ES2231121T3

ES2231121T3 - Conjunto de valvula solenoide de enganche automatico y circuito de control.

Info

Publication number: ES2231121T3
Application number: ES00305601T
Authority: ES
Inventors: Eric P. Janssen; Thomas R. Jones
Original assignee: MAC Valves Inc
Current assignee: MAC Valves Inc
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2005-05-16
Anticipated expiration: 2020-07-03
Also published as: CN1188618C; MXPA00006591A; EP1065418B1; CN1506604A; US6129115A; ATE276468T1; AU743063B2; TW493052B; CA2313341C; AU4381600A; EP1344967A3; JP2001141100A; EP1344967A2; EP1065418A3; NZ505535A; DE60013705T2; KR100372252B1; DE60013705D1; KR20010029878A; CA2313341A1

Abstract

Conjunto (10) de válvula solenoide de enganche automático, comprendiendo dicho conjunto: un cuerpo (12) de válvula que tiene un orificio (16) de admisión de suministro de aire a presión, para comunicarse con una fuente de aire a presión, y al menos un orificio (18, 20) cilíndrico; un elemento (22) de válvula soportado en dicho cuerpo (12) de válvula a fin de ser móvil entre unas posiciones predeterminadas para dirigir selectivamente aire a presión desde dicho orificio (16) de admisión hasta dicho al menos un orificio (18, 20) cilíndrico; un elemento (46) de empuje para mover dicho elemento (22) de válvula en un sentido, y un conjunto (14) de solenoide para mover dicho elemento (22) de válvula en un sentido opuesto: incluyendo dicho conjunto (14) de solenoide un alojamiento (48) con una bobina (56) electromagnética soportada en el mismo, teniendo una pieza (74) ferromagnética de polo, fija, un conducto (82) que se extiende a través de la misma con un pasador (84) soportado con capacidad de movimiento en dicho conducto (82); un enganche (88) ferromagnético soportado por dicho alojamiento (48) y separado de dicha pieza (74) de polo; y un imán (90) permanente dispuesto entre dicho enganche (88) y dicha pieza (74) de polo.

Description

Conjunto de válvula solenoide de enganche automático y circuito de control.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a válvulas accionadas por solenoide, y más concretamente, a válvulas accionadas por solenoide de enganche automático y a circuitos de control para accionar las mismas.

2. Descripción de la técnica relacionada

Los solenoides son dispositivos electromecánicos bien conocidos utilizados para convertir energía eléctrica en energía mecánica, y particularmente, en un movimiento mecánico de carrera corta. Como tales, los solenoides se han empleado desde hace mucho para accionar válvulas en respuesta a una señal eléctrica. Por ejemplo, en la técnica relacionada se conoce el uso de un solenoide para empujar un elemento de válvula en un sentido contra la fuerza de empuje de un muelle de retorno. Cuando se desconecta la electricidad al solenoide, el muelle de retorno empuja el elemento de válvula de vuelta a su primera posición.

En ciertas aplicaciones, los elementos de válvula deben mantenerse de manera positiva en diferentes posiciones predeterminadas para controlar el caudal de fluidos, tal como el aire, a través de la válvula. Una realización empleada en la técnica relacionada para conseguir estos resultados elimina el muelle de retorno empleado para empujar el elemento de válvula hasta una ubicación específica y lo reemplaza por un segundo solenoide. El segundo solenoide se alimenta para mover de manera positiva el elemento de válvula hasta una posición predeterminada y mantenerlo ahí hasta que se desexcite el segundo solenoide y se excite el primer solenoide para mover el elemento de válvula de vuelta a la otra posición. Sin embargo, este enfoque adolece de la desventaja de que las válvulas accionadas por doble solenoide aumentan el tamaño, el peso, el coste y la complejidad de la válvula. Además, en el caso de las válvulas de tipo resorte, debe alimentarse al menos una bobina en todo momento para garantizar que el elemento de válvula quede asentado correctamente en la posición predeterminada. Un corte inesperado, accidental o incluso planificado de la electricidad al solenoide tiene como resultado una pérdida de control de la válvula. Adicionalmente, en las aplicaciones en las que la eficiencia del solenoide es de interés, tal como cuando existe una fuente limitada de energía eléctrica, los solenoides que deben alimentarse continuamente para mantener un elemento de válvula en una posición específica o las válvulas accionadas por doble solenoide son generalmente inaceptables.

