ES2208400T3 - A VALVE UNIT TO REGULATE THE FUEL GAS FLOW DEPENDING ON THE WATER FLOW, PARTICULARLY FOR WATER HEATERS. - Google Patents
A VALVE UNIT TO REGULATE THE FUEL GAS FLOW DEPENDING ON THE WATER FLOW, PARTICULARLY FOR WATER HEATERS.Info
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Abstract
Description
Una unidad de válvula para regular el caudal de gas combustible dependiendo del caudal de agua, particularmente para calentadores de agua.A valve unit to regulate the flow rate of fuel gas depending on the water flow, particularly for water heaters.
El presente invento se refiere a una unidad de válvula para regular el caudal de gas combustible dependiendo del caudal de agua, particularmente para calentadores de agua, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación principal.The present invention relates to a unit of valve to regulate the flow of combustible gas depending on the water flow, particularly for water heaters, of according to the preamble of the main claim.
Una unidad de válvula que incluye estas características es conocida por la Patente Europea nº 240394. Esta unidad de válvula de hecho tiene una turbina que es accionada por una fracción del flujo de agua alimentada a fin de hacer funcionar un generador de corriente eléctrica usado para encender una llama piloto.A valve unit that includes these Features is known by European Patent No. 240394. This valve unit actually has a turbine that is powered by a fraction of the flow of water fed in order to operate an electric current generator used to ignite a flame pilot.
El presente invento es aplicable, en particular pero no exclusivamente, al campo de calentadores de agua domésticos instantáneos en los que un gas combustible es alimentado a un quemador a fin de calentar el agua con propósitos sanitarios. En calentadores de agua de este tipo la alimentación del gas combustible está prevista para que tenga lugar sólo en proporción a una alimentación de agua caliente. Naturalmente, a fin de calentar el agua a una temperatura que es independiente de su caudal, es necesario de forma correspondiente regular la cantidad de gas alimentado al quemador. Se conocen para este propósito dispositivos del denominado tipo "Venturi" para controlar el caudal de gas en dependencia del caudal de agua. Estos dispositivos proporcionan una sección transversal reducida que ha de ser insertada en la tubería de alimentación de agua de modo que genere una presión diferencial que actúa sobre el accionador de una válvula para regular el caudal del gas en dependencia del caudal de agua. En particular, el accionador está constituido por un diafragma que está sometido a la presión diferencial y está conectado mecánicamente por medio de un sistema de varillas al elemento de cierre de la válvula regulando el caudal de gas por medio de un sistema de varillas.The present invention is applicable, in particular but not exclusively, to the field of domestic water heaters snapshots in which a combustible gas is fed to a burner in order to heat the water for sanitary purposes. In water heaters of this type gas feed fuel is planned to take place only in proportion to A hot water feed. Naturally in order to warm up Water at a temperature that is independent of its flow is correspondingly necessary to regulate the amount of gas fed to the burner. Devices are known for this purpose. of the so-called "Venturi" type to control the gas flow depending on the water flow. These devices provide a reduced cross section to be inserted in the water supply pipe so that it generates a pressure differential acting on the actuator of a valve to regulate the gas flow depending on the water flow. In In particular, the actuator consists of a diaphragm that is subjected to differential pressure and is mechanically connected by means of a rod system to the valve closure element regulating the flow of gas by means of a rod system.
Sin embargo, estos dispositivos acarrean muchas desventajas, entre otras que es de pobre eficiencia al regular el caudal del gas combustible, lo que hace que la temperatura del agua alimentada varíe, considerablemente, con variaciones en su caudal. Otra desventaja es que estos dispositivos implican una separación insegura entre los circuitos de agua y gas, dando como resultado posibles infiltraciones y, en cualquier caso, complejidad de los sistemas de cierre hermético.However, these devices carry many disadvantages, among others that is of poor efficiency when regulating the fuel gas flow, which makes the water temperature fed vary considerably with variations in its flow rate. Another disadvantage is that these devices involve a separation unsafe between the water and gas circuits, resulting in possible infiltrations and, in any case, complexity of the sealing systems.
