Válvula neumática pilotada.

Un conjunto de válvula pilotada (10), que comprende:

un cuerpo (12) de la válvula que tiene una abertura de entrada (28) de suministro de aire presurizado en comunicación con una fuente de aire presurizado,

y al menos un pasaje cilíndrico (30, 32),

un orificio (34) de la válvula principal que se extiende axialmente a través de dicho cuerpo (12) de la válvula para presentar una pareja de extremos abiertos (132, 134), una pareja de conjuntos de retención (46, 48) recibidos en dicha pareja de extremos abiertos (132, 134) de dicho cuerpo (12) de la válvula para cerrar el mismo, y un miembro de válvula principal (44) movible entre posiciones predeterminadas dentro de dicho orificio (34) de la válvula principal para dirigir selectivamente aire presurizado desde dicha abertura de entrada (28) a través de dicho al menos un pasaje cilíndrico (30, 32),

un orificio (122) de la válvula piloto formado dentro de dicho miembro de válvula principal (44) y que se extiende a través del mismo, coaxialmente con relación a dicho orificio (34) de la válvula principal,

una pareja de aberturas cilíndricas piloto cortas (136, 138) definidas en dicha pareja de conjuntos de retención (46, 48) y separadas entre sí, extendiéndose dicha pareja de aberturas cilíndricas piloto cortas (136, 138) entre dicho orificio (34) de la válvula principal y dicho orificio (122) de la válvula piloto de modo que proporcionen una comunicación fluida entre dicho orificio (34) de la válvula principal y dicho orificio (122) de la válvula piloto, y un miembro de válvula piloto (140) movible entre posiciones predeterminadas dentro de dicho orificio (122) de la válvula piloto para dirigir selectivamente aire desde dicho orificio (122) de la válvula piloto a través de aberturas alternativas de dichas aberturas cilíndricas piloto (136, 138) para actuar sobre dicho miembro de válvula principal (44), moviendo así dicho miembro de válvula principal (44) entre dichas posiciones predeterminadas;

en el que cada uno de dicha pareja de conjuntos de retención (46, 48) define un extremo terminal más interno (70, 82), definiendo dicho miembro de válvula principal (44) una válvula de carrete que tiene una pareja de cabezas de válvula anulares opuestas (98, 100) dispuestas a cada extremo de dicha válvula de carrete, extendiéndose dicho orificio (122) de la válvula piloto a través de dicho miembro de válvula principal (44) para presentar una pareja de extremos abiertos (40, 42) en dicha pareja de cabezas de válvula opuestas (98, 100), definiendo cada una de dicha pareja de cabezas de válvula opuestas (98, 100) un diámetro externo (106) recibido de modo movible en acoplamiento estanco con dicho orificio (34) de la válvula principal, y un diámetro interno (108) dispuesto de modo movible y estanco alrededor de un extremo correspondiente de dichos extremos terminales más internos (70, 82) de dicha pareja de conjuntos de retención (46, 48); caracterizado porque cada uno de dicha pareja de conjuntos de retención (46, 48) está recibido de modo roscado en dicha pareja de extremos abiertos (132, 134).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2002/020828.

Solicitante: MAC VALVES INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 30569 BECK ROAD, P.O. BOX 111 WIXOM, MICHIGAN 48393 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: NEFF,JAMES A, FAGERLY,RICHARD A.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F15B13/04 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F15 DISPOSITIVOS ACCIONADORES POR PRESION DE UN FLUIDO; HIDRAULICA O NEUMATICA EN GENERAL.F15B SISTEMAS QUE FUNCIONAN POR MEDIO DE FLUIDOS EN GENERAL; DISPOSITIVOS ACCIONADORES POR PRESION DE UN FLUIDO, p. ej. SERVOMOTORES; DETALLES DE LOS SISTEMAS DE FLUIDO A PRESION, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (motores, turbinas, compresores, ventiladores, bombas F01 - F04; dinámica de los fluidos F15D; embragues o frenos de fluido F16D; resortes de fluido F16F; transmisiones por fluido F16H; pistones, cilindros, empaquetaduras F16J; válvulas, grifos, compuertas, flotadores para accionamiento F16K; válvulas de seguridad con acción auxiliar del fluido sobre la válvula principal F16K 17/10; medios de accionamiento de válvulas por fluidos F16K 31/12; tuberías, empalmes para tuberías F16L; lubrificación F16N). › F15B 13/00 Detalles de los sistemas de servomotores (F15B 15/00 tiene prioridad). › para utilización con un único servomotor.
  • F15B13/043 F15B 13/00 […] › con válvulas piloto controladas eléctricamente.