Para reducir la energía disipada por el solenoide, y particularmente en aplicaciones en las que el solenoide debe retenerse en la posición accionada durante periodos de tiempo significativos, en la técnica relacionada se emplean mecanismos de enganche para mantener la producción mecánica del solenoide en una posición o la otra sin que se precise continuamente de electricidad al solenoide. Con este fin, los solenoides convencionales de enganche automático conocidos en la técnica relacionada emplean normalmente una pieza móvil de polo y un imán permanente fijo que están sometidos a un flujo electromagnético para empujar un elemento de válvula. Normalmente, la corriente que circula por la bobina en un sentido hace que la pieza de polo se aleje del imán permanente y que sea atraída hacia otro elemento estacionario en el solenoide, accionando así el elemento de válvula. A continuación, se desconecta la electricidad a la bobina, pero la fuerza magnética latente que actúa sobre la pieza móvil de polo hace que ésta permanezca magnéticamente atraída a la parte estacionaria del solenoide, o "enganchada" en su última posición.

Se emplean circuitos de control para invertir el sentido de la corriente a través de la bobina electromagnética, invirtiendo así el sentido del flujo electromagnético. Invertir el sentido de la corriente a través de la bobina invierte la "polaridad" de la pieza móvil de polo, lo que la impulsa en el sentido opuesto hacia el imán permanente, donde queda "enganchada" de nuevo tras desconectarse la electricidad al solenoide. Normalmente, el muelle de retorno queda libre entonces para empujar el elemento de válvula en el sentido opuesto. De esta manera, el elemento de válvula puede moverse hasta, y mantenerse en, cualquier posición predeterminada mediante el accionamiento del solenoide tras un impulso relativamente corto de corriente eléctrica a través de la bobina electromagnética.

La solicitud de patente francesa FR-A-1302616 describe una disposición de electroválvula en la que, cuando un interruptor conecta un primer terminal a la fase e de una fuente, una bobina se abastece con una corriente continua en un sentido y hace que la válvula haga contacto con un asiento, mientras que una segunda válvula está separada de su asiento, permitiendo así un flujo de fluido a través de una primera trayectoria de flujo de fluido. Se proporciona un imán, cuya imantación mantiene esta conexión tras haberse cortado el suministro de corriente. Si el interruptor se conecta a un segundo terminal y a la fase e de la fuente, a la bobina se le suministra una corriente continua de sentido opuesto, y se fuerza a un núcleo que comprende un imán permanente de vuelta hacia una placa, contra la que queda retenido sin la intervención de un empujador. El flujo de fluido se produce a través de una segunda trayectoria de flujo de fluido. Por tanto, el documento FR-A-1302616 proporciona una electroválvula que tiene dos posiciones estables, sin necesidad de un muelle de retorno. El movimiento de las primera y segunda válvulas en ambos sentidos es efectuado por un conjunto de solenoide.

Un objeto de la invención es mejorar el conjunto de válvula solenoide de enganche automático, y en especial el mecanismo de enganche. Un conjunto de válvula solenoide de enganche automático, comprendiendo dicho conjunto:

un cuerpo de válvula que tiene un orificio de admisión de suministro de aire a presión, para comunicarse con una fuente de aire a presión, y al menos un orificio cilíndrico;

un elemento de válvula apoyado en dicho cuerpo de válvula a fin de ser móvil entre unas posiciones predeterminadas para dirigir selectivamente aire a presión desde dicho orificio de admisión hasta dicho al menos un orificio cilíndrico;

un elemento de empuje para mover dicho elemento de válvula en un sentido, y un conjunto de solenoide para mover dicho elemento de válvula en un sentido opuesto:

incluyendo dicho conjunto de solenoide un alojamiento con una bobina electromagnética soportada en el mismo, teniendo una pieza ferromagnética de polo, fija, un conducto que se extiende a través de la misma con un pasador soportado con capacidad de movimiento en dicho conducto;

un enganche ferromagnético soportado por dicho alojamiento y separado de dicha pieza de polo; y

