Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control.

Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control (1) con una carcasa de flujo (2) y una carcasa conductora de flujo (3) dispuesta de manera adyacente a la carcasa mencionada,

en la cual se dispone un orificio o una pluralidad de orificios (4), que se utilizan ya sea para la entrada del flujo o para la salida del flujo, en correspondencia con el sentido del flujo previsto en la carcasa de flujo (2), en donde la válvula de control (1) se encuentra dispuesta ya sea en la carcasa de flujo (2) y/o en la carcasa conductora de flujo (3), de manera que un actuador (5) dispuesto de manera adyacente a la válvula de control (1), sea capaz de actuar sobre un elemento de accionamiento (6) dispuesto en la válvula de control (1), directamente o a través de un dispositivo de accionamiento (7) dispuesto entre el elemento de accionamiento (6) y el actuador (5), caracterizado porque,

a) el actuador (5) se encuentra fijado de manera rígida en la carcasa de flujo (2), una palanca doble (11) provista de un punto de apoyo (8), un brazo de carga (9) y un brazo de fuerza (10), se encuentra fijada de manera que rote alrededor de su punto de apoyo en la carcasa de flujo (2), y un émbolo de empuje (13) se encuentra fijado en la carcasa de flujo (2) de manera que pueda realizar un movimiento lineal, en una guía del émbolo (12) dispuesta de manera fija en la carcasa de flujo (2), y

b) entre una articulación para la aplicación de carga (14) dispuesta en el brazo de carga (9), y el actuador (5), se encuentra dispuesta una barra de acoplamiento (15) de manera que pueda rotar, y entre una articulación para la aplicación de fuerza (16) dispuesta en el brazo de fuerza (10), y la articulación de accionamiento (17) del émbolo de empuje (13), se encuentra dispuesta una biela (18) de manera que pueda rotar, y

c) en el extremo del émbolo de empuje (13) enfrentado a la articulación de accionamiento (17), se encuentra dispuesta una articulación de elementos deslizantes (19), en la que el elemento de accionamiento (6) de la válvula de control (1) se encuentra dispuesto de manera que se pueda desplazar y/o que pueda rotar, y

d) un resorte de retorno (20) dispuesto de manera adyacente a la articulación de elementos deslizantes (19), que se encuentra alojado en un alojamiento de resorte (21) dispuesto en la carcasa conductora de flujo (3), actúa en el sentido del eje longitudinal del émbolo de empuje (13) sobre dicho émbolo, de manera que el émbolo de empuje (13) siempre presente un contacto exento de juego con la articulación de accionamiento (17) en la biela (18).

Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control

La presente invención hace referencia a un dispositivo para el accionamiento de una válvula de control, la cual puede estar conformada como una válvula corredera, una válvula esférica, una válvula giratoria, una válvula de disco o similares, y la cual se utiliza para el control o el ajuste de medios sometidos a presión, como por ejemplo, para el ajuste del caudal de refrigerante de un motor de combustión interna.

En el estado del arte, se han descrito previamente dispositivos de diferentes clases para el accionamiento de válvulas de control. De esta manera, el solicitante ha presentado previamente, entre otros, en la patente DE 12 7 653 C1, una bomba de refrigerante accionada eléctricamente, probada en la práctica, con una rueda de álabes axial y con una válvula de control accionada por motor eléctrico. En la forma constructiva mencionada, la válvula de control se encuentra dispuesta en el sentido del flujo, antes de la bomba de refrigerante accionada por motor eléctrico. El motor eléctrico acciona el rodete de la bomba en un sentido de rotación, y en el sentido de rotación opuesto, acciona la válvula conformada como una válvula giratoria, a través del eje de la bomba y una rueda libre.

