VÁLVULA TERMOSTÁTICA.

Una válvula termostática utilizada en un motor de combustión interna y que comprende un alojamiento (10) dotado de,

al menos, tres lumbreras (20, 22, 24), a saber una lumbrera (20) de motor para comunicar con el sistema de refrigeración del motor, una lumbrera (24) de radiador para comunicar con el radiador, y una lumbrera (22) de derivación para comunicar con una derivación, que comprende además un elemento de válvula esférico, hueco (26) soportado a pivotamiento en torno a un eje geométrico de pivote dentro del alojamiento (10) entre dos posiciones extremas, estando dotado dicho elemento de válvula (26) de, al menos, dos aberturas, una de las cuales comunica permanentemente con la lumbrera (20) del motor y la otra de las cuales está situada en un plano sustancialmente perpendicular a dicho eje geométrico de pivote, que comprende además un accionamiento (42) del elemento de válvula controlado por un sensor de temperatura, en la que los ejes geométricos de todas las lumbreras (20, 22, 24) están configurados en planos que son aproximadamente perpendiculares al eje geométrico de pivote del elemento de válvula (26), caracterizada porque el elemento de válvula (26) es, aproximadamente, un segmento esférico o una esfera laminar cuyo lado abierto comunica permanentemente con la lumbrera (20) del motor; porque el elemento de válvula (26) está dotado de, al menos, una vía de paso (34) que, en una de las posiciones extremas del citado elemento de válvula (26) está desconectada de la lumbrera (24) del radiador mientras que en la otra posición extrema mira hacia esta lumbrera (24) del radiador; porque un sistema de obturación, aproximadamente esférico, está configurado en la zona de la lumbrera (24) del radiador; y porque dicho accionamiento (42) actúa sobre el elemento de válvula (26) excéntricamente con relación al eje geométrico de pivote, en la que el sistema de obturación está dotado de un anillo deslizable (60) hecho de un plástico macizo de bajo rozamiento, pretensado por un anillo de obturación (62) de elastómero contra el elemento de válvula (26) y el anillo de obturación (62), al exterior del elemento de válvula (26) con relación a la lumbrera (20) del motor, cierra el interior (18) del alojamiento (10), y en la que el anillo de elastómero (62) está diseñado de forma que su fuerza elástica aumente sólo mínimamente cuando se le aplica una fuerza.

El presente invento se refiere a una válvula termostática definida en el preámbulo de la reivindicación 1.

El documento de patente alemana DE 198 49 492 describe una válvula de regulación para el circuito de refrigeración de un motor de combustión interna cuyo elemento de válvula es un cilindro anular abierto, soportado a rotación en un alojamiento cilíndrico para bloquear mutuamente de manera selectiva dos elementos de lumbrera, para conectarlos entre sí o, también, para permitir un funcionamiento mixto. Esta válvula de regulación conecta selectivamente una derivación o un radiador al sistema de conductos de refrigeración del motor de combustión interna.

El documento de patente alemana DE 103 51 852 describe una válvula de regulación soportada a rotación en torno a un eje geométrico de pivote, dentro de un alojamiento. Este alojamiento comprende tres lumbreras circunferencialmente espaciadas para la rama de derivación, para un radiador y para un calentador. La comunicación con el sistema de refrigeración del motor se realiza mediante un acceso axial al elemento de válvula esférico. Asimismo, una válvula de control para motores de combustión interna es conocida a partir del documento de patente alemana DE 44 16 039 C1 o a partir de la patente norteamericana 3.072.379, en el que el elemento de válvula es una deslizadera giratoria soportada a rotación en su alojamiento correspondiente. Las válvulas de control descritas en último lugar son accionadas mediante un motor de movimiento por pasos, ilustrativamente eléctrico.

También se conocen válvulas de este tipo a partir del documento GB 2008241.