un imán permanente dispuesto entre dicho enganche y dicha pieza de polo, pudiendo dicho imán acercarse a dicha pieza de polo bajo la influencia de un flujo electromagnético generado por un impulso de corriente que fluye a través de dicha bobina, impulsando así dicho imán permanente contra dicho pasador para mover dicho elemento de válvula hasta una posición predeterminada, y pudiendo dicho imán permanente alejarse de dicha pieza de polo y acercarse a dicho enganche bajo la influencia de un flujo electromagnético generado por un impulso de corriente que fluye a través de dicha bobina en un sentido opuesto, en el que dicho elemento de empuje mueve dicho elemento de válvula hasta otra posición predeterminada, en el que se define un espacio entre dicho enganche y dicho imán permanente cuando dicho imán permanente se mueve hacia dicha pieza de polo, caracterizado porque dicho alojamiento del solenoide incluye un taladro roscado, estando dicho enganche montado de manera roscada a dicho alojamiento en dicho taladro, de manera que la posición de dicho enganche hacia y lejos de dicho imán permanente puede ajustarse, ajustándose así el tamaño de dicho espacio entre dicho enganche y dicho imán permanente cuando dicho imán se ha movido hacia dicha pieza de polo.

En una realización preferida de la presente invención, también puede incluirse un circuito para controlar un conjunto de válvula. Este circuito es necesario en aplicaciones en las que se requiera un aislamiento eléctrico de las los líneas de suministro de señales de control para evitar daños a los circuitos de control provocados por una señal de realimentación de polaridad inversa u otra señal transitoria. El circuito incluye un solenoide que tiene una bobina. La bobina tiene un primer extremo y un segundo extremo. El circuito también incluye un primer circuito de conmutación conectado eléctricamente a los primer y segundo extremos de la bobina para permitir el paso de una corriente a través de la misma en un primer sentido para mover el imán permanente contra el pasador en un primer sentido axial. El circuito incluye además un segundo circuito de conmutación conectado eléctricamente a los primer y segundo extremos de la bobina para permitir el paso de una corriente a través de la misma en un segundo sentido para mover el imán permanente lejos del pasador en un segundo sentido axial. Además, cuando cualquier circuito de conmutación está permitiendo que fluya corriente a través de la bobina, aísla eléctricamente una fuente de control negativo de la otra.

Además, el uso de un par de circuitos de conmutación conectados eléctricamente a la bobina tiene como resultado una caída de tensión relativamente baja a través del circuito cuando se compara con los circuitos convencionales conocidos en la técnica relacionada.

Breve descripción de los dibujos

Otras ventajas de la invención se apreciarán inmediatamente cuando se comprenda mejor la misma por referencia a la siguiente descripción detallada cuando se tome en conexión con los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva del conjunto de válvula solenoide de enganche automático de la presente invención;

la figura 2 es una vista lateral en corte transversal del conjunto de válvula solenoide de enganche automático que muestra el imán permanente enganchado a la pieza de polo;

la figura 3 es una vista lateral en corte transversal de un conjunto de válvula solenoide de enganche automático de la presente invención que muestra el imán permanente adyacente al enganche; y

la figura 4 ilustra el circuito eléctrico de control empleado para invertir el sentido de la corriente a través de la bobina.

Descripción detallada de la(s) realización(ones) preferida(s)

En las figuras 1 a 3 se indica de manera general en 10 un conjunto de válvula solenoide de enganche automático de la presente invención, donde se utilizan números similares para describir estructuras similares. El conjunto 10 de válvula solenoide incluye un cuerpo 12 de válvula y un conjunto 14 de solenoide montado en el cuerpo 12 de válvula. El cuerpo 12 de válvula incluye un orificio 16 de admisión de suministro de aire a presión para comunicarse con una fuente de aire a presión, y al menos un orificio 18, 20 cilíndrico. Un elemento 22 de válvula está soportado en el cuerpo 12 de válvula para ser móvil entre posiciones predeterminadas para dirigir selectivamente aire a presión desde el orificio 16 de admisión hasta al menos uno de los orificios 18, 20 cilíndricos.

Más concretamente, el cuerpo 12 de válvula tiene forma rectangular e incluye un taladro 24 de válvula, que se extiende axialmente a través del cuerpo 12 de válvula, que proporciona una comunicación fluida entre el conducto 16 de admisión de suministro de aire, un par de conductos 18, 20 cilíndricos y un par de orificios 26, 27 de escape. Tal como se muestra en los dibujos, el elemento de válvula es una válvula 22 de resorte que está soportada dentro del taladro 24 de válvula para un movimiento alternativo dentro del mismo para controlar el flujo de fluido a través del cuerpo 12 de válvula. El elemento 22 de válvula de resorte es preferiblemente un inserto de aluminio sobremoldeado y unido con caucho en zonas específicas del elemento 22 de válvula y rectificado hasta unas dimensiones específicas para formar unos elementos 30, 32, 34 de válvula. Los elementos 30, 32, 34 de válvula se acoplan en unos asientos 36, 38, 40, 41 de válvula adyacentes, presentados en el taladro 24 de válvula para sellar varios conductos de flujo cuando el elemento 22 de válvula oscila entre unas posiciones dentro del taladro 24 de válvula.

