ES2290636T3 - Valvula doble controlada dinamicamente, con memorizacion de estados de la valvula. - Google Patents
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Abstract
Sistema de válvula de control, que comprende: un cuerpo envolvente (11) que define un orificio de entrada (12) que conduce hacia una cámara de entrada (13), una salida (14) y un escape (16), estando adaptado dicho orificio de entrada (12) para recibir fluido a presión; una primera válvula móvil (18) que incluye una primera válvula de escape, de asiento, (21) y una primera válvula de admisión, de asiento, (24), en la que dicha primera válvula de escape, de asiento, (21) puede moverse entre una posición abierta para conectar dicha salida (14) a dicho escape (16) y una posición cerrada para aislar dicha salida (14) de dicho escape (16), en la que dicha primera válvula de admisión, de asiento, (24) puede moverse entre una posición abierta para conectar dicha salida (14) a dicha cámara de entrada (13) y una posición cerrada para aislar dicha salida (14) de dicha cámara de entrada (13), en la que dicha primera válvula móvil (18) puede moverse hasta una posición de accionamiento, una posición desactivada y una posición intermedia, en la que dicha posición de accionamiento comprende dicha primera válvula de admisión, de asiento, (24) en su posición abierta y dicha primera válvula de escape, de asiento, (21) en su posición cerrada, en la que dicha posición desactivada comprende dicha primera válvula de admisión, de asiento, (24) en su posición cerrada y dicha primera válvula de escape, de asiento, (21) en su posición abierta, y en la que dicha posición intermedia comprende dicha primera válvula de admisión, de asiento, (24) y dicha primera válvula de escape, de asiento, (21) abiertas ambas como mínimo parcialmente; una segunda válvula móvil (20) que incluye una segunda válvula de escape, de asiento, (46) y una segunda válvula de admisión, de asiento, (50), en la que dicha segunda válvula de escape, de asiento, (46) puede moverse entre una posición abierta para conectar dicha salida (14) a dicho escape (16) y una posición cerrada para aislar dicha salida (14) de dicho escape (16), en la que dicha segunda válvula de admisión, de asiento, (50) puede moverse entre una posición abierta para conectar dicha salida (14) a dicha cámara de entrada (13) y una posición cerrada para aislar dicha salida (14) de dicha cámara de entrada (13), en la que dicha segunda válvula móvil (20) puede moverse hasta una posición de accionamiento, una posición desactivada y una posición intermedia, en la que dicha posición de accionamiento comprende dicha segunda válvula de admisión, de asiento, (50) en su posición abierta y dicha segunda válvula de escape, de asiento, (46) en su posición cerrada, en la que dicha posición desactivada comprende dicha segunda válvula de admisión, de asiento, (50) en su posición cerrada y dicha segunda válvula de escape, de asiento, (46) en su posición abierta, y en la que dicha posición intermedia comprende dicha segunda válvula de admisión, de asiento, (50) y dicha segunda válvula de escape, de asiento, (46) abiertas ambas como mínimo parcialmente; una primera y segunda cámaras cruzadas (28, 54) en comunicación con dichas segunda (50) y primera (24) válvulas de admisión, de asiento, respectivamente; un primer y segundo limitadores de flujo (25, 51) que conectan dicha cámara de entrada (13) a dichas primera (28) y segunda (54) cámaras cruzadas, respectivamente; y una primera y segunda válvulas piloto (76, 83) dispuestas en un extremo de dichas primera (18) y segunda (20) válvulas móviles, respectivamente, para forzar de manera selectiva dichas primera (18) y segunda (20) válvulas móviles hacia dichas posiciones de accionamiento respectivas, caracterizado porque cuando una de dichas primeras válvulas (18) y segundas válvulas (20) están en dicha posición desactivada y dicho fluido a presión es retirado de dicho orificio de entrada (12), no actúa sustancialmente ninguna fuerza neta sobre dicha válvula (18, 20) y la misma se mantiene en dicha posición desactivada, y cuando dicho fluido a presión se restablece en dicho orificio de entrada (12), dicha válvula (18, 20) es forzada hacia dicha posición desactivada en respuesta a la presión provocada por la circulación de fluido hacia una cámara cruzada correspondiente (28, 54) a través de un limitador de flujo respectivo (25, 51).
Description
Válvula doble controlada dinámicamente, con
memorización de estados de la válvula.
La presente invención se refiere de manera
general a válvulas de control y, de manera más específica, a una
válvula doble para controlar un flujo individual de fluido a presión
en respuesta a la activación simultánea de un par de conmutadores
de control.
Máquinas herramienta de varios tipos funcionan
mediante un sistema de válvulas que interactúa con un conjunto de
embrague y/o freno controlado de manera neumática. Por motivos de
seguridad, las válvulas de control que se utilizan para accionar
estas máquinas herramienta requieren que el operario active dos
conmutadores de control separados de manera sustancialmente
simultánea para asegurar que las manos del operario se encuentran
alejadas de los componentes en movimiento de la máquina herramienta
cuando se inicia un ciclo de funcionamiento. Normalmente, un
circuito electrónico que reacciona a los dos conmutadores de control
genera una señal de control piloto que se aplica a las válvulas
piloto para conmutar el circuito de fluido principal de la válvula,
a efectos de controlar el suministro de aire comprimido (u otro
fluido) hacia la máquina herramienta para la realización de su
ciclo de funcio-
namiento.
namiento.
Se han desarrollado válvulas dobles que
funcionan en paralelo en un cuerpo de válvula para asegurar que no
pueda producirse una repetición o sobrecarga en un ciclo de
funcionamiento de una máquina herramienta a causa de un mal
funcionamiento de una válvula individual (por ejemplo, una válvula
que queda bloqueada en posición de accionamiento). Por lo tanto, si
una válvula no se desactiva en el instante adecuado, la válvula
doble adopta una configuración que desvía la fuente de aire
comprimido de la máquina herramienta. Una válvula doble se muestra,
por ejemplo, en la patente de Estados Unidos 6.478.049, concedida a
Bento y otros, que se incorpora como referencia en la presente
memoria a todos los efectos.