La utilización de un motor eléctrico en el caudal de refrigerante, exige forzosamente además un encapsulado hermético al agua del motor eléctrico, con lo cual resultan costes de fabricación forzosamente incrementados. Como consecuencia de los componentes eléctricos o bien, los componentes electrónicos utilizados, siempre se deben respetar los valores límite superiores de la carga de temperatura, para evitar un fallo de los componentes mencionados debido a un sobrecalentamiento. Una desventaja esencial de la bomba de refrigerante accionada por motor eléctrico, con ajuste integrado, consiste en que después de un corte de corriente no se puede garantizar una doble seguridad, es decir, que no se puede garantizar un funcionamiento posterior que evite daños sucesivos, del grupo constructivo en el caso de un ajuste interrumpido. Previamente en la patente DE 1 29 12 923 B3, el solicitante ha descrito en relación con una bomba de refrigerante accionada mecánicamente y equipada con una rueda de álabes axial, otro dispositivo también probado previamente en la práctica, accionado mediante un ajuste de baja presión, para el desplazamiento de una válvula de control conformada como una válvula corredera. En la forma constructiva mencionada, la válvula de control se encuentra dispuesta en el sentido del flujo, después de la bomba de refrigerante. La disposición mencionada de la válvula de control, en la solución anteriormente mencionada, exige forzosamente una estructura relativamente prolongada, y además como consecuencia, se requieren fuerzas de accionamiento elevadas, debido a la introducción directa de la fuerza que genera el accionamiento de la válvula corredera de control axial. Además, a partir de la patente DE 1 28 48 893 A1 se conoce una unidad transportadora de refrigerante, en la que se encuentra dispuesta una salida adicional de refrigerante entre la bomba de refrigerante provista nuevamente de una rueda de álabes axial, y la válvula de control dispuesta en el sentido del flujo después de la bomba de refrigerante, por ejemplo, una válvula esférica o una válvula giratoria. El dispositivo necesario para un accionamiento continuo de la válvula de control, en la solución mencionada, actúa sobre un cuadrado dispuesto en el eje de rotación de la válvula de control.

Mediante la solución mencionada tampoco se puede realizar la función de doble seguridad, es decir, que no se puede realizar una apertura completa y automática de la válvula a ajustar, en el caso de una interrupción en el ajuste, de manera que cuando el ajuste se interrumpe con la válvula cerrada, forzosamente se genera un sobrecalentamiento o bien, un daño en el motor de un vehículo a motor. Además, debido a la fricción interna elevada del sistema revelado en la patente DE 1 28 48 893 A1, la aplicación de fuerza directa prevista en la forma constructiva mencionada, sobre el eje de rotación de la válvula de control, presenta forzosamente como consecuencia una calidad de control reducida, la cual en ningún caso garantiza un ajuste sensible y suave. Además, a partir de la patente DE 198 9 123 B4 se conoce otra bomba de agua para el circuito de refrigeración de un motor de combustión interna, con una válvula de control integrada en la carcasa de la bomba, la cual se conforma como una válvula giratoria. Para el desplazamiento de la válvula giratoria mencionada, en la patente DE 198 9 123 B4 se utilizan ya sea un servomotor, un rollo de cera o una tira bimetálica. La forma constructiva mencionada, cuando se utiliza un servomotor, también presenta la desventaja que consiste en que en ningún caso se puede realizar la función de "doble seguridad", en donde la utilización de un servomotor es además muy costosa y en ningún caso garantiza un ajuste sensible y suave con una calidad de control elevada (es decir, un ajuste de la válvula puntual, que sea reproducible de manera exacta en su recorrido y fuerza). Cuando se utiliza una tira bimetálica o un rollo de cera, no se puede realizar un ajuste activo de acuerdo a la necesidad. La cera en el rollo de cera o bien, la tira bimetálica, se fluidifica o bien, se deforma después de alcanzar la temperatura óptima del refrigerante (por ejemplo, alrededor de 8°C a 9°C en vehículos a motor), de manera que las respectivas variaciones físicas obtenidas en el rollo de cera o bien, en la tira bimetálica, que dependen de la temperatura del refrigerante, retornan nuevamente a su estado original justo después del enfriamiento del motor, por lo cual el ajuste en esta clase de sistemas resulta muy lento. Además, en el estado del arte se han descrito previamente otros dispositivos para el accionamiento de válvulas de control, como por ejemplo, el dispositivo revelado en la patente WO 28/46563 A1, para el accionamiento de una válvula de mariposa. En la solución mencionada, se realiza la activación de una válvula de mariposa dispuesta de manera que pueda rotar mediante un eje, sobre la cual actúa un resorte helicoidal como elemento de retorno, sobre un disco/rodillo dispuesto en el eje, en cuyo borde exterior actúa el extremo de un cable de tracción Bowden, en donde el extremo restante del cable de tracción Bowden se encuentra fijado a una palanca