Un retenedor 42 con forma de copa está dispuesto de manera roscada en un extremo del taladro 24 de válvula. Un inserto 44 roscado está situado en el taladro 24 opuesto al retenedor 42. Un elemento 46 de empuje, tal como un muelle helicoidal de retorno, está colocado entre el retenedor 42 y un extremo del elemento 22 de válvula de resorte. El muelle 46 de retorno aplica una fuerza de empuje constante contra el elemento 22 de válvula de resorte y hacia la izquierda, tal como se observa en la figura 2. Por otra parte, el elemento 22 de válvula de resorte se acciona en el sentido opuesto, o hacia la derecha, tal como se observa en la figura 2, bajo la influencia del conjunto 14 de solenoide, tal como se describirá con más detalle más adelante. Tal como se ha descrito más arriba y mostrado en los dibujos, el conjunto de válvula emplea una válvula de cuatro vías. Sin embargo, aquellas personas con una destreza normal en la técnica apreciarán que la presente invención, tal como se describe y reivindica aquí, también puede utilizarse con válvulas accionadas por solenoide de dos vías, tres vías o de cualquier otro tipo.

El conjunto 14 de solenoide incluye un alojamiento, indicado de manera general en 48. El alojamiento 48 incluye una placa 50 de polo que hace tope con el cuerpo 12 de válvula, una cubierta 52 dispuesta opuesta a la placa 50 de polo, y un cartucho 54 o armazón del solenoide que se extiende entre las mismas. El armazón 54 soporta una bobina 56 que incluye un hilo 58 conductor arrollado convencionalmente alrededor de un carrete 60. El hilo 58 conductor está conectado a una fuente de corriente eléctrica a través de unos cables, indicados de manera general en 62. Los cables 62 están soportados en la cubierta 52 e incluyen unas clavijas 64 conductoras, unos contactos 66 eléctricos y unos hilos 68 conductores. Los hilos 68 conductores están conectados en funcionamiento a la fuente de corriente eléctrica. El sentido de la corriente a través de la bobina 56, y por tanto el sentido de la fuerza electromagnética generada por la misma, está controlado por un circuito de control, indicado de manera general en 70 en la figura 4, tal como se describirá con mayor detalle más adelante. Una placa 55 superior está montada adyacente al carrete 60 y entre una parte del armazón 54 y la cubierta 52.

La placa 50 de polo incluye una abertura 72 que se extiende a través de la misma. El conjunto 14 de solenoide incluye además una pieza 74 ferromagnética de polo que tiene un parte 78 escalonada con una superficie en sección transversal más pequeña que el resto de la pieza 74 de polo. La parte 78 escalonada está alojada en la abertura 72 de la placa 50 de polo para fijar mecánicamente la pieza 74 de polo a la placa 50 de polo. Una pieza 80 delgada de acero inoxidable no magnético cierra la pieza 74 de polo opuesta a la placa 50 de polo. Un conducto 82 situado en el centro se extiende a través de la pieza 74 de polo. Un pasador 84 está soportado con capacidad de movimiento en el conducto 82.

La cubierta 52 del alojamiento 48 del solenoide incluye un taladro 86 roscado. Un enganche 88 ferromagnético está montado de manera roscada al alojamiento 48 del solenoide en el taladro 86, pero separada de la pieza 74 de polo. El enganche 88 está hecho de hierro, pero puede estar hecho de cualquier material ferromagnético. Un imán 90 permanente está dispuesto entre el enganche 88 y la pieza 74 de polo. Un casquillo 92 guía el imán 90 dentro del carrete 60. El imán 90 permanente puede acercarse a la pieza 74 de polo bajo la influencia de un flujo electromagnético generado por un impulso de corriente que fluye a través de la bobina 56 en un sentido. Este flujo impulsa el imán 90 permanente contra el pasador 84 para mover el elemento 22 de válvula hasta una posición predeterminada. Además, el imán 90 permanente puede alejarse de la pieza 74 de polo y acercarse al enganche 88 bajo la influencia de un flujo electromagnético de sentido opuesto generado por un impulso de corriente que fluye a través de la bobina 56 en el sentido opuesto. Cuando esto ocurre, el elemento 46 de empuje mueve el elemento 22 de válvula hasta otra posición predeterminada, por ejemplo, hacia la izquierda, tal como se muestra en la figura 3.

