VALVULA DE CONTROL DE FLUJO PARA SISTEMAS DE REFRIGERACION.

Una válvula de control de flujo que comprende:

un cuerpo de válvula (12) que define una sección de entrada de fluido

(16), una sección de salida de fluido (18), y una puerta de conexión (20) que interconecta las secciones de entrada y de salida, y

un mecanismo de válvula que comprende:

un actuador, y

una unidad de válvula (40) conectada funcionalmente al actuador para ser movida por medio de éste a lo largo de un eje longitudinal que se extiende a través de un centro de la puerta de conexión (20) y que incluye una superficie de cierre de puerta (99), siendo la unidad de válvula (40) móvil a lo largo del eje entre una posición delantera de cierre de puerta y una posición trasera de cierre de puerta, incluyendo la unidad de válvula (40) extremos frontal y posterior en cada lado de superficie de cierre de puerta (99) interconectados por un conducto de equilibrado de presión,

caracterizado por una parte frontal del conducto de equilibrado de presión que comprende al menos una ranura (110) formada en una superficie extrema frontal de la unidad de válvula (40) y que se extiende a través de ella en una dirección transversal a la del eje longitudinal desde el eje hasta una periferia de la unidad de válvula (40), extendiéndose la ranura (110) a lo largo del eje longitudinal desde la superficie extrema frontal hasta una situación al menos a mitad del recorrido desde la parte más delantera de la superficie extrema frontal hasta la superficie de cierre de puerta (99)

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2005/000468.

Solicitante: DANFOSS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: DANFOSS A/S10010710604 01 801 260,6430 NORDBORG.

Inventor/es: JOHNSEN,HANS,CHRISTIAN, HOLST,JØRGEN, KLOPPENBORG-SKRUMSAGER,MIKKEL.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 3 de Marzo de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > VALVULAS; GRIFOS; COMPUERTAS; FLOTADORES PARA ACCIONAMIENTO;... > Válvulas de cierre vertical, es decir, dispositivos... > F16K1/52 (Dispositivos para la regulación adicional del consumo)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > VALVULAS; GRIFOS; COMPUERTAS; FLOTADORES PARA ACCIONAMIENTO;... > Válvulas de cierre vertical, es decir, dispositivos... > F16K1/10 (en las cuales el husillo está inclinado con relación a la dirección general del flujo)
  • F16K39/02C

Clasificación PCT:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > Circulación del fluido, p. ej. para la transmisión... > F25B41/04 (Disposición de las válvulas (válvulas en sí F16K))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > VALVULAS; GRIFOS; COMPUERTAS; FLOTADORES PARA ACCIONAMIENTO;... > Dispositivos para rebajar la presión sobre las caras... > F16K39/02 (en el caso de válvulas de cierre vertical)

Clasificación antigua:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > Circulación del fluido, p. ej. para la transmisión... > F25B41/04 (Disposición de las válvulas (válvulas en sí F16K))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > VALVULAS; GRIFOS; COMPUERTAS; FLOTADORES PARA ACCIONAMIENTO;... > Dispositivos para rebajar la presión sobre las caras... > F16K39/02 (en el caso de válvulas de cierre vertical)
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VALVULA DE CONTROL DE FLUJO PARA SISTEMAS DE REFRIGERACION.

Fragmento de la descripción:

Válvula de control de flujo para sistemas de refrigeración.

Fundamentos del invento

El presente invento se refiere a una válvula de control de flujo, especialmente para el uso en sistemas de refrigeración para controlar el flujo de refrigerante.

Un sistema de refrigeración incluye típicamente un compresor, un condensador, un evaporador, y una válvula de control de flujo que dosifica el flujo de refrigerante al evaporador y convierte el líquido refrigerante en una mezcla de líquido y vapor. La válvula de control de flujo está posicionada aguas arriba del evaporador, donde funciona como una válvula de expansión para convertir el refrigerante líquido sub-enfriado, a alta presión, en una mezcla de líquido y vapor a baja temperatura, a baja presión. También, una válvula de control de flujo podría estar posicionada aguas abajo del evaporador (es decir, entre el evaporador y el compresor), donde funciona como una válvula de succión para regular la presión de evaporación en el evaporador.

La válvula de control de flujo comprende típicamente conductos de entrada y salida interconectados por una puerta de conexión que está bordeada por un asiento de válvula. Un elemento de válvula está dispuesto para ser movido hacia y distanciándose del asiento de válvula por un actuador, tal como un solenoide eléctrico o un motor paso a paso.

Cuando una válvula de control de flujo semejante se usa en un sistema de refrigeración, habrá una diferencia de presión de una parte a otra del elemento de válvula, la cual creará una fuerza resultante a ser superada por el actuador. Cuanto mayor sea la fuerza, más fuerte tiene que ser el actuador. Puesto que los costes del actuador en general aumentan con la potencia en aumento, es conveniente mantener baja la fuerza a ser superada por el actuador para reducir los costes del actuador. Una manera de reducir la fuerza está dada a conocer en el documento US 3,700,209. Sin embargo, la válvula dada a conocer requiere una considerable precisión durante la fabricación.