PDF original: ES-2403559_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Válvula neumática pilotada

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La invención se refiere generalmente a conjuntos de válvulas neumáticas, y más específicamente a una válvula neumática que tiene una válvula piloto soportada de modo movible en un orificio de la válvula de piloto formado en el miembro principal de válvula.

2. Descripción de la técnica relacionada

Las válvulas neumáticas pilotadas son bien conocidas en la técnica para controlar el flujo de aire presurizado hacia y desde diversos dispositivos accionados neumáticamente, tales como embragues de presión, frenos neumáticos, cilindros neumáticos o cualquier otro dispositivo o aplicación neumática que requiera un control preciso del aire de accionamiento. Más concretamente, conjuntos de válvulas pilotadas de dos vías, tres vías y cuatro vías se emplean habitualmente en estos entornos. Tales válvulas incluyen típicamente un cuerpo principal de la válvula con un miembro de válvula soportado de modo movible en un orificio de válvula como respuesta a una presión de aire que es dirigida por una válvula piloto distinta hacia un extremo o extremos alternativos del miembro de válvula. Un solenoide acciona la válvula piloto hacia una posición predeterminada. Un resorte de retorno u otra válvula piloto es empleado para empujar el miembro de válvula de vuelta a una posición conocida.

Los conjuntos de válvulas de este tipo conocidos en el estado de la técnica relacionado incluyen típicamente un cuerpo de válvula principal al cual se monta separadamente un cuerpo de válvula piloto utilizando fijaciones. Las válvulas de este tipo se emplean en una amplia variedad de entornos de fabricación en los que es deseable un caudal elevado y un tiempo de respuesta muy rápido. A medida que la tecnología para estas válvulas ha avanzado, ha habido un aumento en la demanda de válvulas más pequeñas que son utilizadas en espacios estrechos. A lo largo de los años, ha habido un número de mejoras en este campo general que han facilitado elevados caudales y tiempos de respuesta rápidos en válvulas relativamente pequeñas. Por ejemplo, la patente estadounidense nº 3.089.517, que divulga el preámbulo de la reivindicación 1, describe una válvula en la cual unos casquillos se mantienen en su sitio mediante un anillo de presión y sirven como cabezales cilíndricos en el orificio de la válvula principal. Un manguito situado en el orificio axial incluye aberturas utilizadas para conducir fluido a un espacio detrás de los extremos de un carrete. Aun así, persiste una necesidad en la técnica de válvulas aún más rápidas y pequeñas. Sin embargo, la disposición habitual en la cual se monta una válvula piloto con una válvula principal se ha convertido en una barrera de diseño que ha afectado al tamaño y velocidad de tales válvulas.

Sumario de la invención La presente invención supera estas barreras de diseño y otras desventajas del estado de la técnica relacionado en un conjunto de válvula pilotada. Más concretamente, la presente invención está dirigida hacia un conjunto de válvula pilotada mejorado que incluye un cuerpo de válvula que tiene una abertura de entrada de un suministro de aire presurizado en comunicación con una fuente de aire presurizado y al menos un pasaje cilíndrico. Un orificio de la válvula principal se extiende axialmente en el cuerpo de la válvula y un miembro de válvula es movible entre posiciones predeterminadas en el orificio de la válvula principal para dirigir selectivamente aire presurizado desde la abertura de entrada a través de al menos un pasaje cilíndrico. Un orificio de válvula piloto se forma igualmente en el miembro principal de válvula y se extiende coaxialmente con relación al orificio de la válvula principal. Una pareja de aberturas cilíndricas piloto cortas están separados entre sí y se extienden entre el orificio de la válvula principal y el orificio de la válvula piloto. Un miembro de válvula piloto está soportado de modo movible entre posiciones predeterminadas en el orificio de la válvula piloto para dirigir selectivamente aire presurizado desde el orificio de la válvula piloto a través de aberturas alternativas de las aberturas cilíndricas piloto para actuar sobre el miembro de válvula principal, moviendo así el miembro de válvula principal entre sus posiciones predeterminadas.

