VÁLVULA CONTROLADA POR AIRE.

Válvula con una carcasa (1), con un pistón (29), que está dispuesto entre dos posiciones extremas de forma desplazable longitudinalmente en la carcasa (1),

en la que la primera superficie frontal (4) del pistón (2) desemboca en un primer espacio de la válvula (6) y la segunda superficie frontal (5) del pistón (2) desemboca en un segunda espacio de la válvula (7), en la que el primero y el segundo espacio de la válvula (7; 7) se pueden conectar a través de canales de comunicación dispuestos en la carcasa (1) con conductos de presión externos o bien fuentes de presión externas (8); en la que el pistón (2) presenta un canal (3) de diámetro constante que conecta las dos superficies frontales (4; 5) y presenta un anillo de pistón (9) que se proyecta en el lado exterior en el pistón (2) radialmente hacia fuera y que está dispuesto entre las dos superficies frontales (4; 5) del pistón (2), cuyo anillo de pistón desemboca, por su parte, en una cámara (10) de la carcasa (1) y divide esta cámara (10) en una primera cámara de control (11) y una segunda cámara de control (12), caracterizada porque en uno de los dos lados frontales (5) está dispuesta una junta de obturación de la válvula (13) de forma anular alineada axialmente, cuya superficie frontal (14) forma la superficie de cierre del pistón (2) y en el estado cerrado del pistón (2) se apoya a tope contra una superficie de asiento (15) del espacio de válvula (67) correspondiente, y porque el canal (3) está dimensionado y dispuesto en el interior del pistón (2) con relación a la junta de obturación de la válvula (13) de tal forma que en el estado cerrado del pistón (2) en la zona de la junta de obturación de la válvula (13) está formada una superficie activa (16) que actúa en contra de la dirección de cierre, que es menor que la superficie activa (17) del lado frontal (4) opuesto del pistón (2), y porque en el estado abierto del pistón (2), las superficies activas frontales del pistón (2) respectivas son iguales, así como porque una primera superficie activa (23) del anillo del pistón (9) en la primera cámara de control (11) es menor que una segunda superficie activa (24) del anillo de pistón (9) en la segunda cámara de control (12), de manera que la primera cámara de control (11) está en comunicación, a través de un primer conducto de presión de control con un depósito de presión de control (21) de presión constante y la segunda cámara de control (12) está en comunicación de forma conmutable a través de una válvula de control (22) o bien con el medio ambiente o con el depósito de presión de control (21)

La invención se refiere a una válvula de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, como se publica, por ejemplo, en el documento GB 1 103 143.

Para la fabricación de botellas de plástico, en particular de botellas de PP y de botellas de PET se insufla una pieza bruta o una preforma en una máquina de soplado de cuerpos huecos en un cilindro de soplado, en 5 general, en dos etapas en su forma definitiva. A tal fin, la pieza bruta presenta ya esencialmente la cabeza de botella acabada, que es retenida en el molde de soplado de la máquina de soplado de cuerpos huecos y es conectada con un sistema de aire comprimido. A través del soplado de aire comprimido a través de la cabeza de la botella se infla la pieza bruta y finalmente se lleva a su forma definitiva.

Este proceso de soplado se realiza habitualmente en un procedimiento de dos etapas, en el que como 10 primera etapa se realiza un soplado previo con un valor de la presión entre 2 y 20 bares a través de una válvula de soplado previo, y a continuación en una segunda etapa se realiza el soplado final, es decir, el moldeo de la botella de plástico hasta su forma definitiva, con un valor de la presión entre 15 y 40 bares a través de una válvula de soplado principal. Las dos válvulas están conectadas en cada caso con una fuente de presión con el potencial de presión que corresponde a la fase correspondiente del procedimiento. 15

Para garantizar una producción económica, estos procesos deben desarrollarse de la manera más rápida posible. A tal fin, se utiliza convencionalmente una disposición de válvulas que está constituida por dos válvulas, una válvula de soplado previo y una válvula de soplado, que están dispuestas, por ejemplo, sobre un bloque común.

A continuación de estas dos etapas de soplado, debe interrumpirse la conexión con las fuentes de presión 20 y se deja salir la presión desde la botella de plástico y desde los canales de alimentación, antes de que la botella de plástico pueda ser retirada desde el molde de soplado conectado con el cilindro de soplado. Esta etapa del proceso se designa también como ventilación.

Esta ventilación se realiza de manera convencional a través de una válvula de ventilación, que está conectada con el cilindro de soplado y que, en la posición abierta, cede el aire comprimido al medio ambiente. 25

Puesto que el nivel de la presión y la cantidad de aire para el proceso de soplado deben generarse por medio de una instalación de generación de presión, la salida de esta cantidad de aire al meno ambiente significa una pérdida de energía correspondientemente grande. A tal fin se conocen dispositivos y procedimientos, para recuperar de nuevo al menos una parte de este aire de salida y utilizarlo como aire de proceso.