El objeto del presente invento es una válvula termostática para un motor de combustión interna que ofrezca compacidad pero que, no obstante, presente una impedancia mínima al flujo en sus posiciones individuales de conmutación.

Este problema se resuelve gracias a las características de la reivindicación 1.

En el diseño de la válvula termostática del presente invento, los ejes geométricos de todas las lumbreras están situados en planos perpendiculares a su eje geométrico de rotación. El elemento de válvula es un segmento esférico o un elemento esférico, laminar, cuyo lado abierto se encuentra permanentemente en comunicación con la lumbrera del motor. El elemento de válvula del presente invento comprende al menos una vía de paso separada de la lumbrera del radiador en la primera posición extrema de dicho elemento, al tiempo que está orientada hacia ella en su segunda posición extrema. Un sistema de obturación que casa con la forma esférica del elemento de válvula está configurado en la región de la lumbrera del radiador. Este sistema de obturación impide que el fluido situado fuera del elemento de válvula, entre en la lumbrera del radiador. Finalmente, está previsto un accionamiento para el elemento de válvula esféricamente laminar y que actúa excéntricamente respecto al eje geométrico de rotación del elemento de válvula y sobre él.

En una de las posiciones extremas, denominada también posición básica, en la que el elemento de válvula está pretensado, el sistema de obturación descansa en relación de obturación contra el elemento de válvula, a consecuencia de lo cual queda bloqueada la comunicación con el radiador. Sin embargo, el motor comunica con la lumbrera de derivación a través de la correspondiente posición del elemento de válvula. Cuando el elemento de válvula es hecho girar por el accionamiento a la otra posición extrema, para lo que es necesaria, por ejemplo, una rotación de unos 90º, la abertura del elemento de válvula estará alineada con la lumbrera del radiador y el refrigerante puede circular, casi sin obstáculos, desde la lumbrera del motor a la lumbrera del radiador. En esta posición extrema, la lumbrera de la rama de derivación está cubierta por el elemento de válvula. Sin embargo, esta acción de obturación con relación a la lumbrera de derivación no tiene por qué ser especialmente completa ya que, en esencia, todo el medio está circulando ya hacia el radiador. Cuando el elemento de válvula adopte una posición intermedia entre las dos posiciones extremas, se dividirá la circulación del medio refrigerante. Dependiendo de la sección transversal libre de la abertura, circulará más o menos refrigerante a la lumbrera del radiador o a la rama de derivación.

En un modo de realización del presente invento, el elemento de válvula está diseñado como una superficie esférica, lisa, solamente en la zona cubierta por el sistema de obturación. En este diseño, es crítico que la sección transversal de la abertura de flujo desde el interior del alojamiento a la lumbrera del radiador, esté cerrada de manera que, dependiendo de la posición rotacional angular del elemento de válvula, el medio sólo pueda circular a través de la vía de paso del elemento de válvula a la lumbrera del radiador cuando dicha vía de paso cubra, más o menos, la abertura de la lumbrera del radiador.

El elemento de válvula puede comprender superficies aplanadas relativamente pequeñas en lados opuestos, aproximadamente perpendiculares al eje geométrico de rotación. De esta forma, el elemento de válvula y el alojamiento de válvula pueden hacerse proporcionalmente compactos.

De preferencia, el elemento de válvula está hecho, íntegramente, de plástico y está dotado de apoyos a rotación configurados diametralmente que lo soportan en el alojamiento de válvula. En otra realización del presente invento, el elemento de válvula puede estar dotado de una espiga de accionamiento que corra paralela a dichas espigas de apoyo y excéntrica con respecto al eje geométrico de rotación, y que coopere con un accionamiento.

Fuera del área que está en contacto con el sistema de obturación, el elemento de válvula puede estar dotado, exteriormente, de gargantas o rebajos. Estas gargantas o rebajos corren, preferiblemente, en planos que son perpendiculares al eje geométrico de rotación del elemento de válvula. Tal geometría evita que granos de arena del molde arrastrados en el agua de refrigeración, atasquen la válvula. En cambio, el elemento de válvula es capaz de ser autolimpiante.

