Sistema de suministro de agua con regulación de caudal y temperatura.

Este sistema comprende un cuerpo de mezcla en el que se encuentran definidas dos bocas de entrada de agua fría y de agua caliente, que se comunican a través de sendos pasajes con unos canales dispuestos en torno a sendas bocas mutuamente enfrentadas, en las que se encuentran dispuestas sendas electroválvulas proporcionales desplazables de forma controlada por una unidad de control; comprendiendo dicho cuerpo de mezcla entre las dos bocas mutuamente enfrentadas una cámara de homogeneización dispuesta coaxialmente con las mencionadas bocas mutuamente enfrentadas y en la que se produce el choque frontal de los caudales entrantes de agua fría y agua caliente y la homogeneización de la temperatura del agua mezclada, estando provista dicha cámara de homogeneización, en su zona intermedia, de una boca de salida para el suministro del agua mezclada

Sistema de suministro de agua con regulación de caudal y temperatura.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de suministro de agua con regulación de caudal y temperatura, del tipo de los que comprenden una entrada de agua fría y una entrada de agua caliente, y sendas electroválvulas proporcionales, para el ajuste de los caudales de agua fría y agua caliente suministrados por las respectivas entradas hacia una salida de agua mezclada, unos medios de selección por parte del usuario del caudal y temperatura de agua mezclada a suministrar y una unidad de control que en función de la selección realizada por el usuario actúa sobre las electroválvulas proporcionales variando los caudales de agua fría y agua caliente, y realiza el ajuste del caudal y la temperatura de agua mezclada suministrada.

Antecedentes de la invención

Actualmente son conocidos diferentes sistemas para el suministro a una temperatura ajustables de agua mezclada, obtenida a partir de una entrada de agua caliente y de una entrada de agua fría.

Estos sistemas disponen en algunos casos de válvulas termostáticas y en otros de unas válvulas motorizadas o de unas electroválvulas proporcionales que permiten ajustar los caudales de agua fría y agua caliente necesarios para conseguir agua mezclada a una cierta temperatura.

Algunos ejemplos de estos sistemas se encuentran descritos en el modelo de utilidad ES 1 067 222 U del mismo solicitante, en la solicitud de patente europea EP0195271, ó en la patente US 4756030.

Sin embargo la obtención de agua mezclada con un caudal y una temperatura estables, y acordes con la selección del usuario, resulta especialmente compleja ya que ya que requiere un control rápido y fiable de las válvulas empleadas para regular los caudales de agua fría y agua caliente.

Esta complejidad requiere la utilización de electroválvulas proporcionales que tienen un tiempo de maniobra muy inferior al de las válvulas motorizadas.

En estos sistemas es frecuente utilizar una sonda de temperatura dispuesta en el conducto o tubería de salida del agua mezclada y utilizar los valores proporcionados por dicha sonda de temperatura para variar la posición de las electroválvulas proporcionales.

En los sistemas conocidos, las electroválvulas proporcionales se intercalan en los conductos de entrada de agua fría y agua caliente, uniéndose posteriormente dichos tubos en un conducto único de suministro del agua mezclada.

Este montaje supone un primer inconveniente de uso, ya que es necesario que los caudales de agua fría y agua caliente circulen conjuntamente una cierta distancia por el conducto común de salida hasta conseguir una temperatura homogénea del agua mezclada, por lo que el usuario notará cambios de temperatura, debido a una falta de homogeneización de la temperatura del agua mezclada, especialmente cuando el grifo o surtidor se encuentre próximo a la zona de mezclado.

Otro de los inconvenientes de estos sistemas la dificultad de control de las electroválvulas proporcionales durante los cambios de posición de las mismas y especialmente durante las fases iniciales de apertura y de cierre, y durante los desplazamientos de mayor longitud, por ejemplo entre las posiciones extremas de apertura y cierre.