Con este fin, el pasador 84 presenta una cabeza 94 agrandada que está dispuesta adyacente a un extremo del elemento 22 de válvula de resorte para hacer contacto con él cuando el imán 90 permanente haga contacto con el pasador 84. Además, la cabeza 94 agrandada del pasador 84 limita el movimiento del pasador 84 dentro del conducto 82 de la pieza 74 de polo, bajo la influencia del elemento 46 de empuje a través del elemento 22 de válvula cuando el imán 90 permanente se ha movido hacia el enganche 88. El movimiento limitado del pasador 84 presenta un espacio 96 entre el imán 90 permanente y la pieza 74 de polo, tal como se muestra en la figura 3.

Tal como se ilustra en la figura 2, un espacio 102 está definido entre el enganche 88 y el imán 90 permanente cuando el imán permanente se mueve hacia la pieza 74 de polo. Además, la posición del enganche 88 hacia y lejos del imán 90 permanente puede ajustarse ajustando la posición del enganche 88 roscado dentro del taladro 86 roscado en la cubierta 52. Por consiguiente, puede ajustarse el tamaño del espacio 102 entre el enganche 88 y el imán 90 permanente cuando el imán permanente se ha movido hacia la pieza 74 de polo. De esta manera, la fuerza de atracción entre el enganche 88 y el imán 90 permanente puede modularse.

El imán 90 permanente puede ser de cualquier tipo adecuado, pero preferiblemente es un imán de tierras raras de neodimio-hierro-boro. El imán 90 permanente define unos polos norte y sur en unos extremos opuestos del mismo, tal como se indica en las figuras. Sin embargo, aquellas personas con una pericia normal en la técnica apreciarán que los polos pueden invertirse. Una cubierta 98 protectora está unida al polo norte, y una cubierta 100 protectora está unida al polo sur. Estas cubiertas 98, 100 protegen el imán 90 permanente cuando se cicla hacia la pieza 74 de polo y hacia el enganche 88.

Con referencia a la figura 4, se muestra un circuito, indicado de manera generalmente en 70, para controlar el conjunto 10 de válvula solenoide de enganche automático. El circuito 70 incluye un solenoide 14 que tiene una bobina 56 y un imán 90 permanente. Los cables 62 eléctricos de la bobina 56 se extienden fuera de un primer extremo 150 y de un segundo extremo 152 del solenoide 14. Una corriente se desplaza a través de la bobina 56 por el cable 62 en cualquier extremo 150, 152. El sentido de la corriente cuando pasa a través de los extremos 150, 152 determina si se empujará el imán 90 permanente en un primer sentido axial o en un segundo sentido axial opuesto al del primer sentido axial.

Un primer circuito 154 de conmutación y un segundo circuito 156 de conmutación están conectados al primer extremo 150 del solenoide 14. El primer circuito 154 de conmutación permite el flujo de corriente a través del solenoide 14 en un sentido, y el segundo circuito 156 de conmutación permite el flujo de corriente a través del solenoide 14 en un segundo sentido, opuesto en sentido al del primer sentido.

El primer circuito 154 de conmutación incluye un primer transistor 158 y un segundo transistor 160. En la realización mostrada en la figura 4, el primer transistor 158 es un transistor bipolar de unión pnp. El segundo transistor 160 es un transistor MOSFET. Las razones para usar dos tipos diferentes de transistores son reducir la caída global de tensión a través de los transistores 158, 160, así como reducir los requisitos de empuje. Una base 162 del primer transistor 160 está conectada a una puerta 164 del segundo transistor 160 a través de una resistencia 166. La puerta 164 del segundo transistor 160 también está conectada a un drenador 168 del segundo transistor 160 a través de una resistencia 170. El drenador 168 y la resistencia 170 también están conectadas a una fuente 172 de control de entrada negativa. La fuente 172 de control de entrada negativa proporciona la entrada necesaria para determinar si el conjunto 10 de válvula de enganche automático ha de forzarse en el sentido proporcionado en el primer circuito 154 de conmutación. Un colector 174 del primer transistor 178 está conectado al primer extremo 150 del solenoide 14, y una fuente 176 del segundo transistor 160 está conectada al segundo extremo 152 del solenoide 14. Un emisor 178 del primer transistor 158 está conectado a la fuente de alimentación, de 24 voltios en esta realización.