Por ejemplo, se conocen instalaciones de válvula, en las que se lleva a cabo una recuperación parcial del 30 aire comprimido a través de una válvula separada, una llamada válvula economizadora, que está dispuesta entre el cilindro de soplado y la válvula de ventilación.

Todas estas válvulas deben activarse para el ciclo del proceso, a cuyo fin se emplean diferentes sistemas. Por ejemplo, estas válvulas son activadas magnéticamente o son activadas también reumáticamente por medio de válvulas de control separadas. Puesto que las máquinas de soplado de cuerpos huecos son accionadas de todos 35 modos con aire comprimido, este medio de trabajo se ofrece, en principio, también como medio de control para las válvulas.

Un problema que se plantea en las válvulas controladas por aire convencionales de este tipo consiste en que, por una parte, el tiempo de reacción de tales válvulas depende de la altura de la presión de la válvula de control y, por otra parte, la función de la válvula depende de la presión de trabajo del flujo de presión a controlar. 40 Es decir, que tales válvulas no se pueden activar en la práctica en vacío, es decir, sin la presencia de tal presión de trabajo.

Por ejemplo, se conoce a partir del documento DE 1 142 938 una válvula neumática de conmutación rápida, que puede interrumpir la alimentación de un conducto de alta presión y en el estado cerrado ofrece al mismo tiempo una ventilación del conducto de salida de aire interrumpido. Un inconveniente de esta instalación de 45 válvula consiste en que están presentes espacios muertos relativamente grandes, que son llenados con aire comprimido durante la activación de la válvula y finalmente son descargados de nuevo al medio ambiente.

El cometido de la presente invención consiste ahora en encontrar una válvula controlada por aire con un tiempo de reacción lo más corto posible para niveles de presión prácticamente discrecionales, que presenta espacios muertos lo más pequeños posible. 50

Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención por medio de una válvula con las características según la reivindicación 1. Otras formas de realización de acuerdo con la invención se deducen a partir de las características de las otras reivindicaciones 2 a 13.

A través de esta estructura se puede realizar un control sencillo del pistón a través de las dos cámaras de control del segmento del pistón, pudiendo ser las fuerzas de control relativamente pequeñas y pudiendo empelarse, por lo tanto, una válvula de control sencilla convencional. Puesto que las superficies de control correspondientes están dispuestas de manera que se proyecta radialmente desde el pistón hacia el exterior, presentan, por una parte, dimensiones compactas con superficies activas a pesar de todo grandes. A través del 5 dimensionado de las superficies activas del pistón, éste es apoyado a través de la presión de trabajo incluso durante la apertura, lo que conduce a tiempos de apertura y de cierre, respectivamente, muy rápidos.

Las relación entre las superficies activas se selecciona de manera ventajosa de tal forma que cuando la válvula está abierta, es decir, cuando la junta de obturación de la válvula del pistón ha sido desprendida desde el asiento de la válvula, casi se compensa o bien son casi de la misma magnitud. De esta manera, prácticamente no 10 actúan fuerzas en la dirección longitudinal sobre el pistón y solamente requiere para su movimiento unas fuerzas de control relativamente pequeñas. En el estado cerrado de la válvula, es decir, cuando la junta de obturación de la válvula del pistón se apoya a tope contra el asiento de la válvula, se pretende una relación de las superficies activas de aproximadamente 80%, es decir, que la superficie activa en la zona de la junta de obturación de la válvula es solamente aproximadamente el 80% de la superficie activa del otro lado frontal del pistón. 15

Por ejemplo, la junta de obturación de la válvula presenta como canto de cierre una pestaña redonda con superficie de cierre esencialmente recta, de manera que la superficie de cierre está alineada con preferencia perpendicularmente a la dirección de cierre del pistón. De esta manera se consigue una buena acción de obturación con una sección transversal de abertura grande. La superficie de cierre está en este caso de manera ventajosa entre 5 % y 25 % de la superficie activa del lado frontal correspondiente del pistón. Durante la apertura 20 de la válvula, es decir, cuando se eleva el pistón o bien la junta de obturación de la válvula desde su asiento, se comprensa completamente, de manera prácticamente inmediata, la presión de la válvula, puesto que las dos superficies activas de los dos lados frontales del pistón son ahora prácticamente del mismo tamaño, con lo que se reduce la fuerza de movimiento para el pistón y de esta manera se consigue una velocidad alta del pistón, es decir, una velocidad alta de apertura de la válvula. 25

Por ejemplo, la superficie exterior de la pestaña de la junta de obturación de la válvula hacia la superficie de cierre está realizada de forma biselada radialmente hacia dentro. Esto significa que la pestaña está biselada en la dirección de la superficie de cierre. De esta manera, se crea una superficie activa, que puede ejercer a través de la presión que predomina en el espacio correspondiente de la válvula, una fuerza dirigida en la dirección de apertura sobre el pistón. De esta manera, se puede realizar, por ejemplo, una apertura de emergencia de 30 sobrepresión, que eleva el pistón, cuando el nivel de la presión o bien la diferencia de la presión con relación a la presión en el otro espacio de la válvula o bien en el canal del pistón excede un valor determinado....