Cuando las electroválvulas proporcionales se encuentran en una posición próxima a la de cierre, la presión de agua a la entrada de las electroválvulas proporcionales es considerablemente superior que a la presión existente a la salida de dichas electroválvulas proporcionales, y cuando las electroválvulas proporcionales deben desplazarse una longitud elevada, la unidad de control les proporciona un cambio de energía constante, produciéndose en ambos casos una desestabilización de las electroválvulas proporcionales y consiguientemente una variación irregular de la temperatura y el caudal del agua mezclada obtenida.

Descripción de la invención

El sistema de suministro de agua con regulación de caudal y temperatura, objeto de la invención presenta unas particularidades constructivas orientadas a proporcionarle una configuración compacta, a permitir el suministro estable de agua mezclada con el caudal y la temperatura seleccionada por el usuario, realizándose la mezcla de agua fría y agua caliente y la homogeneización de la temperatura del agua mezclada en una zona muy próxima a las electroválvulas; a garantizar un desplazamiento estable de los émbolos de las electroválvulas proporcionales y una variación controlada de los caudales suministrados de agua fría y agua caliente en cualquiera de las posiciones y recorridos de dichas electroválvulas proporcionales.

Este sistema es del tipo de los que comprenden una entrada de agua fría y una entrada de agua caliente, unas electroválvulas proporcionales asociadas a las respectivas entradas, para el ajuste de los caudales de agua fría y agua caliente suministrados por las respectivas entradas hacia una salida de agua mezclada, unos medios de selección por parte del usuario del caudal y temperatura de agua mezclada a suministrar y una unidad de control que actúa sobre las electroválvulas proporcionales variando los caudales de agua fría y agua caliente, para suministrar agua mezclada a la temperatura seleccionada por el usuario.

De acuerdo con la invención, el sistema comprende un cuerpo de mezcla en el que se encuentran definidas dos bocas de entrada, para la conexión de los suministros de agua fría y agua caliente y que se comunican a través de sendos pasajes con unos canales dispuestos perimetralmente entorno a sendas bocas mutuamente enfrentadas, definidas en el cuerpo de mezcla y en las que se encuentran dispuestas sendas electroválvulas proporcionales de solenoide provistas de respectivas membranas asociadas por su zona central mediante sendos émbolos o núcleos con los respectivos solenoides de accionamiento, desplazables de forma controlada por una unidad de control, en función de la selección realizada por el usuario.

Dicho cuerpo de mezcla comprende, entre las dos bocas mutuamente enfrentadas, una cámara de homogeneización dispuesta coaxialmente con las mencionadas bocas mutuamente enfrentadas y en la que se produce el choque frontal de los caudales entrantes de agua fría y agua caliente y la homogeneización de la temperatura del agua mezclada, estando provista dicha cámara de homogeneización, en su zona intermedia, de una boca de salida para el suministro del agua mezclada. El choque frontal de los caudales de agua fría y agua caliente en el interior de la cámara de homogeneización favorece su mezclado, de forma que el agua mezclada sale de dicha cámara de homogeneización a una temperatura homogénea, y lista para su suministro a través de un grifo o surtidor que puede encontrarse muy próximo a dicha cámara de homogeneización, sin que el usuario aprecie los habituales cambios de temperatura debidos a una mezcla irregular.

Otra característica de la invención consiste en que la boca de salida, definida en la cámara de homogeneización, comprende un disco de retención con un orificio para restringir el paso de agua hacia la salida, garantizando la existencia en el interior de la cámara de homogeneización de una leve presión para la estabilización, linealidad y robustez de posicionamiento de los núcleos o émbolos de las electroválvulas proporcionales en los puntos de trabajo seleccionados, siempre que exista flujo por al menos una de las electroválvulas proporcionales de solenoide.

En caso de no disponer del mencionado disco de retención o de otro elemento equivalente, el funcionamiento podría ser inestable a causa de no llegar al equilibrio el sistema de fuerzas electromagnética y del resorte que actúa sobre los núcleos o émbolos de las electroválvulas, aportando errores en la mezcla y vibraciones mecánicas a las propias electroválvulas proporcionales.