El conjunto de válvula pilotada de la presente invención tiene ventajas distintivas con respecto a las válvulas conocidas en el estado de la técnica relacionado. Más concretamente, es pequeña, tiene un perfil bajo y es muy delgada (en un modo de realización, con una anchura de tan sólo 10 mm) . Así pues, es fácilmente ampliable en entornos en los que prima el ahorro de espacio. El pequeño tamaño y bajo perfil de la válvula neumática de la presente invención están facilitados por la integración de la válvula piloto en el cuerpo principal de válvula. A su vez, esta característica es posible debido a la posición del orificio de la válvula piloto que está dispuesto dentro del miembro principal de válvula y es coaxial con el orificio de la válvula principal. El orificio de la válvula piloto y el orificio de la válvula principal están conectados por aberturas cilíndricas piloto muy cortas que dirigen un flujo de fluido hacia y desde el orificio de la válvula principal y están en la contigüidad inmediata de cada lado de miembro de válvula principal para reciclar el miembro de válvula principal entre posiciones predeterminadas. Estas aberturas cilíndricas piloto cortas minimizan el volumen de aire requerido para llenar y expulsar de los extremos del miembro de válvula principal cada vez que la válvula es accionada. Esta estructura da como resultado unos tiempos de respuesta extremadamente rápidos y consistentes.

Además, debido a que la válvula piloto está integrada en el cuerpo de la válvula principal, se eliminan diversas piezas, incluyendo fijaciones, juntas, y operaciones de montaje y mecanizado. El conjunto integrado de válvula pilotada facilita una válvula delgada que tenga un perfil bajo ya que, hasta ahora, era difícil montar una válvula piloto a un cuerpo de válvula principal que tuviera tan sólo, por ejemplo, un grosor de 10 mm. El conjunto de válvula pilotada tiene asimismo una eficiencia de flujo impresionante y una carrera corta. Además, el conjunto de válvula de la presente invención proporciona un gran flujo de fluido a través de la misma cuando el miembro de válvula principal está en cualquiera de sus dos posiciones de funcionamiento. La característica de carrera corta y la compacidad de la válvula proporciona una válvula de funcionamiento eficiente que puede ser accionada por un solenoide de pequeño tamaño, de propósito general, con un consumo de potencia de vataje bajo o vataje alto.

Breve descripción de los dibujos Otras ventajas de la invención serán fácilmente apreciadas a medida que la misma sea mejor entendida con referencia a la siguiente descripción detallada considerada en conexión con los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 es una vista en perspectiva del conjunto de válvula de la presente invención;

la figura 2 es una vista lateral del conjunto de válvula de la presente invención;

la figura 3 es una vista inferior del conjunto de válvula de la presente invención;

la figura 4 es una vista superior del conjunto de válvula de la presente invención;

la figura 5 es una vista lateral en sección transversal del conjunto de válvula de la presente invención que ilustra la posición de ambos miembros de válvula piloto y principal cuando el solenoide deja de ser alimentado;

la figura 6 es una vista lateral en sección transversal ampliada del conjunto de retención del extremo de resorte;

la figura 7 es una vista lateral en sección transversal ampliada del retenedor del asiento de válvula del extremo de resorte;

la figura 8 es una vista lateral en sección transversal del conjunto de válvula de la presente invención que ilustra la posición de ambos miembros de válvula principal y piloto cuando el solenoide es alimentado;

la figura 9 es una vista lateral en sección transversal del conjunto de retención del extremo de solenoide; y

la figura 10 es una vista lateral en sección transversal ampliada del retenedor del asiento de válvula del extremo de solenoide.

Descripción detallada de la o las realizaciones preferidas Haciendo referencia ahora a las figuras, en las cuales números similares se utilizan para designar estructuras similares a lo largo de los dibujos, un conjunto de válvula pilotada de la presente invención se indica generalmente como 10. Como se muestra en las figuras... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un conjunto de válvula pilotada (10) , que comprende:

un cuerpo (12) de la válvula que tiene una abertura de entrada (28) de suministro de aire presurizado en comunicación con una fuente de aire presurizado, y al menos un pasaje cilíndrico (30, 32) ,

un orificio (34) de la válvula principal que se extiende axialmente a través de dicho cuerpo (12) de la válvula para presentar una pareja de extremos abiertos (132, 134) , una pareja de conjuntos de retención (46, 48) recibidos en dicha pareja de extremos abiertos (132, 134) de dicho cuerpo (12) de la válvula para cerrar el mismo, y un miembro de válvula principal (44) movible entre posiciones predeterminadas dentro de dicho orificio (34) de la válvula principal para dirigir selectivamente aire presurizado desde dicha abertura de entrada (28) a través de dicho al menos un pasaje cilíndrico (30, 32) ,

un orificio (122) de la válvula piloto formado dentro de dicho miembro de válvula principal (44) y que se extiende a través del mismo, coaxialmente con relación a dicho orificio (34) de la válvula principal,

una pareja de aberturas cilíndricas piloto cortas (136, 138) definidas en dicha pareja de conjuntos de retención (46, 48) y separadas entre sí, extendiéndose dicha pareja de aberturas cilíndricas piloto cortas (136, 138) entre dicho orificio (34) de la válvula principal y dicho orificio (122) de la válvula piloto de modo que proporcionen una comunicación fluida entre dicho orificio (34) de la válvula principal y dicho orificio (122) de la válvula piloto, y