1. Válvula con una carcasa (1), con un pistón (29), que está dispuesto entre dos posiciones extremas de forma desplazable longitudinalmente en la carcasa (1), en la que la primera superficie frontal (4) del pistón (2) desemboca en un primer espacio de la válvula (6) y la segunda superficie frontal (5) del pistón (2) desemboca en un segunda espacio de la válvula (7), en la que el primero y el segundo espacio de la válvula (7; 7) se pueden 5 conectar a través de canales de comunicación dispuestos en la carcasa (1) con conductos de presión externos o bien fuentes de presión externas (8); en la que el pistón (2) presenta un canal (3) de diámetro constante que conecta las dos superficies frontales (4; 5) y presenta un anillo de pistón (9) que se proyecta en el lado exterior en el pistón (2) radialmente hacia fuera y que está dispuesto entre las dos superficies frontales (4; 5) del pistón (2), cuyo anillo de pistón desemboca, por su parte, en una cámara (10) de la carcasa (1) y divide esta cámara (10) en 10 una primera cámara de control (11) y una segunda cámara de control (12), caracterizada porque en uno de los dos lados frontales (5) está dispuesta una junta de obturación de la válvula (13) de forma anular alineada axialmente, cuya superficie frontal (14) forma la superficie de cierre del pistón (2) y en el estado cerrado del pistón (2) se apoya a tope contra una superficie de asiento (15) del espacio de válvula (67) correspondiente, y porque el canal (3) está dimensionado y dispuesto en el interior del pistón (2) con relación a la junta de obturación de la 15 válvula (13) de tal forma que en el estado cerrado del pistón (2) en la zona de la junta de obturación de la válvula (13) está formada una superficie activa (16) que actúa en contra de la dirección de cierre, que es menor que la superficie activa (17) del lado frontal (4) opuesto del pistón (2), y porque en el estado abierto del pistón (2), las superficies activas frontales del pistón (2) respectivas son iguales, así como porque una primera superficie activa (23) del anillo del pistón (9) en la primera cámara de control (11) es menor que una segunda superficie activa (24) 20 del anillo de pistón (9) en la segunda cámara de control (12), de manera que la primera cámara de control (11) está en comunicación, a través de un primer conducto de presión de control con un depósito de presión de control (21) de presión constante y la segunda cámara de control (12) está en comunicación de forma conmutable a través de una válvula de control (22) o bien con el medio ambiente o con el depósito de presión de control (21).

2. Válvula de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la junta de obturación de la válvula 25 (13) presenta como canto de cierre una pestaña redonda (13') con superficie de cierre (14) esencialmente recta, en la que la superficie de cierre (14) está alineada con preferencia perpendicularmente a la dirección de cierre del pistón (2).

3. Válvula de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la superficie exterior de la pestaña (13') está realizada inclinada hacia la superficie de cierre (14) radialmente hacia dentro. 30

4. Válvula de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el pistón (2) y la junta de obturación de la válvula (13) están configuradas de una sola pieza de un material, con preferencia de plástico, o porque el pistón (2) y la junta de obturación de la válvula (13) están configurados de dos piezas de diferentes materiales, de manera que la junta de obturación de la válvula (13) está constituida con preferencia de plástico.

5. Válvula de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el canal (3) está 35 configurado recto entre las dos superficies frontales (4; 5) del pistón y con sección transversal constante.

6. Válvula de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque la sección transversal del canal (3) corresponde a la sección del canal de entrada en el primer espacio de la válvula.

7. Válvula de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el diámetro exterior del pistón (2) es de la misma magnitud en la zona de sus superficies frontales. 40

8. Válvula de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el asiento de válvula (15) está dispuesto en el lado frontal superior (31) de un pistón auxiliar (30), que está dispuesto con preferencia coaxialmente al pistón (2) de forma móvil en el segundo espacio de la válvula (7) móvil en la carcasa (1) y es desplazable a tope en la posición final superior del pistón (2) contra la junta de obturación de la válvula (13).

9. Válvula de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque el lado frontal inferior (32) del pistón 45 auxiliar (30) desemboca en un espacio de la válvula (33), que está en comunicación con el canal de comunicación (33') del segundo espacio de la válvula (7).

10. Válvula de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque la superficie activa en el lado frontal inferior (32) del pistón auxiliar (30) en su posición final inferior es del mismo tamaño o menor que la superficie activa del lado frontal superior (31). 50

11. Válvula de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque en el espacio de la válvula (33) del lado frontal inferior (32) del pistón auxiliar (30) está dispuesto un medio de resorte (34), que se apoya a tope contra el lado frontal inferior (32) del pistón auxiliar (30).

12. Válvula de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque en el conducto de alimentación hacia el primer espacio de la válvula (6) está dispuesta una válvula de retención (40), con preferencia una válvula de retención (40) controlada por presión.

13. Utilización de una válvula de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12 como válvula de soplado previo, válvula de soplado principal, válvula económica o válvula de ventilación de cilindros de soplado de 5 máquinas de moldeo de cuerpos huecos por soplado