Además de disponer una protección contra la
repetición o sobrecarga de la máquina herramienta, resulta deseable
controlar la válvula doble para detectar una válvula con fallos y
para evitar el inicio de un nuevo ciclo de funcionamiento de la
máquina herramienta. Por lo tanto, en los sistemas de la técnica
anterior se ha utilizado una válvula doble que adopta una
configuración de bloqueo cuando una válvula individual se encuentra
en un estado de fallo, de modo que la válvula doble no puede ser
accionada nuevamente hasta que ha sido reiniciada de manera
intencionada para deshacer el estado de fallo.
De manera más específica, un conjunto de válvula
doble incluye dos válvulas piloto controladas electromagnéticamente.
Habitualmente, las válvulas piloto están normalmente cerradas. El
conjunto de válvula doble incluye dos válvulas móviles, cada una
con una válvula correspondiente de escape, de asiento, entre el
orificio de salida y el orificio de escape de la válvula doble y
una válvula correspondiente de admisión, de asiento, entre el
orificio de salida y el orificio de entrada de la válvula doble.
Cuando las válvulas piloto están normalmente cerradas, las válvulas
de escape, de asiento, están normalmente abiertas y las válvulas de
admisión, de asiento, están normalmente cerradas. Cada una de las
válvulas piloto se mueve hacia una posición de accionamiento en
respuesta a una señal de control eléctrica desde un conmutador
respectivo controlado por el operario, lo que normalmente provoca
que las válvulas de escape, de asiento, se cierren y las válvulas de
admisión, de asiento, se abran. Siempre que 1) una válvula no se
desactiva de manera adecuada, 2) una válvula falla al ser accionada,
o 3) las válvulas piloto son accionadas o desactivadas de manera no
simultánea, como mínimo una válvula queda bloqueada en una posición
de fallo, en la que su válvula de escape, de asiento, no puede
cerrarse (evitando de este modo un aumento de presión en la
salida).
En condiciones normales de funcionamiento, la
entrada a la válvula doble aloja una fuente continua de fluido a
presión. No obstante, la fuente se desactiva periódicamente (por
ejemplo, durante su mantenimiento o al final de un ciclo de
trabajo). Cuando el fluido a presión se retira y se aplica de manera
cíclica, las presiones en el interior de las diferentes partes de
la válvula doble que actúan sobre varios componentes de la válvula
disminuyen y se recuperan a continuación, provocando de este modo
fuerzas en las válvulas que normalmente no se producen en
condiciones normales de funcionamiento. En las válvulas dobles de la
técnica anterior, el efecto de los cambios de ciclo de presión en
las válvulas móviles ha sido normalmente inconsistente e
impredecible. En muchos casos, una válvula que estaba en un estado
de fallo, puede acabar siendo reiniciada por los cambios de ciclo
de presión. Esto no es deseable, ya que el fallo de una válvula que
pasa a estar en estado de fallo poco antes del cambio de ciclo de
presión puede no ser detectado antes de que la presión se retire. Si
la válvula en estado de fallo es reiniciada por el cambio de ciclo
de presión, se pierde la indicación de un mal funcionamiento, y
puede ser posible que una válvula que debería estar bloqueada
intente funcionar normalmente. Por otro lado, también es posible
que una válvula que funciona correctamente adopte inadvertidamente
la posición de fallo cuando en realidad no se ha producido ninguno,
haciendo necesario de este modo que las válvulas se reinicien
después de retirar y aplicar la presión de manera cíclica, lo cual
hace la operación de fabricación más ineficiente. En consecuencia,
resultaría deseable disponer de una memoria dinámica del estado de
la válvula durante el cambio de ciclo de la presión de entrada, de
modo que cada válvula reanude su funcionamiento en el mismo estado
que presentaba cuando se retiró la presión.
El documento EP 1255047 da a conocer un sistema
de válvula de control que comprende una primera y una segunda
series de válvulas, pudiendo desplazarse cada serie de válvulas
entre una posición de accionamiento, una posición desactivada y una
posición intermedia. Una serie de elementos de reinicio pueden
conectarse de manera selectiva a la primera serie de válvulas.
La presente invención pretende dar a conocer una
válvula doble con memoria, de modo que cuando la válvula está en su
estado normal desactivado y el suministro de aire de entrada es
aplicado de manera cíclica (por ejemplo, cambia de ser aplicado a
ser retirado o de ser retirado a ser aplicado), la válvula se
mantiene en el estado desactivado (es decir, lista para funcionar).
Cuando la válvula está en un estado de fallo (es decir, en una
posición intermedia) y el suministro de aire de entrada es aplicado
de manera cíclica, la válvula se mantiene en el estado de fallo. La
memorización se obtiene mediante un estado de equilibrio de los
elementos de la válvula móvil en la posición desactivada normal y
mediante un estado de no equilibrio o de bloqueo en la posición
intermedia o de fallo.
Según la presente invención, se da a conocer un
sistema de válvula de control según la reivindicación 1.
