ES2205617T3 - Dispositivo de accionamiento de tipo termico y metodo para cierre y estanqueizacion del cuerpo de un dispositivo de accionamiento de tipo termico. - Google Patents
Dispositivo de accionamiento de tipo termico y metodo para cierre y estanqueizacion del cuerpo de un dispositivo de accionamiento de tipo termico.Info
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Abstract
SE DESCRIBE UN ACCIONADOR DE TIPO TERMICO, QUE COMPRENDE: - UN CUERPO (2), EN DONDE SE DEFINE UNA CAMARA (5) PARA CONTENER UN MATERIAL (C) QUE SE DILATA O EXPANDE EN FUNCION DE LA TEMPERATURA DE DICHO CUERPO (2); - UN EJE (5), QUE TIENE UN EXTREMO DIRECTAMENTE SUMERGIDO EN EL MATERIAL (C), PUDIENDOSE MOVER DICHO EJE EN FUNCION DEL AUMENTO Y DISMINUCION DE VOLUMEN DEL CITADO MATERIAL (C); - MEDIOS DE CIERRE Y SELLADO (8 - 11) PARA DICHA CAMARA (4) Y DICHO EJE (5), QUE COMPRENDEN: - AL MENOS UN ELEMENTO DE CIERRE (11), CONFIGURADO EN FORMA DE ARANDELA O ELEMENTO SIMILAR, QUE ESTA EN CONDICIONES PARA COOPERAR MECANICAMENTE CON DICHO CUERPO (5), - AL MENOS UN PRIMER ELEMENTO DE SELLADO (10), COMO POR EJEMPLO UN CASQUILLO O ELEMENTO SIMILAR, QUE SIRVE PARA REALIZAR UN PRIMER SELLADO SOBRE EL CITADO EJE (5), - AL MENOS UN SEGUNDO ELEMENTO DE SELLADO (9), COMO UN ANILLO O SIMILAR, QUE SIRVE PARA REALIZAR UN SEGUNDO SELLADO SOBRE EL CITADO EJE (5). SEGUN LA INVENCION, LOS CITADOS MEDIOS DE CIERRE YSELLADO (8 11) COMPRENDEN UNOS MEDIOS DE SOPORTE INFERIOR (8) PARA AL MENOS UNO DE DICHOS PRIMER ELEMENTO DE SELLADO (10) Y SEGUNDO ELEMENTO DE SELLADO (9), ENCONTRANDOSE DICHOS MEDIOS DE SOPORTE INFERIOR (8) ASOCIADOS AL CITADO CUERPO (2) EN UN PUNTO PREDEFINIDO (6A) DE ESTE ULTIMO, DELIMITANDO EL ELEMENTO DE CIERRE (11) Y LOS MEDIOS DE SOPORTE INFERIOR (8) UNA ZONA PRECISA DE ALOJAMIENTO (6, 7) EN DICHO CUERPO (2) PARA LOS CITADOS ELEMENTOS DE CIERRE PRIMERO Y SEGUNDO (9, 10).
Description
Dispositivo de accionamiento de tipo térmico y
método para cierre y estanqueización del cuerpo de un dispositivo
de accionamiento de tipo térmico.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de accionamiento de tipo térmico, y a un método para el cierre y
estanqueización o sellado del cuerpo de un dispositivo de
accionamiento de tipo térmico.
Se conocen dispositivos de accionamiento de este
tipo que se utilizan en diferentes sectores entre los que se pueden
citar el de aparatos electrodomésticos, acondicionamiento de aire,
instalaciones higiénico-sanitarias, y vehículos a
motor.
Estos dispositivos de accionamiento consisten
habitualmente, como mínimo, en un elemento termosensible, que
comprende un cuerpo realizado a base de un material buen conductor
térmico (tal como un metal), que es sometido a una fuente de
calor.
En el cuerpo mencionado, se dispone una cámara
para contener un material (tal como una cera) que es expansible en
función de la temperatura y, por lo menos de forma parcial, queda
dispuesto un vástago o empujador; con esta finalidad, el cuerpo
está dotado de una abertura definida en uno de sus extremos
longitudinales, que está estanqueizado o sellado por los medios
adecuados.