Otro aspecto de usar una válvula de control de flujo semejante se presenta cuando se usa como válvula de succión en un sistema de refrigeración, porque el tamaño de la puerta de conexión debe ser suficientemente grande para suministrar un abundante flujo a través de ella durante condiciones de caídas a baja presión. Debido a su tamaño relativamente grande, es difícil mantener un flujo medido con precisión a través de la puerta de conexión cuando la válvula está abierta sólo ligeramente. Por ejemplo, durante periodos de altas demandas de refrigeración, la válvula de succión debería estar abierta sólo ligeramente (por ejemplo a 2,5-3,5% de la apertura máxima). Bajo estas condiciones, una ligera inexactitud en el valor de apertura de válvula puede producir un cambio relativamente grande en el flujo de fluido. Conseguir un flujo preciso se hace aún más difícil si el actuador es un motor paso a paso que puede posicionar el elemento de válvula en sólo un limitado número de posiciones. En el caso de que el compresor esté siendo accionado por un motor de combustión interna, un caudal de flujo que sea demasiado bajo o incluso terminado puede causar que el motor de combustión interna se ahogue.

Un problema diferente puede encontrarse cuando un sistema de refrigeración es transportado desde un fabricante a un cliente, puesto que puede haber refrigerante en una parte del circuito de refrigerante situada entre la válvula de expansión o válvula de succión y otra válvula. Si el sistema fuera expuesto a temperaturas suficientemente altas, la presión del refrigerante podría aumentar hasta un grado tal que una de las válvulas o la canalización podría romper- se.

Por ello, un objeto del invento es conseguir un buen equilibrado del elemento de válvula de una manera favorable para la fabricación.

Otro objeto del invento es proporcionar una válvula de control de flujo capaz de proporcionar un flujo bajo medido con precisión.

Todavía otro objeto es proporcionar una válvula de control de flujo semejante que sea accionada por un motor paso a paso.

Aún otro objeto es proporcionar una válvula de control de flujo semejante que pueda funcionar como una válvula de expansión o una válvula de succión en un sistema de refrigeración.

Otro objeto es proporcionar una válvula de control de flujo que pueda eliminar altas presiones generadas por altas temperaturas afrontadas por el sistema, por ejemplo cuando está siendo transportado o almacenado.

Sumario del invento

Al menos algunos de los objetos del presente invento se consiguen mediante una válvula de control de flujo según la reivindicación 1 que comprende un cuerpo de válvula y un mecanismo de válvula. El cuerpo de válvula define una sección de entrada de fluido, una sección de salida de fluido, y una puerta de conexión que interconecta las secciones de entrada y de salida.

El mecanismo de válvula comprende un actuador y una unidad de válvula conectada funcionalmente al actuador para ser movida por medio de éste a lo largo de un eje longitudinal que se extiende a través de un centro de la puerta de conexión e incluye una superficie de cierre de la puerta. La unidad de válvula es móvil a lo largo del eje entre una posición delantera de cierre de puerta y una posición trasera de apertura de puerta. La unidad de válvula incluye extremos frontal y posterior interconectados por un conducto de equilibrado de presión. Una parte delantera del conducto de equilibrado de presión comprende una ranura formada en una superficie extrema delantera de la unidad de válvula y que se extiende a través de ella en una dirección transversal a la del eje longitudinal desde el eje hasta una periferia de la unidad de válvula. La ranura se extiende a lo largo del eje longitudinal desde la superficie extrema frontal hasta una situación al menos a mitad del recorrido desde la parte más delantera de la superficie extrema frontal hasta la superficie de cierre de la puerta.

La unidad de válvula incluye preferentemente un elemento de válvula que incluye un conducto de purga que se extiende a través de él para comunicar la sección de entrada de fluido con la sección de salida de fluido. El tapón de purga está conectado funcionalmente al actuador y es móvil por medio de éste con relación al elemento de válvula para abrir el conducto de purga con el elemento de válvula en una posición de cierre de puerta.

Preferentemente, el tapón de purga está montado en el elemento de válvula y dispuesto para transmitir los movimientos de apertura de puerta y cierre de puerta desde el actuador al elemento de válvula. El tapón de cierre está dispuesto para ser abierto en una fase inicial del movimiento de apertura de puerta anterior a la transmisión del movimiento de apertura de puerta al elemento de válvula.

Breve descripción de los dibujos

Los objetos y ventajas del invento resultarán evidentes después de la siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas del mismo en relación con los dibujos adjuntos en los cuales número iguales designan elementos iguales.

La Figura 1 es una vista en sección longitudinal tomada a través de una válvula de control de flujo según el presente invento.

La Figura 2 es una vista parcial aumentada de la Figura 1, con un elemento de válvula en un estado cerrado, y con un conducto de purga en un estado abierto.

La Figura 3 es una vista en sección longitudinal en despiece a través de una unidad de válvula de la válvula de control de flujo.

La...