En un aspecto de la invención, el sistema de
válvula de control comprende un cuerpo envolvente que define una
entrada; una salida y un escape, en el que la entrada está adaptada
para recibir fluido a presión. Una primera válvula móvil comprende
una primera válvula de escape, de asiento, y una primera válvula de
admisión, de asiento, en la que la primera válvula de escape, de
asiento, puede moverse entre una posición abierta para conectar la
salida al escape y una posición cerrada para aislar la salida del
escape, y en la que la primera válvula de admisión, de asiento,
puede moverse entre una posición abierta para conectar la salida a
la entrada y una posición cerrada para aislar la salida de la
entrada. La primera válvula móvil puede moverse hasta una posición
de accionamiento, una posición desactivada y una posición
intermedia; En la que la posición de accionamiento comprende la
primera válvula de admisión, de asiento, en su posición abierta y la
primera válvula de escape, de asiento, en su posición cerrada; En
la que la posición desactivada comprende la primera válvula de
admisión, de asiento, en su posición cerrada y la primera válvula
de escape, de asiento, en su posición abierta; y En la que la
posición intermedia comprende la primera válvula de admisión, de
asiento, y la primera válvula de escape, de asiento, abiertas ambas
como mínimo parcialmente.
Una segunda válvula móvil incluye una segunda
válvula de escape, de asiento, y una segunda válvula de admisión,
de asiento, en la que la segunda válvula de escape, de asiento,
puede moverse entre una posición abierta para conectar la salida al
escape y una posición cerrada para aislar la salida del escape, y en
la que la segunda válvula de admisión, de asiento, puede moverse
entre una posición abierta para conectar la salida a la entrada y
una posición cerrada para aislar la salida de la entrada. La segunda
válvula móvil puede moverse hasta una posición de accionamiento,
una posición desactivada y una posición intermedia, en la que la
posición de accionamiento comprende la segunda válvula de admisión,
de asiento, en su posición abierta y la segunda válvula de escape,
de asiento, en su posición cerrada, en la que la posición
desactivada comprende la segunda válvula de admisión, de asiento,
en su posición cerrada y la segunda válvula de escape, de asiento,
en su posición abierta, y en la que la posición intermedia
comprende la segunda válvula de admisión, de asiento, y la segunda
válvula de escape, de asiento, abiertas ambas como mínimo
parcialmente.
Una primera y segunda cámaras cruzadas están
comunicadas con la segunda y primera válvulas de admisión, de
asiento, respectivamente. Un primer y segundo limitadores de flujo
conectan la cámara de entrada a la primera y segunda cámaras
cruzadas, respectivamente. Una primera y segunda válvulas piloto
están dispuestas en un extremo de la primera y segunda válvulas
móviles, respectivamente, para forzar de manera selectiva la primera
y segunda válvulas móviles hacia las posiciones de accionamiento
respectivas.
Cuando una de la primera y segunda válvulas está
en la posición desactivada y el fluido a presión es retirado de la
entrada, no actúa sustancialmente ninguna fuerza neta sobre la
válvula, y la misma se mantiene en la posición desactivada o no
accionada. Cuando el fluido a presión se restablece en la entrada,
la válvula es forzada hacia la posición desactivada en respuesta a
la presión provocada por la circulación de fluido hacia una cámara
cruzada correspondiente a través de un limitador de flujo
respectivo.
Según otro aspecto de la presente invención, se
da a conocer un método de memorización de un estado de válvula
normal y de un estado de válvula de fallo en un sistema de válvula
de control, según la reivindicación 10.
La figura 1 es una vista, en sección
transversal, de una válvula doble según una primera realización de
la presente invención, en su posición desactivada normal.
La figura 2 es una vista, en sección
transversal, de la válvula doble de la figura 1, en su posición de
accionamiento normal.
La figura 3 es una vista, en sección
transversal, de la válvula doble de la figura 1, en un estado de
fallo.
La figura 4 es una vista, en sección
transversal, de la válvula doble de la figura 1, en un estado de
fallo, con las válvulas piloto activadas e intentando accionar la
válvula doble.
\newpage
La figura 5 es una vista, en sección
transversal, de una válvula doble según una segunda realización de
la presente invención, en su posición desactivada normal.
La figura 6 es un diagrama de estado que muestra
el funcionamiento de una válvula doble según la presente invención,
cuando la presión de entrada es aplicada y retirada de manera
cíclica.
Haciendo referencia en este caso a la figura 1,
un sistema de válvula de control en forma de válvula doble (10)
incluye: un cuerpo envolvente (11) que tiene un orificio de entrada
(12) que conduce hacia una cámara de entrada (13), un orificio de
salida (14) que conduce hacia una cámara de salida (15), y un
orificio de escape (16) que conduce hacia una cámara de escape
(17). El cuerpo envolvente (11) puede incluir bloques separados
(11a-11d) que pueden fijarse o atornillarse
conjuntamente.
Las cámaras (13), (15) y (17) están unidas por
varios pasos para crear orificios alargados para alojar una primera
válvula móvil (18) y una segunda válvula móvil (20). La primera
válvula móvil (18) incluye un pistón/válvula de escape, de asiento,
(21) alojado de manera deslizante en un extremo de un vástago (22) a
través de un pistón (23). La primera válvula móvil (18) incluye
además una válvula de admisión, de asiento, (24) y un limitador de
flujo (25). Un resalte con forma de disco (26) se extiende desde un
separador (34) que está fijado al vástago (22). El resalte (26)
queda alojado de manera deslizante en un paso (27), formando un
limitador de flujo (25), de modo que el fluido a presión de la
cámara de entrada (13) circula con un caudal reducido hacia una
primera cámara cruzada (28) cuando el resalte (26) está dispuesto
en el paso (27).
El extremo inferior del vástago (22) aloja unos
pistones (30) y (31) que quedan retenidos por una tuerca de
retención (33) roscada en un extremo del vástago (22). Los pistones
(30) y (31) quedan alojados de manera deslizante en un cojinete
(32) que está retenido de manera rígida en el interior del cuerpo
envolvente (11).
Un tope elástico (36) queda alojado de manera
deslizante en el separador (34), y es forzado en una dirección
hacia arriba por un muelle de retorno (35). Debajo de la válvula
móvil (18) está conformada una cámara de retorno (37), que aloja
parte de un pistón de reinicio (38) y un muelle de retorno del
pistón (40).