Para el termostato del presente invento pueden utilizarse varios accionamientos diferentes. Un elemento expandible conectado mediante un elemento de transmisión al elemento de válvula, resulta ser especialmente ventajoso. De preferencia, este elemento expandible está montado en el alojamiento, en el lado de la lumbrera del motor. Un diseño relacionado del presente invento utiliza un vástago cargado por muelle, guiado coaxialmente con el elemento expandible y que descansa contra uno de sus extremos, aplicándose la espiga de accionamiento en una ranura alargada de dicho vástago.

Alternativamente, el accionamiento puede estar constituido por un denominado metal con memoria, configurado fuera o dentro del alojamiento y conectado mediante un elemento de transmisión al elemento de válvula.

Finalmente, el accionamiento puede ser, también, un motor eléctrico montado al exterior del alojamiento y conectado al elemento de válvula por un elemento de transmisión. El control del motor eléctrico está conectado a un sensor de temperatura para permitir la actuación del elemento de válvula en función de la temperatura detectada por el sensor de temperatura. El sensor de temperatura puede detectar la temperatura en la lumbrera del motor del alojamiento. Sin embargo, la temperatura también podría medirse en el circuito de aceite del motor de combustión interna y activar, en consecuencia, la válvula termostática.

De acuerdo con el invento, el sistema de obturación del termostato del presente invento está dotado de un anillo deslizable, hecho de plástico macizo, capaz de resbalar, que descansa contra la superficie externa del elemento de válvula y pretensado mediante un anillo de obturación de elastómero contra el elemento de válvula, cerrando el anillo de obturación el alojamiento por el exterior del elemento de válvula con relación a la lumbrera del radiador. Ilustrativamente, el anillo deslizable está hecho de PTFE. El anillo de obturación está hecho, preferiblemente, de EPDM.

En lo que sigue se detalla un modo de realización ilustrativo del termostato del presente invento, en relación con los dibujos adjuntos.

La fig. 1 es una sección de la válvula termostática del invento,

la fig. 2 es una sección, desplazada en 180º con relación a la de la fig. 1, de la válvula termostática... [Seguir leyendo]

1. Una válvula termostática utilizada en un motor de combustión interna y que comprende un alojamiento (10) dotado de, al menos, tres lumbreras (20, 22, 24), a saber una lumbrera (20) de motor para comunicar con el sistema de refrigeración del motor, una lumbrera (24) de radiador para comunicar con el radiador, y una lumbrera (22) de derivación para comunicar con una derivación, que comprende además un elemento de válvula esférico, hueco (26) soportado a pivotamiento en torno a un eje geométrico de pivote dentro del alojamiento (10) entre dos posiciones extremas, estando dotado dicho elemento de válvula (26) de, al menos, dos aberturas, una de las cuales comunica permanentemente con la lumbrera (20) del motor y la otra de las cuales está situada en un plano sustancialmente perpendicular a dicho eje geométrico de pivote, que comprende además un accionamiento (42) del elemento de válvula controlado por un sensor de temperatura,

en la que los ejes geométricos de todas las lumbreras (20, 22, 24) están configurados en planos que son aproximadamente perpendiculares al eje geométrico de pivote del elemento de válvula (26),