 


Reivindicaciones:

1. Una válvula de control de flujo que comprende:

un cuerpo de válvula (12) que define una sección de entrada de fluido (16), una sección de salida de fluido (18), y una puerta de conexión (20) que interconecta las secciones de entrada y de salida, y

un mecanismo de válvula que comprende:

un actuador, y
una unidad de válvula (40) conectada funcionalmente al actuador para ser movida por medio de éste a lo largo de un eje longitudinal que se extiende a través de un centro de la puerta de conexión (20) y que incluye una superficie de cierre de puerta (99), siendo la unidad de válvula (40) móvil a lo largo del eje entre una posición delantera de cierre de puerta y una posición trasera de cierre de puerta, incluyendo la unidad de válvula (40) extremos frontal y posterior en cada lado de superficie de cierre de puerta (99) interconectados por un conducto de equilibrado de presión,
caracterizado por una parte frontal del conducto de equilibrado de presión que comprende al menos una ranura (110) formada en una superficie extrema frontal de la unidad de válvula (40) y que se extiende a través de ella en una dirección transversal a la del eje longitudinal desde el eje hasta una periferia de la unidad de válvula (40), extendiéndose la ranura (110) a lo largo del eje longitudinal desde la superficie extrema frontal hasta una situación al menos a mitad del recorrido desde la parte más delantera de la superficie extrema frontal hasta la superficie de cierre de puerta (99).

2. La válvula de control de flujo según la reivindicación 1, en la cual la ranura (110) se extiende por completo diametralmente a través de la superficie extrema frontal de la unidad de válvula (40).

3. Una válvula de control de flujo según la reivindicación 1, en la cual la unidad de válvula (40) incluye:

un elemento de válvula (90) que incluye un conducto de purga que se extiende a través de él para comunicar la sección de entrada de fluido (16) con la sección de salida de fluido (18), y
un tapón de purga conectado funcionalmente al actuador y móvil por medio de éste con relación al elemento de válvula (90) para abrir el conducto de purga con el elemento de válvula (90) en una posición de puerta cerrada.

4. La válvula de control de flujo según la reivindicación 3, en la cual el tapón de purga está montado en el elemento de válvula (90) y dispuesto para transmitir los movimientos de apertura de puerta y cierre de puerta desde el actuador al elemento de válvula (90).

5. La válvula de control de flujo según la reivindicación 4, en la cual el tapón de purga está dispuesto para ser abierto en una fase inicial del movimiento de apertura de puerta anterior a la transmisión del movimiento de apertura de puerta al elemento de válvula (90).

6. La válvula de control de flujo según la reivindicación 5, en la cual el elemento de válvula (90) comprende un pistón de válvula móvil a lo largo del eje longitudinal que se extiende a través de la puerta de conexión (20), y el tapón de purga comprende un pistón de purga (130) móvil a lo largo del eje por una distancia limitada con relación al pistón de válvula.

7. La válvula de control de flujo según la reivindicación 6, en la cual el actuador comprende un motor eléctrico paso a paso (70) y un husillo roscado (78) accionado por medio de éste, estando el husillo (78) conectado directamente al pistón de purga (130), siendo el pistón de purga (130) móvil a lo largo del eje entre topes del pistón de válvula espaciados axialmente.

8. La válvula de control de flujo según la reivindicación 7, en la cual el mecanismo de unidad de válvula incluye además un elemento elástico (140) dispuesto para presionar el tapón de purga contra uno de los topes cuando el conducto de purga está en un estado abierto.

9. La válvula de control de flujo según la reivindicación 8, en la cual el elemento elástico (140) comprende un muelle helicoidal que tiene un eje central que coincide con el eje longitudinal, incluyendo el muelle helicoidal extremos opuestos que cargan contra el pistón de válvula y el tapón de purga, respectivamente.

10. La válvula de control de flujo según la reivindicación 3, en la cual las secciones de entrada y de salida de fluido están alineadas a lo largo de una línea central común, y el elemento de válvula (90) está dispuesto para moverse a lo largo del eje longitudinal que pasa a través del centro de la puerta de conexión (20), estando orientado el eje en un ángulo oblicuo con relación a la línea central, mirando un extremo de cierre de puerta del elemento de válvula (90) hacia una de las secciones de entrada y de salida (16, 18) durante el movimiento del mismo a lo largo del eje longitudinal, extendiéndose el conducto de equilibrado a través de la unidad de válvula (40) para igualar presiones en el extremo de cierre de puerta y en el extremo opuesto del elemento de válvula (90).

11. La válvula de control de flujo según la reivindicación 10, en la cual una de las secciones de entrada y de salida (16, 18) hacia la cual mira el extremo de cierre de puerta es la sección de salida (18).

12. La válvula de control de flujo según la reivindicación 11, en la cual una parte del conducto de equilibrado coincide con una parte del conducto de purga.

13. La válvula de control de flujo según la reivindicación 3, en la cual la ranura (110) se extiende por completo diametralmente a través del extremo de cierre de puerta del elemento de válvula (90).

14. La válvula de control de flujo según la reivindicación 3, en la cual el tapón de purga está conectado funcionalmente al actuador para ser abierto por medio de éste pasada una posición umbral en la cual el tapón de purga no restringe el flujo de fluido de purga a través del conducto de purga.