La primera válvula móvil (18) se muestra en la
figura 1 en su posición desactivada, en la que el orificio de
salida (14) está abierto con respecto al orificio de escape (16) y
cerrado con respecto al orificio de entrada (12). Por lo tanto, el
pistón/válvula de escape, de asiento, (21) está en su posición
superior, desactivada, en la que una junta de estanqueidad de
escape (42) está separada de un asiento de escape (41). Al mismo
tiempo, una junta de estanqueidad de entrada (44) de la válvula de
admisión, de asiento, (24) está dispuesta contra el asiento de
entrada (43).
La segunda válvula móvil (20) incluye un
pistón/válvula de escape, de asiento, (46) alojado de manera
deslizante en un extremo de un vástago (47) a través de un pistón
(48). La segunda válvula móvil (20) incluye además una válvula de
admisión, de asiento, (50) y un limitador de flujo (51). Un resalte
con forma de disco (52) se extiende desde un separador (60) que
está fijado al vástago (47). El resalte (52) queda alojado de manera
deslizante en un paso (53), formando un limitador de flujo (51), de
modo que el fluido a presión de la cámara de entrada (13) circula
con un caudal reducido hacia una segunda cámara cruzada (54) cuando
el resalte (52) está dispuesto en el paso (53).
El extremo inferior del vástago (47) aloja unos
pistones (55) y (56) que quedan retenidos por una tuerca de
retención (58) roscada en un extremo del vástago (47). Los pistones
(55) y (56) quedan alojados de manera deslizante en un cojinete
(57) que está retenido de manera rígida en el interior del cuerpo
envolvente (11).
Un tope elástico (62) queda alojado de manera
deslizante en el separador (60), y es forzado en dirección hacia
arriba por un muelle de retorno (61). Debajo de la válvula móvil
(20) está conformada una cámara de retorno (63), que aloja parte de
un pistón de reinicio (64) y un muelle de retorno del pistón
(65).
La segunda válvula móvil (20) se muestra en la
figura 1 en su posición desactivada, en la que el orificio de
salida (14) está abierto con respecto al orificio de escape (16) y
cerrado con respecto al orificio de entrada (12). Por lo tanto, el
pistón/válvula de escape, de asiento, (46) está en su posición
superior, desactivada, en la que una junta de estanqueidad de
escape (67) está separada de un asiento de escape (66). Al mismo
tiempo, una junta de estanqueidad de entrada (70) de la válvula de
admisión, de asiento, (50) está dispuesta contra el asiento de
entrada (68).
Un paso de fluido (72) permite obtener una
comunicación de fluido entre la primera cámara cruzada (28) y la
cámara de retorno (63) de la segunda válvula móvil (20). Un paso de
fluido (73) permite obtener una comunicación de fluido desde la
primera cámara cruzada (28) hasta unas cámaras de sincronización
(74) y (75) para suministrar fluido a presión a una entrada de una
primera válvula piloto (76). Un paso (77) está conectado entre la
salida de la primera válvula piloto (76) y la superficie superior
del pistón/válvula de escape, de asiento, (21).
Un paso de fluido (78) permite obtener una
comunicación de fluido entre la segunda cámara cruzada (54) y la
cámara de retorno (37) de la primera válvula móvil (18). Un paso de
fluido (80) permite obtener una comunicación de fluido desde la
segunda cámara cruzada (54) hasta unas cámaras de sincronización
(81) y (82) para suministrar fluido a presión a una entrada de una
segunda válvula piloto (83). Un paso (84) está conectado entre la
salida de la segunda válvula piloto (83) y la superficie superior
del pistón/válvula de escape, de asiento, (46).
Un orificio de reinicio (85) comunica con un
paso de reinicio (86) para suministrar presión de reinicio a los
pistones de reinicio (38) y (64), que se extienden hacia arriba para
disponer la primera y segunda válvulas móviles (18) y (20) en sus
posiciones normales desactivadas. Cuando las válvulas (18) y (20)
están en sus posiciones desactivadas y no se está aplicando presión
en ninguna parte de la válvula doble, las válvulas (18) y (20) se
mantienen en sus posiciones superiores, desactivadas, por fricción
(por ejemplo, entre los pistones -30- y -31- y el cojinete -32-).
Preferentemente, la cantidad de fuerza de fricción obtenida es
suficiente para mantener las válvulas móviles en sus posiciones
correspondientes contra la fuerza de gravedad, independientemente
de la orientación en que el cuerpo de la válvula está situado.
Cuando la presión de entrada se aplica en primer
lugar al orificio de entrada (12), las válvulas móviles permanecen
en sus posiciones desactivadas, tal como se explica a continuación.
La presión en la cámara de entrada (13) refleja inmediatamente el
aumento de presión en el orificio de entrada (12). Las superficies
de la primera válvula móvil (18) que están abiertas con respecto a
la cámara de entrada (13), incluyen un primer lado (87) del resalte
(26) y una superficie superior (89) del pistón (30). Estas
superficies presentan la misma extensión, de modo que la presión de
entrada contra las superficies crea una fuerza hacia arriba contra
la superficie (87) que queda sustancialmente contrarrestada de
manera exacta por una fuerza hacia abajo contra la superficie (89).
De manera similar, una superficie (88) del resalte (52) tiene una
extensión sustancialmente igual a una superficie (90) del pistón
(55). Por lo tanto, sobre cada una de las válvulas móviles actúa una
fuerza neta que es sustancialmente nula en respuesta al aumento de
presión en la cámara de entrada (13).