un miembro de válvula piloto (140) movible entre posiciones predeterminadas dentro de dicho orificio (122) de la válvula piloto para dirigir selectivamente aire desde dicho orificio (122) de la válvula piloto a través de aberturas alternativas de dichas aberturas cilíndricas piloto (136, 138) para actuar sobre dicho miembro de válvula principal (44) , moviendo así dicho miembro de válvula principal (44) entre dichas posiciones predeterminadas;

en el que cada uno de dicha pareja de conjuntos de retención (46, 48) define un extremo terminal más interno (70, 82) , definiendo dicho miembro de válvula principal (44) una válvula de carrete que tiene una pareja de cabezas de válvula anulares opuestas (98, 100) dispuestas a cada extremo de dicha válvula de carrete, extendiéndose dicho orificio (122) de la válvula piloto a través de dicho miembro de válvula principal (44) para presentar una pareja de extremos abiertos (40, 42) en dicha pareja de cabezas de válvula opuestas (98, 100) , definiendo cada una de dicha pareja de cabezas de válvula opuestas (98, 100) un diámetro externo (106) recibido de modo movible en acoplamiento estanco con dicho orificio (34) de la válvula principal, y un diámetro interno (108) dispuesto de modo movible y estanco alrededor de un extremo correspondiente de dichos extremos terminales más internos (70, 82) de dicha pareja de conjuntos de retención (46, 48) ; caracterizado porque cada uno de dicha pareja de conjuntos de retención (46, 48) está recibido de modo roscado en dicha pareja de extremos abiertos (132, 134) .

2. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los conjuntos de retención (46, 48) son ajustables axialmente con relación al cuerpo de válvula principal (12) para variar su posición longitudinal dentro del orificio (34) de la válvula principal.

3. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicho orificio (34) de la válvula principal y dicho orificio (122) de la válvula piloto están situados relativamente entre sí de tal modo que la línea central de cada uno de dichos orificios coincide con respecto a la del otro y es paralela al eje longitudinal de dicho cuerpo de válvula.

4. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada uno de dichos conjuntos de retención (46, 48) presenta una pluralidad de asientos de válvula piloto (158, 160, 162, 164) situados de modo ajustable dentro de dicho orificio de la válvula piloto para definir las posiciones predeterminadas entre las cuales dicho miembro de válvula piloto (140) se mueve dentro de dicho orificio (122) de la válvula piloto.

5. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que cada uno de dicha pareja de conjuntos de retención (46, 48) incluye un retenedor de asiento de válvula piloto (64, 74) dispuesto de modo ajustable dentro de dicho cuerpo de válvula principal (12) y con al menos una de dichas aberturas cilíndricas piloto cortas (136, 138) definida en cada uno de dichos retenedores de asiento de válvula piloto (64, 74) .

6. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 5, en el que cada uno de dichos retenedores de asiento de válvula piloto (64, 74) presenta al menos uno de dicha pluralidad de asientos de válvula piloto (158, 160, 162, 164) .

7. Un conjunto de válvula pilotada de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dichos conjuntos de retención (46, 48) incluyen un retenedor de tope de carrete (50) recibido de modo roscado dentro de uno de dichos extremos abiertos (42) de dicho orificio (34) de la válvula principal, presentando dicho retenedor de tope de carrete (50) un resalto de tope (52) situado dentro de dicho orificio (34) de la válvula principal y que define al menos una de dichas posiciones predeterminadas entre las cuales se mueve dicho miembro de válvula principal (44) .

8. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicho orificio (34) de la válvula principal presenta un resalto de apoyo (54) dispuesto de modo opuesto a dicho resalto de tope (52) definido por dicho retenedor de tope de carrete (50) definiendo dicho resalto de apoyo (54) la otra de dichas posiciones predeterminadas entre las cuales se mueve dicho miembro de válvula principal (44) .

9. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicho retenedor de tope de carrete (50) incluye un primer orificio roscado (60) que define una porción de dicho orificio (122) de la válvula piloto, incluyendo dicho conjunto de retención un retenedor de resorte (62) recibido de modo roscado dentro de dicho primer orificio de tope de carrete roscado (60) y un miembro de empuje (166) capturado entre dicho retenedor de resorte (62) y dicho miembro de válvula piloto (140) .

10. Un conjunto de válvula pilotada de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho retenedor de tope de carrete

(50) define un segundo orificio roscado (66) , estando recibido de modo roscado al menos uno de dichos retenedores de asiento de válvula piloto (64, 74) dentro de dicho segundo orificio de tope de carrete (66) .

11. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho conjunto de retención incluye un retenedor del extremo de solenoide (46) recibido de modo roscado dentro de uno de dichos extremos abiertos (40) de dicho orificio (34) de la válvula principal y que define un pasaje anular (84) que forma una porción de dicho orificio (122) de la válvula piloto, dispuesto dicho retenedor del extremo de solenoide (46) de modo opuesto a dicho retenedor de resorte (48) y que presenta al menos uno de dicha pluralidad de asientos de válvula piloto (158, 160, 162, 164) .

12. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicho conjunto de retención

(46) incluye retenedores del extremo de solenoide interno y externo (74, 78) , recibidos de modo roscado dichos retenedores de extremo de solenoide interno y externo (74, 78) dentro de uno de dichos extremos abiertos de dicho orificio (34) de la válvula principal y que definen un pasaje anular que forma una porción de dicho orificio (122) de la válvula piloto, estando dispuestos dichos retenedores del extremo de solenoide interno y externo (34, 78) de modo opuesto a dicho retenedor de resorte (48) y presentando una pareja de dicha pluralidad de asientos de válvula piloto (158, 160, 162, 164) .

13. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo (12) de la válvula incluye al menos una abertura de escape piloto (128, 130) , siendo dicho miembro de válvula piloto (140) accionable además para dirigir aire presurizado desde dicho orificio (34) de la válvula principal a través de aberturas alternativas de dichas aberturas cilíndricas piloto (136, 138) y hacia fuera de dicha al menos una abertura de escape piloto (128, 130) .

14. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo (12) de la válvula incluye una pareja de aberturas de escape piloto (128, 130) incluyendo dicho miembro de válvula piloto (140) una válvula de resorte que tiene una porción alargada de diámetro reducido (148) dispuesta entre dos parejas de elementos de válvula (150, 152, y 154, 156) situados distalmente con respecto a cualquier extremo de dicha válvula de resorte; incluyendo cada una de dichas dos parejas de elementos de válvula una válvula intermedia (152, 154) y una válvula lateral (150, 156) ; controlando cada una de dichas válvulas intermedias (182, 154) el flujo de fluido entre dicho orificio (122) de la válvula piloto y dicho orificio (34) de la válvula principal a través de una de dicha pareja de aberturas cilíndricas piloto (136, 138) ; y controlando cada una de dichas válvulas laterales (150, 156) el flujo de fluido entre dicho orificio (34) de la válvula principal y dichas aberturas de escape piloto (128, 130) a través de una de dicha pareja de aberturas cilíndricas piloto (136, 148) .

15. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye además un miembro de empuje (166) para mover dicho miembro de válvula piloto (140) en una dirección, y un actuador electromecánico

(14) para mover dicho miembro de válvula piloto (140) en la dirección opuesta.

16. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 15, en el que dicho actuador electromecánico incluye un conjunto de solenoide (14) .

17. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 16, en el que dicho conjunto de solenoide

(14) está montado en dicho cuerpo (12) de la válvula de modo que accione dicho miembro de válvula piloto (140) dentro de dicho orificio (122) de la válvula piloto en una dirección opuesta a una fuerza de empuje generada por dicho miembro de empuje (166) .

18. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo (12) de la válvula incluye una pareja de pasajes cilíndricos (30, 32) y una pareja de pasajes de escape (36, 38) cada uno en comunicación de fluido con dicho orificio (34) de la válvula principal, incluyendo dicho orificio (34) de la válvula principal una pluralidad de salientes (88, 90, 92, 94) , incluyendo dicho miembro de válvula principal (44) una pluralidad de elementos de válvula (114, 116, 118, 120) definidos entre dicha pareja de cabezas de válvula opuestas (98, 100) , cooperando dichos elementos de válvula (114, 116, 118, 120) con dichos salientes (88, 90, 92, 94) para

dirigir fluido desde dicho orificio (34) de la válvula principal a través de diversos pasajes de dicha pareja de pasajes cilíndricos (30, 32) y dicha pareja de pasajes de escape (36, 38) .

19. Un conjunto de válvula pilotada (10) de acuerdo con la reivindicación 16, en el que dichas aberturas cilíndricas piloto (136, 138) comunican con dicho orificio (34) de la válvula principal en la contigüidad inmediata a dichas cabezas de válvula de carrete (98, 100) para dirigir alternativamente presión de fluido contra dichas cabezas de válvula, moviendo así dicha válvula de carrete (44) entre dichas posiciones predeterminadas.


 

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