caracterizada porque el elemento de válvula (26) es, aproximadamente, un segmento esférico o una esfera laminar cuyo lado abierto comunica permanentemente con la lumbrera (20) del motor; porque el elemento de válvula (26) está dotado de, al menos, una vía de paso (34) que, en una de las posiciones extremas del citado elemento de válvula (26) está desconectada de la lumbrera (24) del radiador mientras que en la otra posición extrema mira hacia esta lumbrera (24) del radiador; porque un sistema de obturación, aproximadamente esférico, está configurado en la zona de la lumbrera (24) del radiador; y porque dicho accionamiento (42) actúa sobre el elemento de válvula (26) excéntricamente con relación al eje geométrico de pivote, en la que el sistema de obturación está dotado de un anillo deslizable (60) hecho de un plástico macizo de bajo rozamiento, pretensado por un anillo de obturación (62) de elastómero contra el elemento de válvula (26) y el anillo de obturación (62), al exterior del elemento de válvula (26) con relación a la lumbrera (20) del motor, cierra el interior (18) del alojamiento (10), y en la que el anillo de elastómero (62) está diseñado de forma que su fuerza elástica aumente sólo mínimamente cuando se le aplica una fuerza.

2. Válvula termostática como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de válvula (26) adopta una superficie esférica lisa sólo en la zona abarcada por el sistema de obturación.

3. Válvula termostática como se reivindica en una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el elemento de válvula (26) está dotado de superficies planas (36, 38) relativamente pequeñas a lados opuestos, que corren aproximadamente en dirección perpendicular al eje geométrico de pivote.

4. Válvula termostática como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el elemento de válvula (26) es de una sola pieza y de plástico y está dotado de apoyos a rotación externos, diametrales (28, 30) para soportarlo en el alojamiento (10).

5. Válvula termostática como se reivindica en la reivindicación 4, caracterizada por una espiga excéntrica de accionamiento (32) que es enteriza con el elemento de válvula (26), corre paralela al apoyo (30) y coopera con el accionamiento.

6. Válvula termostática como se reivindica en una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el elemento de válvula (26) está dotado de gargantas externas (70) o de rebajos fuera de la superficie que está en aplicación con el sistema de obturación.

7. Válvula termostática como se reivindica en la reivindicación 6, caracterizada porque las gargantas (70) corren en planos que son perpendiculares al eje geométrico de pivote.

8. Válvula termostática como se reivindica en una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el accionamiento es un elemento expandible (42) que está conectado con el elemento de válvula (26) mediante un elemento de transmisión.

9. Válvula termostática como se reivindica en una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el elemento expandible (42) está configurado en el lado de la lumbrera (20) del motor del alojamiento (10).

10. Válvula termostática como se reivindica en las reivindicaciones 5 y 9, caracterizada porque un vástago de transmisión (46) cargado mediante un resorte (52) está guiado coaxialmente con el elemento expandible (42) dentro del alojamiento (10) y descansa contra un extremo del elemento expandible (42), y porque la espiga de accionamiento se aplica en una ranura alargada (48) del vástago (46).

11. Válvula termostática como se reivindica en una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el accionamiento está hecho de un metal con memoria que está configurado en el lado de la lumbrera del motor del alojamiento y que está conectado al elemento de válvula mediante un elemento de transmisión.

12. Válvula termostática como se reivindica en una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el acciona

miento es un motor eléctrico configurado al exterior del alojamiento y conectado al elemento de válvula mediante un elemento de transmisión, estando dotada dicha válvula termostática de un sensor de temperatura para controlar el motor que acciona al elemento de válvula en función de la temperatura detectada.

13. Válvula termostática como se reivindica en la reivindicación 12, caracterizada porque el sensor de temperatura está montado en el lado de la lumbrera del motor del alojamiento.

14. Válvula termostática como se reivindica en la reivindicación 12, caracterizada porque el sensor de temperatura

está configurado en el circuito de otro refrigerante, en particular aceite, que circula por el motor de combustión inter10 na.

15. Válvula termostática como se reivindica en una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque el alojamiento (10) consiste en una parte superior y una parte inferior (12, 14), estando constituidas la lumbrera (24) de radiador y la lumbrera (22) de derivación en la parte superior (12) y encontrándose la lumbrera del motor en la parte inferior

15 (14), y estando soportados el elemento de válvula (26) y el sistema de obturación en la parte superior (12).