Debido a la estanqueización imperfecta de los
limitadores de flujo (25) y (51), la presión empieza a aumentar en
las cámaras cruzadas (28) y (54). A medida que la presión aumenta en
las cámaras cruzadas, la presión resultante actúa sobre las
válvulas de admisión, de asiento, (24) y (50) para forzarlas contra
sus asientos (43) y (68), respectivamente. La presión en aumento
también se comunica a las cámaras de retorno (37) y (63), lo que
también provoca una fuerza hacia arriba para asentar las válvulas
de admisión, de asiento. La presión desde las cámaras cruzadas
también se comunica a las cámaras de sincronización de las válvulas
piloto (76) y (83). Después de un pequeño retraso, la presión en
las cámaras cruzadas, las cámaras de retorno y las cámaras de
sincronización se equilibra con la presión en la cámara de entrada
(13).
La figura 2 muestra una válvula doble (10) en su
estado normal de accionamiento. Debido a que las cámaras de
sincronización (75) y (82) presentan la máxima presión cuando las
válvulas piloto (76) y (83) son activadas, la presión aplicada
desde las válvulas piloto contra los pistones/válvulas de escape, de
asiento, (21) y (46) fuerza a los mismos hacia abajo, hasta que las
juntas de estanqueidad de escape (42) y (67) quedan asentadas en
los asientos de válvula (41) y (66), respectivamente. Los
pistones/válvulas de escape, de asiento, (21) y (46) fuerzan los
vástagos de válvula (22) y (47) hacia abajo, quedando de este modo
las válvulas de admisión, de asiento, (24) y (50) no asentadas. Los
resaltes (26) y (52) de los separadores (34) y (60),
respectivamente, también se mueven hacia abajo y desplazan los
topes elásticos (36) y (62), ampliando la abertura en los
limitadores de flujo para aumentar de este modo el coeficiente de
flujo a través de la válvula.
Cuando las válvulas piloto se desactivan, el
fluido a presión que presiona contra la parte superior de los
pistones/válvulas de escape, de asiento, (21) y (46) es expulsado a
través de las válvulas piloto. El fluido a presión en la cámara de
salida (15) y las cámaras de retorno (37) y (63), aplica una fuerza
dirigida hacia arriba contra la primera y segunda válvulas móviles
(18) y (20), que es contrarrestada solamente por una fuerza más
pequeña que actúa contra las superficies (89) y (90) de la cámara de
entrada (13). En consecuencia, la primera y segunda válvulas
móviles (18) y (20) se mueven hacia arriba, hasta sus posiciones
desactivadas normales, tal como se muestra en la figura 1, a la
espera del siguiente accionamiento de las válvulas piloto (76) y
(83), mientras que las cámaras de sincronización (74), (75), (81) y
(82) pasan a estar rápidamente a máxima presión.
En las figuras 3 y 4 se muestra el
funcionamiento de la válvula (10) después de que una válvula móvil
ha pasado a un estado de fallo. Tal como se muestra en la figura 3,
el estado de fallo se produce, por ejemplo, cuando la primera
válvula móvil (18) ha fallado al volver a su posición desactivada
después de desactivar la válvula piloto (76). La primera válvula
móvil (18) se muestra en su posición intermedia, en la que el
pistón/válvula de escape, de asiento, (21) y el pistón/válvula de
admisión, de asiento, (24) se encuentran ambos en un estado no
asentado. Si la válvula móvil (18) está en una posición asentada (es
decir, totalmente inferior), cuando está en un estado de fallo por
primera vez, el muelle de retorno (35) intentará mover la primera
válvula móvil (18) hasta la posición intermedia. El tope elástico
(36) evita que la válvula de admisión, de asiento, (24) se mueva
hacia su posición cerrada. Con la válvula de admisión, de asiento,
(24) abierta, la segunda cámara cruzada (54) queda conectada al
escape (16) a través de una o ambas válvulas de escape. Con la
segunda cámara cruzada (54) conectada al escape, la cámara de
retorno (37) también queda conectada al escape, de modo que no
puede generarse ninguna fuerza de retorno en la primera válvula
móvil (18). Las cámaras de sincronización (81) y (82) también
quedan conectadas al escape, de modo que la válvula doble (10) queda
dispuesta en un estado bloqueado, en el que la segunda válvula
móvil (20) no puede ser accionada por la segunda válvula piloto
(83). Debido a que la válvula de admisión, de asiento, (50) está
cerrada, la presión en la primera cámara cruzada (28) aumenta
incluso aunque la otra válvula móvil (18) esté en estado de fallo.
La cámara cruzada (28) suministra presión a la cámara de retorno
(63) y a la cámara de sincronización (74) y (75). Por lo tanto,
cuando las válvulas piloto (76) y (83) son accionadas, la válvula
(18) en estado de fallo recibe toda la presión en la parte superior
del pistón/válvula de escape, de asiento, (21), y puede moverse
hasta su posición totalmente accionada. No obstante, debido a que
el pistón/válvula de escape, de asiento, (46) está abierto cuando la
válvula de admisión, de asiento, está abierta, no puede producirse
un aumento de presión significativo en la cámara cruzada (54). En
consecuencia, la válvula piloto (83) no puede suministrar suficiente
presión para mover la segunda válvula móvil (20) desde su posición
desactivada. Por lo tanto, la válvula doble (10) se mantiene en una
posición bloqueada, como mínimo hasta que ambas válvulas móviles son
reiniciadas por los pistones de reinicio (38) y (64).
En el caso de que la presión de entrada deje de
aplicarse cuando una válvula móvil está en su posición totalmente
accionada, la válvula es forzada hacia su posición intermedia por el
muelle de retorno correspondiente. El muelle de retorno no puede
mover la válvula móvil correspondiente más allá de la posición
intermedia, debido al tope elástico correspondiente. La válvula
móvil no puede moverse totalmente hasta su posición desactivada por
la fricción y/o la gravedad, dependiendo de la orientación de la
válvula doble. Si la presión de entrada se restablece, se
suministra presión desde el limitador de flujo que corresponde a la
válvula móvil que no se encuentra en estado de fallo hacia una
cámara cruzada que está abierta al escape a través de la válvula de
admisión, de asiento, en estado de fallo y como mínimo, de la
válvula de escape, de asiento, de la válvula que no está en estado
de fallo. Debido a que la presión aumenta hasta el máximo en la otra
cámara cruzada (es decir, la cámara cruzada alimentada por el
limitador de flujo de la válvula en estado de fallo), una presión
hacia abajo, contra el limitador de flujo, desde el interior de la
cámara cruzada, bloquea la válvula móvil en estado de fallo en la
posición intermedia contra el muelle de
retorno.
retorno.