El documento EP-0681147 describe una unidad de válvula, particularmente para calentadores de agua, que comprende una válvula de gas y una turbina que incluyen un rotor cuya rotación está asociada con el caudal de agua. La válvula de gas es accionada por la traslación axial de la turbina causada por empuje hidráulico. La rotación de la turbina es además usada para alimentar energía a una válvula de seguridad para la ignición del quemador.EP-0681147 describes a valve unit, particularly for water heaters, comprising a gas valve and a turbine that include a rotor whose rotation is associated with the water flow. The valve gas is driven by the axial translation of the turbine caused by hydraulic thrust. Turbine rotation is also used to power a safety valve for ignition of the burner
El documento FR-2347597 describe una válvula para controlar el caudal de gas dependiendo de la temperatura del agua calentada. La válvula es accionada por un freno de corriente parásita accionado por un motor.Document FR-2347597 describes a valve to control the gas flow depending on the water temperature heated. The valve is operated by a brake of parasitic current driven by a motor.
El problema sobre el que el presente invento está basado es el de proporcionar una unidad de válvula remota para regular el caudal del gas combustible dependiendo del caudal de agua, particularmente para calentadores de agua, que está diseñada estructural y funcionalmente para superar las limitaciones descritas antes con referencia a la técnica anterior mencionada.The problem on which the present invention is based is to provide a remote valve unit for regulate the flow of combustible gas depending on the flow of water, particularly for water heaters, which is designed structurally and functionally to overcome the limitations described before with reference to the prior art mentioned.
Este problema es resuelto por el presente invento por medio de una unidad de válvula formada de acuerdo con las reivindicaciones que siguen.This problem is solved by the present invention. by means of a valve unit formed in accordance with the claims that follow.
Las características y las ventajas del invento resultarán más claras a partir de la descripción detallada de una realización preferida del mismo, descrita con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:The characteristics and advantages of the invention they will be clearer from the detailed description of a preferred embodiment thereof, described with reference to the attached drawings, in which:
La fig. 1 es una vista frontal que muestra, en sección, una unidad de válvula formada de acuerdo con el presente invento.Fig. 1 is a front view that shows, in section, a valve unit formed in accordance with the present invention.
La fig. 2 es una vista de una unidad de válvula, seccionada en el plano II-II en la fig. 1.Fig. 2 is a view of a valve unit, sectioned in plane II-II in fig. one.
En los dibujos, una unidad de válvula para regular el caudal de un gas combustible dependiendo de un caudal de agua, formada de acuerdo con el presente invento está indicada generalmente con 1.In the drawings, a valve unit for regulate the flow rate of a combustible gas depending on a flow rate of water, formed in accordance with the present invention is indicated usually with 1.
La unidad de válvula 1 comprende una turbina hidráulica 2 cuyo rotor 2a está alojado en una cámara 3 y soportado giratoriamente para girar alrededor de un eje X. Aberturas de entrada y salida indicadas 4 y 5 respectivamente, están previstas en la cámara 3 para la conexión de la turbina 2 en una tubería a través de la cual fluye el agua que ha de ser alimentada. Las aberturas 4 y 5 están dispuestas de tal modo que el rotor 2a de la turbina 2 es hecho girar alrededor del eje X por el flujo de agua. Se ha intentado que la turbina pueda ser accionada por el flujo total de agua tratada o por una fracción conocida del mismo.The valve unit 1 comprises a turbine Hydraulics 2 whose rotor 2a is housed in a chamber 3 and supported swivel to rotate around an X axis. input and output indicated 4 and 5 respectively, are provided in chamber 3 for connection of turbine 2 in a pipeline through from which the water to be fed flows. The openings 4 and 5 are arranged such that the rotor 2a of the turbine 2 is spun around the X axis by the flow of water. It has been tried that the turbine can be driven by the total flow of treated water or by a known fraction thereof.
Un freno de corriente parásita, generalmente indicado con 6, está asociado con la turbina 2 y comprende un cuerpo anular 7 hecho de material eléctricamente conductor, preferiblemente aluminio o cobre, que se extiende coaxialmente desde sólo una lado 2b del rotor 2a y un generador de campo magnético tal como un imán permanente 9, coaxial con el cuerpo anular 7 y también soportado giratoriamente en la unidad de válvula 1 para girar alrededor del eje X.A parasitic current brake, usually indicated with 6, is associated with turbine 2 and comprises a body ring 7 made of electrically conductive material, preferably aluminum or copper, which extends coaxially from only one side 2b of rotor 2a and a magnetic field generator such as a magnet permanent 9, coaxial with the annular body 7 and also supported rotatably in the valve unit 1 to rotate around the X axis.
