armadura 4. Además, la Figura 8 muestra cómo la armadura 4 está dispuesta asimétricamente en relación con el asiento de válvula 6, lo que también contribuye a la producción de la acción asimétrica entre la armadura 4 y el miembro de cierre 7.

Las Figuras 5 a 8 no muestran un muelle o resorte de cierre 9 que actúe sobre el miembro de cierre 7 en el sentido de la posición cerrada, tal como se muestra en las Figuras 5 a 8, pero es obvio que puede disponerse dicho resorte entre el miembro de cierre 7 y la armadura 4, tal como se muestra en las Figuras 1 a 4.

Claims (12)

1. Una válvula de solenoide (1) de posición normalmente abierta, que comprende una bobina (2) que rodea a una guía (3) para una armadura (4), siendo la armadura (4) susceptible de desplazarse dentro de la guía (3) a través de la magnetización de la bobina (2), y por medio de un mecanismo de retorno (5), respectivamente, y un asiento de válvula (6), que actúa conjuntamente con un miembro de cierre (7) con el fin de abrir o cerrar selectivamente, bajo el control del movimiento de la armadura (4), una abertura de válvula (8) dispuesta a través del asiento de válvula (6), caracterizada por que el miembro de cierre (7) es, en relación con la armadura (4), una unidad independiente que es activada por el movimiento de la armadura (4) con el fin de realizar un movimiento basculante alrededor de un punto de contacto / unión con el asiento de válvula (6), contra una presión generada por un muelle o resorte de cierre (9).

2. Una válvula de solenoide de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el asiento de válvula (6) tiene una superficie redondeada alrededor de la cual bascula el miembro de cierre.

3. Una válvula de solenoide de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el asiento de válvula (6) se ha realizado con una primera superficie plana y circular (16), situada alrededor de la abertura de válvula (8), transformándose dicha superficie plana (16), a una distancia radial incrementada desde la abertura de la válvula, en una superficie de rodadura curva que tiene un radio de curvatura R_{1}, a continuación de lo cual la superficie de rodadura curva (18) pasa a ser una superficie de contacto (18) con forma de cono, a una distancia radial adicionalmente incrementada desde la abertura de válvula (8).

4. Una válvula de solenoide de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el asiento de válvula (6) se realiza con una superficie de obturación (19) que tiene un radio de curvatura R_{2}, la cual, a una distancia radial incrementada desde la abertura de válvula (8), se transforma en una superficie de rodadura curva (20) que tiene un radio de curvatura R_{3}.

5. Una válvula de solenoide de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que el asiento de válvula (6) se realiza con una superficie plana (23) y el miembro de cierre (7) se realiza con una superficie redondeada (21), particularmente con forma de bola, que rueda sobre la superficie plana (23) del asiento de válvula (6) durante el movimiento de basculamiento.

6. Una válvula de solenoide de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el resorte de cierre (9) se ha dispuesto entre la armadura (4) y el miembro de cierre (7), a fin de empujar al miembro de cierre (7) contra el asiento de válvula (6).

7. Una válvula de solenoide de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que se actúa centralmente sobre el miembro de cierre (7) por medio del resorte de cierre (9), el cual se extiende dentro de un taladro o ánima pasante (10) practicada en la armadura (4), siendo la referencia de presión del resorte de cierre (9) el fondo (11) de la guía de armadura.

8. Una válvula de solenoide de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada por que el resorte de cierre (9) se apoya sobre una espiga (12), la cual se extiende también dentro del ánima pasante (10) de la armadura (4), estando la espiga (12) rodeada por el resorte de retorno (5) de la armadura, y apoyándose tanto la espiga (12) como el resorte de retorno (5) de la armadura en el fondo (11) de la guía de armadura.

9. Una válvula de solenoide de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que la armadura (4) tiene un borde sobresaliente (13) que actúa conjuntamente con el miembro de cierre (7), siendo accionado el miembro de cierre (7) con su desviación con respecto al centro del asiento de válvula (6), fuera del diámetro del asiento de válvula.

10. Una válvula de solenoide de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que el miembro de cierre (7) tiene un borde sobresaliente (14) que actúa conjuntamente con la armadura (4), siendo accionado el miembro de cierre (7) con su desviación con respecto al centro del asiento de válvula, fuera del diámetro del asiento de válvula.

11. Una válvula de solenoide de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que la armadura (4) está dispuesta asimétricamente con respecto al miembro de cierre (7).

12. Un método para el uso de una válvula de solenoide de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado por que la válvula de solenoide (1) se conecta de tal forma que el medio fluye a su interior a través de la abertura de válvula (8), dispuesta en el asiento de válvula (6), actuando el miembro de cierre (7), en el estado cerrado, como una válvula de seguridad que libera el flujo del medio si la presión diferencial excede un valor determinado por el área de la abertura (8) del asiento de válvula y por la fuerza del resorte de cierre (9).