La figura 5 muestra una realización alternativa
de una válvula doble (10'), que funciona esencialmente de la misma
manera que la realización mostrada en las figuras 1 a 4. En la
figura 5, las piezas correspondientes se indican utilizando los
mismos números de referencia, con una signo prima incorporado. El
cuerpo envolvente (11') incluye una primera válvula móvil (18') y
una segunda válvula móvil (20'). Debido a que las válvulas son
idénticas, solamente se describirá una válvula móvil (18') en
detalle.
Un vástago de válvula (22') tiene un
pistón/válvula de escape, de asiento, (21') montado de manera fija
en un extremo mediante una tuerca de retención (91). Un separador
(92) tiene unas partes de disco (93) y (94) en cada extremo axial.
El pistón/válvula de escape, de asiento, (21') incluye una cavidad
(95) que tiene forma cóncava y aloja una parte de disco (93) y un
anillo de estanqueidad (96). El anillo de estanqueidad (96) forma
una cara de estanqueización con el asiento de escape (41') de la
manera descrita en la solicitud pendiente de aprobación con número
de serie (expediente 2166-206), que se incorpora
como referencia en la presente memoria a todos los efectos. De la
misma manera, la válvula de admisión, de asiento, (24') tiene una
cavidad (97) para alojar una parte con forma de disco (94) y un
anillo de estanqueidad (98).
Un separador (100) y un pistón (101) también
están montados en el vástago (22'). Una protuberancia (103) en el
extremo inferior del vástago (22') retiene las válvulas de asiento,
los separadores y el pistón de manera fija con respecto al vástago
(22'). El pistón (101) está conformado para constituir un limitador
de flujo (25') entre la cámara de entrada (13') y la cámara cruzada
(28'). El pistón (101) tiene un diámetro constante en toda la
cámara de entrada (13'), de modo que no tiene superficies para
ejercer fuerza en una dirección axial sobre la válvula móvil (18').
No obstante, una superficie superior (102) queda expuesta a la
cámara cruzada (28') para generar una fuerza de retención dirigida
hacia abajo en el estado de fallo, tal como se ha descrito
anteriormente.
En la figura 6 se muestran con mayor detalle las
transiciones entre los estados de funcionamiento de la válvula
doble de la presente invención. Empezando desde un estado normal
desactivado (110), y si la presión de entrada es aplicada y luego
retirada de manera cíclica, cuando la presión disminuye se produce
una transición hacia un estado (111) en el que las válvulas móviles
quedan equilibradas en la posición desactivada. Debido al estado de
equilibrio, las válvulas móviles no se mueven, independientemente de
cualquier presión residual presente en la cámara de entrada. En
otras palabras, no actúa ninguna fuerza neta sobre una válvula, y la
misma se mantiene en la posición desactivada gracias a la fricción
entre las válvulas y el cuerpo envolvente. Cuando la presión se
reestablece, la presión de entrada en aumento en la cámara de
entrada no genera ninguna fuerza neta contra la válvula. El fluido
pasa a través de los limitadores de flujo y la presión en las
cámaras cruzadas aumenta, dando como resultado una presión que
retiene positivamente las válvulas en las posiciones desactivadas y
produciéndose un retorno hacia el estado normal desacti-
vado (110).
vado (110).
Desde el estado (110), cuando ambas válvulas
piloto son accionadas de manera simultánea, se produce una
transición hacia un estado normal de accionamiento (112). Cuando
las válvulas piloto se desactivan (por ejemplo, cuando finalizan
las señales procedentes de un conmutador de botón cerca del final de
un ciclo de funcionamiento de una máquina), las válvulas regresan a
la posición desactivada y la válvula regresa al estado normal
desactivado (110). No obstante, si se produce un fallo, se realiza
una transición hacia un estado de fallo (113), en el que las
válvulas en estado de fallo no pueden desactivarse.
Si la presión se retira en la entrada, se
produce una transición hacia el estado (114), en el que las válvulas
en estado de fallo quedan bloqueadas en la posición intermedia por
la acción del muelle de retorno y los topes elásticos. Cuando se
restablece la presión, la válvula en estado de fallo no puede pasar
a la posición desactivada volviendo al estado (113).
\newpage
Si la presión de entrada es aplicada y luego
retirada de manera cíclica en un estado normal de accionamiento
(112), a medida que la presión disminuye, ambas válvulas quedarán
bloqueadas en la posición intermedia, y la válvula pasará al estado
(114). Cuando se restablece la presión, la válvula sigue bloqueada
en un estado de fallo en el estado (113), incluso aunque dicha
válvula estuviera en un estado normal cuando la presión fue
retirada. Por lo tanto, la presente invención presenta la ventaja
adicional de que si una máquina herramienta se encuentra en un
ciclo de funcionamiento cuando el suministro de aire de entrada se
desactiva, el ciclo de funcionamiento de la máquina herramienta no
se reanuda cuando se restablece la presión del aire de entrada.