cuyo eje de rotación es accionado por un motor paso a paso accionado de manera eléctrica. Dado que el dispositivo mencionado también se encuentra provisto de un motor eléctrico, la solución mencionada también presenta todas las desventajas de un accionamiento eléctrico, como por ejemplo, los costes elevados de fabricación, valores límite superiores de la carga de temperatura admisible, aunque también una propensión a fallos ante cargas de vibraciones, etc. Además, con el dispositivo de accionamiento recomendado en la patente WO 28/46563 A1, sólo se obtiene una calidad de control muy reducida debido a las pérdidas por fricción elevadas, condicionadas de manera estructural, con fuerzas de ajuste requeridas elevadas, y cargas elevadas de todos los grupos constructivos que participan en el accionamiento de la válvula de mariposa. Además, el dispositivo recomendado en la patente WO 28/46563 A1, en su totalidad es muy propenso a ensuciarse, y requiere simultáneamente de un espacio constructivo relativamente grande. A partir de la patente DE 197 29 648 A1, se conoce otro dispositivo para el ajuste de una válvula de mariposa en el sistema de aspiración de un motor de combustión interna. En el caso del sistema mencionado, en relación con una depresión presente en un dispositivo de membrana sometido a la carga de un resorte de retorno, el dispositivo de membrana realiza un movimiento longitudinal, el cual se transmite en su recorrido a través de una barra de acoplamiento dispuesta de un lado, a un travesaño, en donde el extremo del travesaño enfrentado a la barra de acoplamiento, se encuentra acoplado de manera articulada con una palanca dispuesta en una válvula de mariposa alojada de manera que pueda rotar, de manera que un movimiento longitudinal generado por el desplazamiento del dispositivo de membrana, debido a la disposición recomendada, genera una rotación de 9° de la válvula de mariposa. En el caso del dispositivo mencionado, para el desplazamiento de una válvula de mariposa, se trata de un dispositivo que requiere de fuerzas de ajuste muy elevadas debido a su diseño constructivo, y que someten a los componentes individuales a una carga considerable. Debido al diseño constructivo, el dispositivo mencionado no admite ajuste alguno, sino que sólo realiza el desplazamiento de la válvula de mariposa... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control (1) con una carcasa de flujo (2) y una carcasa conductora de flujo (3) dispuesta de manera adyacente a la carcasa mencionada, en la cual se dispone un orificio o una pluralidad de orificios (4), que se utilizan ya sea para la entrada del flujo o para la salida del flujo, en correspondencia con el sentido del flujo previsto en la carcasa de flujo (2), en donde la válvula de control (1) se encuentra dispuesta ya sea en la carcasa de flujo (2) y/o en la carcasa conductora de flujo (3), de manera que un actuador (5) dispuesto de manera adyacente a la válvula de control (1), sea capaz de actuar sobre un elemento de accionamiento (6) dispuesto en la válvula de control (1), directamente o a través de un dispositivo de accionamiento (7) dispuesto entre el elemento de accionamiento (6) y el actuador (5), caracterizado porque,