El cuerpo anular 7 y el imán permanente 9 están alojados, respectivamente, en una primera cámara 8 formada en la cámara 3 y en una segunda, cámara separada hidráulica 10 que así ni comunica con la cámara 3 ni con la primera cámara 8. La primera cámara 8 se extiende preferiblemente de forma coaxial alrededor de la segunda cámara 10 alojando el imán permanente 9, de modo que la pared que separa las cámaras es delgada.The annular body 7 and the permanent magnet 9 are housed, respectively, in a first chamber 8 formed in the chamber 3 and in a second, separate hydraulic chamber 10 that thus neither communicates with camera 3 or the first camera 8. The first chamber 8 preferably extends coaxially around the second chamber 10 housing the permanent magnet 9, so that the wall that separates the cameras is thin.
La unidad de válvula 1 comprende también una válvula de regulación 11 insertada en un conducto 12 a través del cual fluye el gas combustible, para modular su caudal. La válvula 11 incluye un elemento de cierre 13 montado en un extremo de un vástago 14 que a su vez está conectado al imán permanente 9 por medios accionadores de transmisión 15. Los medios accionadores 15 son del tipo con engranajes y comprenden un piñón o rueda dentada 16 enchavetado a un árbol 16a que se extiende axialmente desde el imán 9. El piñón 16 está engranada con una cremallera 17 formada en el vástago 14.The valve unit 1 also comprises a regulating valve 11 inserted in a conduit 12 through the which flows the combustible gas, to modulate its flow. Valve 11 includes a closure element 13 mounted on one end of a rod 14 which in turn is connected to permanent magnet 9 by means transmission actuators 15. The actuator means 15 are of the type with gears and comprise a pinion or cogwheel 16 keyed to a tree 16a extending axially from the magnet 9. The pinion 16 is engaged with a rack 17 formed in the stem 14.
De acuerdo a una realización preferida, el vástago 14 está dispuesto a lo largo de un eje Y sustancialmente perpendicular al eje X del piñón 16 y la cremallera 17 está constituida por dientes que se extienden periféricamente alrededor del vástago 14.According to a preferred embodiment, the stem 14 is disposed along a substantially Y axis perpendicular to the X axis of the pinion 16 and the rack 17 is consisting of teeth that extend peripherally around of the stem 14.
En virtud de la acción del freno de corriente parásita, el elemento de cierre 13 es móvil a lo largo del eje Y entre una posición de cierre, en la que está a tope con un asiento respectivo 19 para impedir el flujo de gas a lo largo del conducto 12, y una posición abierta en la que es retirado del asiento 19. Este movimiento es contrarrestado por un resorte 20 un primer extremo del cual está en contacto con un escalón o resalto 13a formado en el elemento de cierre 13 de modo que empuje el elemento de cierre 13 contra el asiento 19.Under the action of the current brake parasitic, the closure element 13 is movable along the Y axis between a closed position, where you are butt with a seat respective 19 to prevent the flow of gas along the conduit 12, and an open position in which it is removed from the seat 19. This movement is counteracted by a spring 20 a first end of which is in contact with a step or shoulder 13a formed in the closure element 13 so as to push the element lock 13 against seat 19.
La unidad de válvula 1 realiza su función de controlar el caudal de gas combustible dependiendo del caudal de agua en los términos indicados de forma breve a continuación.The valve unit 1 performs its function of control the flow of combustible gas depending on the flow of water in the terms indicated briefly below.
Para cada valor del caudal del agua en la cámara 3, hay un valor correspondiente de la velocidad de rotación de la turbina 2. El freno de corriente parásita 6 transforma esta velocidad de rotación en un momento de torsión correspondiente que es transmitido al vástago 14 de la válvula de regulación 11 por el imán permanente 9 y los medios accionadores 15.For each value of the water flow in the chamber 3, there is a corresponding value of the rotation speed of the turbine 2. The parasitic current brake 6 transforms this rotation speed at a corresponding torque that it is transmitted to the stem 14 of the regulating valve 11 by the permanent magnet 9 and actuator means 15.