Claims (12)
1. Sistema de válvula de control, que
comprende:
- un cuerpo envolvente (11) que define un orificio de entrada (12) que conduce hacia una cámara de entrada (13), una salida (14) y un escape (16), estando adaptado dicho orificio de entrada (12) para recibir fluido a presión;
- una primera válvula móvil (18) que incluye una primera válvula de escape, de asiento, (21) y una primera válvula de admisión, de asiento, (24), en la que dicha primera válvula de escape, de asiento, (21) puede moverse entre una posición abierta para conectar dicha salida (14) a dicho escape (16) y una posición cerrada para aislar dicha salida (14) de dicho escape (16), en la que dicha primera válvula de admisión, de asiento, (24) puede moverse entre una posición abierta para conectar dicha salida (14) a dicha cámara de entrada (13) y una posición cerrada para aislar dicha salida (14) de dicha cámara de entrada (13), en la que dicha primera válvula móvil (18) puede moverse hasta una posición de accionamiento, una posición desactivada y una posición intermedia, en la que dicha posición de accionamiento comprende dicha primera válvula de admisión, de asiento, (24) en su posición abierta y dicha primera válvula de escape, de asiento, (21) en su posición cerrada, en la que dicha posición desactivada comprende dicha primera válvula de admisión, de asiento, (24) en su posición cerrada y dicha primera válvula de escape, de asiento, (21) en su posición abierta, y en la que dicha posición intermedia comprende dicha primera válvula de admisión, de asiento, (24) y dicha primera válvula de escape, de asiento, (21) abiertas ambas como mínimo parcialmente;
- una segunda válvula móvil (20) que incluye una segunda válvula de escape, de asiento, (46) y una segunda válvula de admisión, de asiento, (50), en la que dicha segunda válvula de escape, de asiento, (46) puede moverse entre una posición abierta para conectar dicha salida (14) a dicho escape (16) y una posición cerrada para aislar dicha salida (14) de dicho escape (16), en la que dicha segunda válvula de admisión, de asiento, (50) puede moverse entre una posición abierta para conectar dicha salida (14) a dicha cámara de entrada (13) y una posición cerrada para aislar dicha salida (14) de dicha cámara de entrada (13), en la que dicha segunda válvula móvil (20) puede moverse hasta una posición de accionamiento, una posición desactivada y una posición intermedia, en la que dicha posición de accionamiento comprende dicha segunda válvula de admisión, de asiento, (50) en su posición abierta y dicha segunda válvula de escape, de asiento, (46) en su posición cerrada, en la que dicha posición desactivada comprende dicha segunda válvula de admisión, de asiento, (50) en su posición cerrada y dicha segunda válvula de escape, de asiento, (46) en su posición abierta, y en la que dicha posición intermedia comprende dicha segunda válvula de admisión, de asiento, (50) y dicha segunda válvula de escape, de asiento, (46) abiertas ambas como mínimo parcialmente;
- una primera y segunda cámaras cruzadas (28, 54) en comunicación con dichas segunda (50) y primera (24) válvulas de admisión, de asiento, respectivamente;
- un primer y segundo limitadores de flujo (25, 51) que conectan dicha cámara de entrada (13) a dichas primera (28) y segunda (54) cámaras cruzadas, respectivamente; y una primera y segunda válvulas piloto (76, 83) dispuestas en un extremo de dichas primera (18) y segunda (20) válvulas móviles, respectivamente, para forzar de manera selectiva dichas primera (18) y segunda (20) válvulas móviles hacia dichas posiciones de accionamiento respectivas,
caracterizado porque
cuando una de dichas primeras válvulas (18) y
segundas válvulas (20) están en dicha posición desactivada y dicho
fluido a presión es retirado de dicho orificio de entrada (12), no
actúa sustancialmente ninguna fuerza neta sobre dicha válvula (18,
20) y la misma se mantiene en dicha posición desactivada, y cuando
dicho fluido a presión se restablece en dicho orificio de entrada
(12), dicha válvula (18, 20) es forzada hacia dicha posición
desactivada en respuesta a la presión provocada por la circulación
de fluido hacia una cámara cruzada correspondiente (28, 54) a
través de un limitador de flujo respectivo (25, 51).
2. Sistema de válvula de control, según la
reivindicación 1, en el que dichas primera (18) y segunda (20)
válvulas móviles están conformadas de modo que dicho fluido a
presión en dicha cámara de entrada (13) produce fuerzas que actúan
sobre dichas primera (18) y segunda (20) válvulas sustancialmente
sin componentes en una dirección axial de dichas primera (18) y
segunda (20) válvulas móviles.
3. Sistema de válvula de control, según la
reivindicación 2, en el que partes de dichas primera (18) y segunda
(20) válvulas expuestas a dicho fluido a presión en dicha cámara de
entrada (13) tienen forma cilíndrica con un diámetro
sustancialmente constante.
4. Sistema de válvula de control, según la
reivindicación 2, en el que dichos primer (25) y segundo (51)
limitadores de flujo comprenden un primer (26) y segundo (52)
resaltes en dichas primera (18) y segunda (20) válvulas móviles,
respectivamente, teniendo cada resalte (26, 52) un lado de entrada
respectivo (87, 88) con una superficie respectiva expuesta a dicha
cámara de entrada (13), y en el que dichas primera (18) y segunda
(20) válvulas móviles incluyen una primera (89) y segunda (90)
superficies de pistón opuestas a dicho primer (26) y segundo (52)
resaltes, respectivamente, y expuestas a dicha cámara de entrada
(13), formando dichas primera (89) y segunda (90) superficies de
pistón unas superficies respectivas iguales a dichas superficies de
dichos lados de entrada (87, 88) de dichos resaltes respectivos
(26, 52).
5. Sistema de válvula de control, según la
reivindicación 1, que comprende además un tope elástico (36, 62)
que es forzado en una dirección hacia arriba por un muelle de
retorno (35, 61), en el que cuando una de dichas primera (18) y
segunda (20) válvulas está en dicha posición de accionamiento o
dicha posición intermedia y dicho fluido a presión es retirado de
dicho orificio de entrada (12), dicha válvula (18, 20) es forzada
hacia la posición intermedia por el muelle de retorno
correspondiente (35, 61), impidiendo el tope elástico
correspondiente (36, 62) el movimiento de dicha válvula hacia dicha
posición desactivada, e impidiéndose además el movimiento de dicha
válvula (18, 20) hacia dicha posición desactivada como mínimo
parcialmente por fricción y como mínimo parcialmente por
gravedad.
gravedad.