De este modo se consigue que la presión del agua contenida en la cámara de homogeneización evite la desestabilización de los núcleos o émbolos de las electroválvulas proporcionales y el aleteo o movimiento incontrolado de las membranas de las electroválvulas, cuando dichas electroválvulas se encuentran en una posición próxima a la cierre.

De acuerdo con la invención, la unidad de control dispone de un microcontrolador que mediante un sistema de posicionamiento, basado en un mapa de trabajo matricial, y en función de la selección realizada por el usuario a través de un panel o medios de mando...

1. Sistema de suministro de agua con regulación de caudal y temperatura, del tipo de los que comprenden una entrada de agua fría y una entrada de agua caliente provistas de sendas electroválvulas proporcionales, para el ajuste de los caudales de agua fría y agua caliente suministrados por las respectivas entradas hacia una salida de agua mezclada, unos medios de selección por parte del usuario del caudal y temperatura de agua mezclada a suministrar y una unidad de control que actúa sobre las electroválvulas proporcionales variando los caudales de agua fría y agua caliente, para suministrar agua mezclada a la temperatura seleccionada por el usuario;

caracterizado porque:

comprende un cuerpo de mezcla en el que se encuentran definidas dos bocas de entrada, para la conexión de los suministros de agua fría y agua caliente, que se comunican a través de sendos pasajes con unos canales dispuestos perimetralmente en torno a sendas bocas mutuamente enfrentadas, definidas en el cuerpo de mezcla y en las que se encuentran dispuestas sendas electroválvulas proporcionales provistas de respectivas membranas asociadas mediante sendos émbolos o núcleos con los respectivos solenoides de accionamiento, desplazables de forma controlada por la unidad de control; comprendiendo dicho cuerpo de mezcla entre las dos bocas mutuamente enfrentadas una cámara de homogeneización dispuesta coaxialmente con las mencionadas bocas mutuamente enfrentadas y en la que se produce el choque frontal de los caudales entrantes de agua fría y agua caliente y la homogeneización de la temperatura del agua mezclada, estando provista dicha cámara de homogeneización, en su zona intermedia, de una boca de salida para el suministro del agua mezclada.

2. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque la boca de salida definida en la cámara de homogeneización comprende un disco de retención con un orificio para restringir el paso de agua mezclada hacia la salida garantizando la existencia en el interior de la cámara de homogeneización de una leve presión para la estabilización, linealidad y robustez de posicionamiento de los núcleos o émbolos de las electroválvulas proporcionales en los puntos de trabajo seleccionados, siempre que exista flujo por al menos una de las electroválvulas proporcionales de solenoide.

3. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de control dispone de unos medios de control de posicionamiento de cada una de las electroválvulas proporcionales de solenoide para mezcla de fluidos, que realiza la transición entre puntos de apertura o energía aplicada al solenoide de forma progresiva, empleando una rampa en la aplicación del PWM (Modulación de Ancho de Pulso) entre el punto inicial y el final e independientemente para cada una de las electroválvulas del sistema, con el fin de que los núcleos o émbolos de apertura se desplacen controlada y linealmente hasta el punto deseado, sin desestabilizaciones por variaciones súbitas de posición o de presión en el sistema.

4. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las entradas de agua fría y de agua caliente comprenden sendos medidores de caudal y sendos sensores de temperatura conectados a la unidad de control.

5. Sistema, según la reivindicación 4, caracterizado porque la unidad de control dispone de un microcontrolador que mediante un algoritmo de cálculo y en función de las temperaturas de entrada del agua fría y el agua caliente realiza un cálculo térmico y determina los caudales de agua fría y agua caliente necesarios para conseguir el suministro a través de la boca de salida del caudal y temperatura de agua mezclada elegida en los medios de selección por parte del usuario, reposicionando dicha unidad de control a los solenoides de las electroválvulas proporcionales en las posiciones correspondientes en función del cálculo realizado.