Esta acción del freno de corriente parásita es regulada debido al hecho de que, en un conductor que está sometido a una variación en el flujo de inducción magnética, se crean corrientes eléctricas que tienden a oponerse a la variación en flujo. En el caso concreto, el movimiento giratorio del cuerpo anular 7 alrededor del imán permanente 9 crea, en el cuerpo 7, corrientes inducidas cuyo campo electromagnético se opone a este movimiento giratorio, que tienden a "arrastrar" el imán 9 junto con él.This action of the parasitic current brake is regulated due to the fact that, in a driver who is subject to a variation in the magnetic induction flow, are created electrical currents that tend to oppose variation in flow. In the specific case, the rotating movement of the body annul 7 around the permanent magnet 9 creates, in body 7, induced currents whose electromagnetic field opposes this rotating movement, which tend to "drag" magnet 9 together with the.
Cuanto mayor es la velocidad de rotación del rotor 2a y por tanto del cuerpo anular 7 fijado al mismo, mayor será la fuerza con la que estas corrientes inducidas tenderán a arrastrar el imán permanente 9 en este movimiento giratorio, generando así el par antes mencionado.The higher the rotation speed of the rotor 2a and therefore of the annular body 7 fixed thereto, the greater will be the force with which these induced currents will tend to drag the permanent magnet 9 in this rotating movement, thus generating the couple mentioned above.
Como resultado del par, el elemento de cierre 13 es movido a lo largo del eje Y en oposición al resorte 20, lejos del asiento 19, permitiendo que el gas fluya. La posición alcanzada por el elemento de cierre 13 está definida por el equilibrio entre la fuerza elástica del resorte 20 que tiende a cerrar el elemento de cierre 13 y el par generado por el freno de corriente parásita. Claramente, cuanto mayor es el par generado por el freno, mayor es el grado de abertura del elemento de cierre 13 y por tanto mayor es el caudal de gas combustible.As a result of the pair, the closing element 13 it is moved along the Y axis as opposed to spring 20, away from the seat 19, allowing gas to flow. The position reached by the closing element 13 is defined by the balance between the spring force 20 that tends to close the element of closure 13 and the torque generated by the parasitic current brake. Clearly, the higher the torque generated by the brake, the greater is the degree of opening of the closure element 13 and therefore greater is the flow of combustible gas.
Está claro por las observaciones expuestas antes que, para cada valor del caudal de agua, hay una velocidad correspondiente de rotación del rotor 2a, un par correspondiente transmitido por el freno de corriente parásita 6, un movimiento correspondiente del elemento de cierre 13 y, finalmente, un valor correspondiente del caudal de gas combustible.It is clear from the observations set forth above that, for each value of the water flow, there is a speed corresponding rotor rotation 2a, a corresponding torque transmitted by the parasitic current brake 6, a movement corresponding of the closing element 13 and finally a value corresponding of the flow of combustible gas.
En la realización preferida descrita aquí, la unidad de válvula 1 está destinada a ser fijada sobre un calentador de agua instantáneo con una llama piloto. La unidad de válvula está por ello provista también de una válvula termoeléctrica 21 para cerrar el conducto 12 de gas combustible, con medios accionadores 22 para apertura manual de la válvula termoeléctrica, y con un conducto de alimentación de llama piloto auxiliar que no está mostrado en los dibujos pero que desconecta el conducto 12 en una posición entre la válvula termoeléctrica y la válvula de regulación.In the preferred embodiment described herein, the valve unit 1 is intended to be fixed on a heater of instant water with a pilot flame. The valve unit is therefore also provided with a thermoelectric valve 21 for close the fuel gas line 12, with actuator means 22 for manual opening of the thermoelectric valve, and with a conduit of auxiliary pilot flame power not shown in the drawings but that disconnects conduit 12 in a position between the thermoelectric valve and regulating valve.
La válvula termoeléctrica 21 está dispuesta aguas arriba de la válvula de regulación 11 y preferiblemente en una posición sustancialmente paralela a la misma. Las características funcionales de la válvula termoeléctrica 21 proporcionan medios, de modo tradicional, para una capacidad de su elemento de cierre 23 que ha de ser mantenido en una posición en la que el circuito de gas combustible es abierto por medio de un circuito electromagnético interno controlado por un indicador de presencia de llama piloto, por ejemplo, un termopar.The thermoelectric valve 21 is arranged water above the regulating valve 11 and preferably in a position substantially parallel to it. The characteristics functional thermoelectric valve 21 provide means, of traditional mode, for a capacity of its closure element 23 which It has to be held in a position where the gas circuit fuel is opened by means of an electromagnetic circuit internal controlled by a pilot flame presence indicator, for example, a thermocouple.