6. Sistema de válvula de control, según la
reivindicación 1, en el que cuando una de dichas primera (18) y
segunda (20) válvulas está en dicha posición de accionamiento o
dicha posición intermedia y dicho fluido a presión es retirado de
dicho orificio de entrada (12), dicha válvula (18, 20) no puede
moverse hacia dicha posición desactivada, y en el que cuando dicho
fluido a presión se restablece en dicho orificio de entrada (12),
dicha válvula (18, 20) es forzada a alejarse de dicha posición
desactivada en respuesta a un aumento de presión en la
correspondiente cámara cruzada (28, 54), ejerciendo una presión
hacia abajo contra un limitador de flujo correspondiente (25,
51).
7. Sistema de válvula de control, según la
reivindicación 1, que comprende además:
- un primer y segundo muelles de retorno (35, 61) para forzar dichas primera y segunda válvulas móviles (18, 20) desde dicha posición de accionamiento hasta dicha posición intermedia.
8. Sistema de válvula de control, según la
reivindicación 7, en el que cuando una de dichas primera y segunda
válvulas (18, 20) está en dicha posición de accionamiento o dicha
posición intermedia y dicho fluido a presión es retirado de dicho
orificio de entrada (12), dicha válvula (18, 20) es forzada hacia
dicha posición intermedia por el correspondiente muelle de retorno
(35, 61), y en el que cuando dicho fluido a presión se restablece
en dicho orificio de entrada (12), dicha válvula (18, 20) queda
retenida en dicha posición intermedia contra dicho muelle de
retorno respectivo (35, 61) en respuesta a un aumento de presión en
una cámara cruzada respectiva (28, 54).
9. Sistema de válvula de control, según la
reivindicación 1, que comprende además:
- una primera y segunda cámaras de retorno (37, 63) dispuestas en el otro extremo de dichas primera y segunda válvulas móviles (18, 20), respectivamente, en el que dichas primera y segunda cámaras de retorno (37, 63) están conectadas a dichas segunda y primera cámaras cruzadas (54, 28), respectivamente.
10. Método de memorización de un estado de
válvula normal y de un estado de válvula de fallo en un sistema de
válvula de control, en el que dicho sistema de válvula de control
incluye un cuerpo envolvente (11) que define un orificio de entrada
(12) que conduce hacia una cámara de entrada (13), una salida (14) y
un escape (16), estando adaptado dicho orificio de entrada (12)
para recibir fluido a presión, en el que dicho sistema de válvula
de control incluye una primera válvula móvil (18) que incluye una
primera válvula de escape, de asiento, (21) y una primera válvula
de admisión, de asiento, (24), en el que dicha primera válvula móvil
(18) puede moverse hasta una posición de accionamiento, una
posición desactivada y una posición intermedia, en el que dicho
sistema de válvula de control incluye una segunda válvula móvil (20)
que incluye una segunda válvula de escape, de asiento, (46) y una
segunda válvula de admisión, de asiento, (50), en el que dicha
segunda válvula móvil (20) puede moverse hasta una posición de
accionamiento, una posición desactivada y una posición intermedia,
en el que dicho sistema de válvula de control incluye una primera y
segunda cámaras cruzadas (28, 54) en comunicación con dichas
segunda (50) y primera (24) válvulas de admisión, de asiento,
respectivamente; en el que dicho sistema de válvula de control
incluye un primer y segundo limitadores de flujo (25, 51) que
conectan dicha cámara de entrada (13) a dichas primera (28) y
segunda (54) cámaras cruzadas, respectivamente; en el que dicho
sistema de válvula de control incluye una primera y segunda válvulas
piloto (76, 83) dispuestas en un extremo de dichas primera (18) y
segunda (20) válvulas móviles, respectivamente, que son activadas
para forzar de manera selectiva dichas primera (18) y segunda (20)
válvulas móviles hacia dichas posiciones de accionamiento
respectivas, en el que un estado de válvula normal comprende una
válvula móvil (18, 20) en dicha posición desactivada cuando una
válvula piloto respectiva (76, 83) no está activada, y en el que
dicho estado de válvula de fallo comprende una válvula móvil (18,
20) en dicha posición de accionamiento o dicha posición intermedia
cuando una válvula piloto respectiva (76, 83) no está activada,
estando dicho método caracterizado
porque:
porque:
- cuando una válvula móvil (18, 20) está en dicho estado de válvula normal, dicha válvula móvil (18, 20) es equilibrada en dicha posición desactivada cuando dicha presión de entrada se retira y aplica de manera cíclica; y
- cuando una válvula móvil (18, 20) está en dicho estado de fallo, dicha válvula móvil (18, 20) queda retenida en dicha posición intermedia cuando dicha presión de entrada se retira y aplica de manera cíclica.
11. Método, según la reivindicación 10, en el
que dichas válvulas móviles (18, 20) están conformadas de modo que
el fluido a presión en dicha cámara de entrada (13) no genera
sustancialmente ninguna fuerza neta sobre dichas válvulas móviles
(18, 20) en su dirección axial.
12. Método, según la reivindicación 10, en el
que dicha etapa de bloqueo comprende un aumento de presión en una
cámara cruzada respectiva (28, 54) de una válvula móvil (18, 20) en
un estado de válvula de fallo, quedando cerrada de manera hermética
dicha cámara cruzada respectiva (28, 54) por la otra válvula móvil
(18, 20) en un estado de válvula normal.
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