El segundo circuito 156 de conmutación refleja el primer circuito de conmutación ya que incluye un tercer transistor 180 y un cuarto transistor 182. Las diferencias son que el tercer transistor 180 es un transistor bipolar de unión con su colector 184 conectado eléctricamente al segundo extremo 152 del solenoide 14 y que el cuarto transistor 182 es un transistor MOSFET con su fuente 186 conectada eléctricamente al primer extremo 150 del solenoide 14. Una resistencia 188 está conectada entre la puerta 190 del cuarto transistor 182 y la base 192 del tercer transistor 180. Otra resistencia 194 está conectada entre la puerta 90, la resistencia 188 y el drenador 196 del cuarto transistor 182. La resistencia 194 y el drenador 196 están conectados también a una fuente 198 de control de entrada negativa que proporciona una entrada para conmutar el conjunto 10 de válvula de enganche automático en el sentido opuesto al de la entrada 172 negativa. El solenoide 14 recibe electricidad a través del emisor 200 del tercer transistor 180, el cual está directamente conectado a la fuente de alimentación.

Un diodo 202 LED rojo y un diodo 204 LED verde están conectados al primer extremo 150 y al segundo extremo 152 del solenoide 14. Estos diodos 202, 204 LED están conectados en sentidos opuestos, de manera que el diodo 202 LED rojo emitirá luz cuando el solenoide 14 se active en un sentido y el diodo 204 LED verde emitirá luz cuando el solenoide 14 se active en el sentido opuesto. Esto le permite a un operario ver el conjunto 10 y saber en que modo debería estar funcionando el conjunto 10 de válvula de enganche automático.

Funcionamiento

En funcionamiento, se hacer circular una corriente a través de la bobina 56 en un sentido, lo que genera un flujo electromagnético. El flujo electromagnético polariza la pieza 74 de polo, atrayendo el imán 90 permanente. Por tanto, el imán 90 permanente móvil se impulsa hacia la pieza 74 de polo a través del espacio 96 y se acopla al pasador 84, tal como se muestra en la figura 2. Esto impulsa el pasador 84 hacia la derecha, lo que también mueve la válvula 22 de resorte hacia la derecha y contra la fuerza de empuje del muelle 46 helicoidal.

A continuación, se desconecta la electricidad a la bobina 56. Sin embargo, el imán 90 permanente permanece en su posición mostrada en la figura 2 y queda "enganchado" a la pieza 74 de polo debido a las fuerzas de atracción residuales que permanecen incluso en la ausencia de un flujo electromagnético. En esta disposición, el elemento 30 de válvula se sella de manera cooperativa con el asiento 36 de válvula, y el elemento 32 de válvula se sella de manera cooperativa con el asiento 40 de válvula. A la inversa, el elemento 32 de válvula está abierto con respecto al asiento 38 de válvula, y el elemento 34 de válvula está abierto con respecto al asiento 41 de válvula.

Con el elemento 22 de válvula desplazado a la derecha tal como se ha descrito más arriba y mostrado en la figura 2, el aire a presión que fluye al interior del cuerpo 12 de válvula a través del orificio 16 de admisión, pasa el elemento 32 de válvula y el asiento 38 de válvula, fluye a través del taladro 24 de válvula y fuera del conducto 18 cilíndrico. Al mismo tiempo, el aire se expulsa del conducto 20 cilíndrico, más allá del elemento 34 de válvula y el asiento 41 de válvula y fuera del cuerpo 12 de válvula, a través del orificio 27 de escape. El orificio 26 de escape está cerrado herméticamente por el elemento 30 de válvula y el asiento 36 de válvula.

El elemento 22 de válvula permanece en esta disposición hasta que se hace circular una corriente de nuevo a través de la bobina 56 en un sentido opuesto. Esto produce un flujo electromagnético en un sentido opuesto al primer flujo descrito más arriba. El flujo magnético dirigido en sentido opuesto cambia la polaridad de la pieza 74 de polo, que actúa para repeler el imán 90 permanente. Por tanto, el imán 90 permanente se aleja de la pieza 74 de polo y se acerca al enganche 88, cerrando así el espacio 102 entre los mismos. El muelle 46 helicoidal empuja el elemento 22 de válvula hacia la izquierda, tal como se muestra en la figura 3. El pasador 84 también se desplaza hacia la izquierda bajo la influencia de esta fuerza de empuje que actúa a través del elemento 22 de válvula. A continuación, se desconecta la corriente a la bobina 56. Sin embargo, el imán 90 permanente permanece en la posición mostrada en la figura 3 y queda "enganchado" al enganche 88 debido a las fuerzas de atracción residuales que permanecen incluso en la ausencia de un flujo electromagnético.