Mientras la llama piloto sale, el elemento de cierre 23, que no sería ya mantenido por el circuito electromagnético, sería movido a la posición de cierre por los medios elásticos 24 de modo que obture el conducto 12 para alimentar el gas combustible al quemador del calentador de agua.While the pilot flame goes out, the element of closure 23, which would not be already maintained by the circuit electromagnetic, would be moved to the closed position by the elastic means 24 so that it clears conduit 12 to feed the combustible gas to the water heater burner.
Los medios accionadores 22 para apertura manual de la válvula termoeléctrica 21 comprenden un botón pulsador 25 que está dispuesto fuera de la unidad de válvula 1 y a los que un primer y segundo elementos de presión paralelos, que se extienden dentro de la unidad de válvula indicada 26 y 27, son fijados. El primer elemento de presión 26 está dispuesto como una extensión del elemento de cierre 23 de la válvula termoeléctrica, y el extremo libre del segundo elemento de presión 27 está en contacto con el extremo del resorte 20 alejado del elemento de cierre 13 de la válvula de regulación.Actuator means 22 for manual opening of the thermoelectric valve 21 comprise a push button 25 which is disposed outside the valve unit 1 and to which a first and second parallel pressure elements, which extend within The valve unit indicated 26 and 27, are fixed. The first pressure element 26 is arranged as an extension of the closure element 23 of the thermoelectric valve, and the end free of the second pressure element 27 is in contact with the end of the spring 20 away from the closure element 13 of the regulating valve
Para permitir que la llama piloto sea alimentada, el botón pulsador 25 es apretado contra la unidad de válvula, moviendo así el elemento de cierre 23 parcialmente al circuito electromagnético de la válvula termoeléctrica, por medio del primer elemento de presión 26.To allow the pilot flame to be fed, the push button 25 is pressed against the valve unit, thus moving the closure element 23 partially to the circuit electromagnetic of the thermoelectric valve, by means of the first pressure element 26.
En esta posición, el gas combustible puede fluir en el conducto auxiliar a fin de alimentar la llama piloto sin, sin embargo, ser capaz de alcanzar el quemador a través de la válvula de regulación 11. El elemento de cierre 13 está de hecho cerrado contra el asiento 19 por el resorte 20 que, durante esta operación para mover el botón pulsador 25 es además comprimido por el segundo elemento de presión 27.In this position, the combustible gas can flow in the auxiliary conduit in order to feed the pilot flame without, without However, being able to reach the burner through the valve regulation 11. The closing element 13 is in fact closed against the seat 19 by the spring 20 which, during this operation for moving the push button 25 is also compressed by the second pressure element 27.
El encendido de la llama piloto hace funcionar el circuito electromagnético de la válvula termoeléctrica que mantiene el elemento de cierre 23 en la posición abierta sin la necesidad de funcionamiento de los medios accionadores 22, que pueden ser liberados. Estos medios accionadores son devueltos a una posición alejada de la unidad de válvula 1 por la acción del resorte 20.The pilot flame ignition operates the electromagnetic circuit of the thermoelectric valve that maintains the closing element 23 in the open position without the need for operation of the actuator means 22, which can be released. These actuator means are returned to a position away from the valve unit 1 by the action of the spring 20.
El presente invento supera así las limitaciones descritas antes con referencia a la técnica anterior mencionada, ofreciendo al mismo tiempo muchas ventajas.The present invention thus overcomes the limitations. described above with reference to the aforementioned prior art, while offering many advantages.
Una primera ventaja está constituida por la completa y total separación hidráulica entre los circuitos de agua y gas. Otra ventaja consiste en la proporcionalidad verdadera de la regulación del gas dependiendo del caudal de agua y, no menos, debe ser tenido presente de modo que la regulación sea asegurada por medios operativos no caros que son fiables en el tiempo.A first advantage is constituted by the complete and total hydraulic separation between water circuits and gas. Another advantage is the true proportionality of the gas regulation depending on the water flow and, not least, must be kept in mind so that regulation is ensured by Non-expensive operating means that are reliable over time.
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