a) el actuador (5) se encuentra fijado de manera rígida en la carcasa de flujo (2), una palanca doble (11) provista de un punto de apoyo (8), un brazo de carga (9) y un brazo de fuerza (1), se encuentra fijada de manera que rote alrededor de su punto de apoyo en la carcasa de flujo (2), y un émbolo de empuje (13) se encuentra fijado en la carcasa de flujo (2) de manera que pueda realizar un movimiento lineal, en una guía del émbolo (12) dispuesta de manera fija en la carcasa de flujo (2), y

b) entre una articulación para la aplicación de carga (14) dispuesta en el brazo de carga (9), y el actuador (5), se encuentra dispuesta una barra de acoplamiento (15) de manera que pueda rotar, y entre una articulación para la aplicación de fuerza (16) dispuesta en el brazo de fuerza (1), y la articulación de accionamiento (17) del émbolo de empuje (13), se encuentra dispuesta una biela (18) de manera que pueda rotar, y

c) en el extremo del émbolo de empuje (13) enfrentado a la articulación de accionamiento (17), se encuentra dispuesta una articulación de elementos deslizantes (19), en la que el elemento de accionamiento (6) de la válvula de control (1) se encuentra dispuesto de manera que se pueda desplazar y/o que pueda rotar, y

d) un resorte de retorno (2) dispuesto de manera adyacente a la articulación de elementos deslizantes (19), que se encuentra alojado en un alojamiento de resorte (21) dispuesto en la carcasa conductora de flujo (3), actúa en el sentido del eje longitudinal del émbolo de empuje (13) sobre dicho émbolo, de manera que el émbolo de empuje (13) siempre presente un contacto exento de juego con la articulación de accionamiento (17) en la biela (18).

2. Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la articulación de elementos deslizantes (19) se encuentra dispuesta en una pieza de empuje (22), es decir, como una unidad constructiva por separado, en la que además de un orificio longitudinal que se extiende perpendicularmente en relación con el sentido de desplazamiento del émbolo de empuje (13), además de la articulación de empuje (19), en un lado frontal se encuentra dispuesto un asiento de centrado de resorte (23), de manera adyacente al resorte de retorno (2) conformado como resorte de compresión, y en el lado frontal enfrentado se encuentra dispuesto un collar de centrado del émbolo (24) con un resalte de soporte para la carcasa (25), de manera adyacente al émbolo de empuje (13).

3. Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la articulación para la aplicación de carga (14), la articulación para la aplicación de fuerza (16) y la articulación de accionamiento (17), se conforman como articulaciones esféricas.

4. Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en el extremo de la guía del émbolo (12) del émbolo de empuje (13), del lado de la articulación de elementos deslizantes, se encuentran dispuestas juntas del émbolo (26).

5. Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la válvula de control (1) se conforma como una válvula esférica (28) provista de una superficie de bloqueo (27), con un eje de la válvula esférica (29) alojado en la carcasa conductora de flujo (3), con dos orificios (4) para la salida del flujo, y con una espiga de excéntrica (3) dispuesta alrededor de un radio, de manera distanciada del eje de la válvula esférica (29), como un elemento de accionamiento (6).

6. Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en la carcasa de flujo (2) se encuentra dispuesta una bomba de refrigerante (31) que circula axialmente, con una rueda de álabes semiaxial (33) dispuesta sobre un árbol de accionamiento (32).

7. Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el actuador (5) se puede accionar de manera neumática, hidráulica, eléctrica o también electromecánica, por ejemplo, mediante un husillo de accionamiento accionado por un motor paso a paso.

8. Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control (1) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque en la zona de ambos orificios (4) para la salida del flujo, en cada caso se encuentran dispuestas juntas de estanqueidad (36) entre la carcasa conductora de flujo (3) y la válvula esférica (28).

9. Dispositivo para el accionamiento de una válvula de control (1) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado 5 porque el actuador (5) es una cámara de baja presión (34) con una conexión de baja presión (35).