En esta disposición, el elemento 32 de válvula se sella de manera cooperativa con el asiento 38 de válvula, y el elemento 34 de válvula se sella de manera cooperativa con el asiento 41 de válvula. A la inversa, el elemento 32 de válvula está abierto con respecto al asiento 40 de válvula, y el elemento 30 de válvula está abierto con respecto al asiento 36 de válvula.

Con el elemento 22 de válvula desplazado a la izquierda tal como se ha descrito más arriba y mostrado en la figura 3, el aire a presión que fluye al interior del cuerpo 12 de válvula a través del orificio 16 de admisión, pasa el elemento 32 de válvula y el asiento 40 de válvula, fluye a través del taladro 24 de válvula y luego fuera del conducto 20 cilíndrico. Al mismo tiempo, el aire se expulsa del conducto 18 cilíndrico, más allá del elemento 30 de válvula y el asiento 36 de válvula y luego fuera del cuerpo 12 de válvula, a través del orificio 26 de escape. El orificio 27 de escape está cerrado herméticamente por el elemento 34 de válvula y el asiento 41 de válvula. El elemento 22 de válvula permanece en esta disposición hasta que se hace circular una corriente de nuevo a través de la bobina 56 en un sentido opuesto. El elemento 22 de válvula se desplaza entonces de vuelta hacia la derecha, tal como se muestra en la figura 2 y se ha descrito más arriba.

Además, se emplea un par de circuitos de conmutación para controlar el sentido de la corriente a la bobina y para aislar eléctricamente una fuente de control de entrada negativa de la otra fuente de control de entrada negativa. Esto evita eficazmente los daños a los circuitos de control ocasionados por una señal de realimentación de polaridad inversa u otra señal transitoria. Los circuitos de conmutación de la presente invención proporcionan una caída de tensión relativamente baja a través del circuito cuando se compara con los circuitos convencionales conocidos en la técnica relacionada. Por consiguiente, el conjunto de válvula solenoide de enganche automático de la presente invención facilita un coste y tamaño reducidos en un conjunto de válvula de acción rápida que tenga aptitudes de enganche automático.

La invención se ha descrito de una manera ilustrativa. Debe entenderse que se pretende que la terminología que se ha utilizado tenga la naturaleza de términos descriptivos en lugar de limitativos.

En vista de las enseñanzas anteriores, son posibles muchas modificaciones y variaciones de la invención. Por tanto, la invención puede ponerse en práctica de una manera distinta a la descrita específicamente, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Conjunto (10) de válvula solenoide de enganche automático, comprendiendo dicho conjunto:

un cuerpo (12) de válvula que tiene un orificio (16) de admisión de suministro de aire a presión, para comunicarse con una fuente de aire a presión, y al menos un orificio (18, 20) cilíndrico;

un elemento (22) de válvula soportado en dicho cuerpo (12) de válvula a fin de ser móvil entre unas posiciones predeterminadas para dirigir selectivamente aire a presión desde dicho orificio (16) de admisión hasta dicho al menos un orificio (18, 20) cilíndrico;

un elemento (46) de empuje para mover dicho elemento (22) de válvula en un sentido, y un conjunto (14) de solenoide para mover dicho elemento (22) de válvula en un sentido opuesto:

incluyendo dicho conjunto (14) de solenoide un alojamiento (48) con una bobina (56) electromagnética soportada en el mismo, teniendo una pieza (74) ferromagnética de polo, fija, un conducto (82) que se extiende a través de la misma con un pasador (84) soportado con capacidad de movimiento en dicho conducto (82);

un enganche (88) ferromagnético soportado por dicho alojamiento (48) y separado de dicha pieza (74) de polo; y

un imán (90) permanente dispuesto entre dicho enganche (88) y dicha pieza (74) de polo, pudiendo dicho imán (90) acercarse a dicha pieza (74) de polo bajo la influencia de un flujo electromagnético generado por un impulso de corriente que fluya a través de dicha bobina (56), impulsando así dicho imán (90) permanente contra dicho pasador (84) para mover dicho elemento (22) de válvula hasta una posición predeterminada, y pudiendo dicho imán (90) permanente alejarse de dicha pieza (74) de polo y acercarse a dicho enganche (88) bajo la influencia de un flujo electromagnético generado por un impulso de corriente que fluye a través de dicha bobina (56) en un sentido opuesto, en el que dicho elemento (46) de empuje mueve dicho elemento (22) de válvula hasta otra posición predeterminada, en el que un espacio (102) está definido entre dicho enganche (88) y dicho imán (90) permanente cuando dicho imán (90) permanente se mueve hacia dicha pieza (74) de polo, caracterizado porque dicho alojamiento (48) del solenoide incluye un taladro (86) roscado, estando dicho enganche (88) montado de manera roscada a dicho alojamiento (48) en dicho taladro (86), de manera que la posición de dicho enganche (88) hacia y lejos de dicho imán (90) permanente pueda ajustarse, ajustándose así el tamaño de dicho espacio (102) entre dicho enganche (88) y dicho imán (90) permanente cuando dicho imán (90) se ha movido hacia dicha pieza (74) de polo.

2. Conjunto (10) según la reivindicación 1, que incluye un taladro (24) de válvula que se extiende axialmente dentro de dicho cuerpo (12) de válvula, y en el que dicho elemento de válvula comprende un elemento (22) de válvula de resorte móvil entre unas posiciones predeterminadas dentro de dicho taladro (24) de válvula para dirigir selectivamente aire a presión desde dicho orificio (16) de admisión hasta dicho al menos un orificio (18, 20) cilíndrico.

3. Conjunto (10) según la reivindicación 2, que comprende además un retenedor (42) dispuesto en un extremo de dicho taladro (24) y en el que dicho elemento (46) de empuje comprende un muelle de retorno colocado entre dicho retenedor (42) y un extremo de dicho elemento (22) de válvula de resorte para mover dicho elemento (22) de válvula de resorte en dicho un sentido.

4. Conjunto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho pasador (84) presenta una cabeza (94) agrandada que está dispuesta adyacente al elemento (22) de válvula de resorte para hacer contacto con el mismo cuando dicho imán (90) permanente haga contacto con dicho pasador (84).

5. Conjunto (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho conjunto incluye un carrete (60), incluyendo dicha bobina (56) un hilo (58) conductor arrollado alrededor de dicho carrete (60), conectado dicho hilo (58) a una fuente de corriente eléctrica.

6. Conjunto (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho imán (90) permanente define unos polos norte y sur en unos extremos opuestos del mismo, cubriendo una cubierta (98) protectora dicho polo norte y cubriendo una cubierta (100) protectora dicho polo sur para proteger dicho imán (90) permanente cuando se acerca a dicha pieza (74) de polo y a dicho enganche (88).

7. Conjunto (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho alojamiento (48) del solenoide incluye una placa (50) de polo que hace tope con dicho cuerpo (12) de válvula, una cubierta (52) dispuesta opuesta a dicha placa (50) de polo, y un armazón (54) del solenoide que se extiende entre las mismas y dispuesto alrededor de dicha bobina (56).

8. Conjunto (10) según la reivindicación 7, en el que dicha placa 50 de polo incluye una abertura (72) que se extiende a través de la misma, incluyendo dicha pieza (74) de polo un cuerpo y una parte (78) escalonada con una superficie en sección transversal más pequeña que dicho cuerpo, estando dicha parte (78) escalonada alojada en dicha abertura (72) de dicha placa (50) de polo para fijar mecánicamente dicha pieza (74) de polo a dicha placa (50) de polo.

9. Conjunto (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que incluye un primer circuito (154) de conmutación conectado eléctricamente a unos primer y segundo extremos de dicha bobina (56) para permitir el paso de una corriente a través de la misma en un primer sentido para mover dicho imán (90) permanente en un primer sentido axial, y un segundo circuito (156) de conmutación conectado eléctricamente a dichos primer y segundo extremos de dicha bobina (56) para permitir el paso de una corriente a través de la misma en un segundo sentido para mover dicho imán (90) permanente en un segundo sentido axial.

10. Conjunto (10) según la reivindicación 9, en el que dicho primer circuito (154) de conmutación incluye un primer transistor (158) conectado a dicho primer extremo, y un segundo transistor (160) conectado a dicho segundo extremo; y opcionalmente, en el que dicho segundo circuito (156) de conmutación incluye un tercer transistor (180) conectado a dicho primer extremo, y un cuarto transistor (182) conectado a dicho segundo extremo; y opcionalmente, en el que dichos primer y tercer transistores (158, 180) son transistores bipolares de unión y dichos segundo y cuarto transistores (160, 182) son transistores MOSFET.