La consecuencia de la transmisión del calor al
cuerpo del elemento termosensible es la expansión del material
expansible, determinando dicha expansión el desplazamiento lineal
del empujador hacia el exterior del cuerpo, hasta alcanzar una
posición determinada, que se establece en general por un tope
limitador mecánico, que se puede definir como posición estable de
trabajo. Cuando la transmisión de calor al cuerpo del elemento
termosensible disminuye o queda interrumpida, el material expandible
se contrae y permite que el empujador vuelva gradualmente a su
posición inicial de reposo, asimismo con la ayuda de un elemento de
recuperación elástica, tal como un resorte.
En algunas soluciones técnicas, la fuente de
calor para el cuerpo del elemento termosensible puede estar
constituida por un dispositivo calentador eléctrico, tal como una
resistencia con un coeficiente de temperatura positivo (PTC)
alimentada mediante dos terminales o contactos; esta solución
refleja el estado actual de los dispositivos de accionamiento
utilizados en los sectores del automóviles o de los aparatos
electrodomésticos.
De acuerdo con otras soluciones, el accionamiento
del elemento termosensible es determinado por la temperatura
ambiente en la que funciona. Éste es el caso de mezcladores
conectados a conducciones de suministro de agua de instalaciones
higiénico-sanitarias tales como en la construcción
de edificios de vivienda, en la que el cuerpo del elemento
termosensible está sometido a la temperatura de flujo del agua para
su regulación.
Los elementos termosensibles tales como los que
se han mencionado pueden ser fabricados de manera simple y
económica, estando constituida su ventaja económica por la
considerable potencia que pueden desarrollar, teniendo en cuenta sus
dimensiones limitadas y el bajo ruido operativo de los mismos.
Para estanqueizar o sellar la cámara que contiene
el material extensible y obtener la estanqueización requerida del
empujador, se disponen habitualmente medios de cierre estanco
adecuados, que quedan alojados en un mismo asiento en
correspondencia con la abertura longitudinal anteriormente
mencionada del cuerpo; dichos medios consisten habitualmente en un
casquillo de material elástico, de manera típica Teflón®, y sus dos
arandelas, es decir, una superior y otra inferior, que
"envuelven" y "abrazan" dicho casquillo. El casquillo
mencionado debe ser insertado con interferencia sobre el empujador,
a efectos de garantizar la estanqueización necesaria, y este hecho
provoca efectos de fricción significativos sobre el empujador
mismo.
El problema resulta más crítico por el hecho de
que el casquillo puede ser comprimido o "apretado" entre dos
arandelas metálicas, cuando el extremo del cuerpo, en el que la
abertura mencionada es delimitada, está remachado mecánicamente, es
decir, plegado o "estrangulado" sobre la arandela superior,
para obtener el cierre adecuado de la cámara que contiene el
material expansible, lo cual puede provocar una compresión excesiva
del casquillo sobre dicho casquillo, que hace más crucial al
problema mencionado.
También se debe indicar que un casquillo de
Teflón® tiende a expansionar su volumen cuando el cuerpo del
elemento termosensible es calentado durante el funcionamiento; dado
que dicho casquillo es comprimido sobre un asiento único, su
expansión provoca fuertes efectos de fricción sobre el
empujador.
Además, esta expansión tiene el efecto de
provocar microextrusiones del material del casquillo; en otras
palabras, pequeñas partes del material tienden a entrar en los
pasos muy reducidos existentes entre los orificios centrales de las
arandelas metálicas y el empujador que pasa por las mismas; dichas
fugas del casquillo conducen a una degradación anticipada del
cierre estanco y, como consecuencia, del elemento termosensible.
Los inconvenientes citados son tales que generan
sustanciales defectos de funcionamiento de los elementos
termosensibles en la mayor parte de sus aplicaciones habituales; la
utilización de elementos termosensibles concebidos de este modo
puede ser considerablemente crítica en los casos en los que se
requiere una elevada sensibilidad del dispositivo a los cambios
térmicos inducidos en el cuerpo del mismo y una considerable
velocidad operativa.
Se conoce de la patente U.S.A. 5.572.869 un
dispositivo de accionamiento de tipo térmico, que comprende un
elemento termosensible, en el que se disponen medios de cierre
estanco o sellado en forma de un casquillo y un anillo de cierre,
mostrándose una sección esquemática de dicho dispositivo
termosensible en la figura 1.
Este dispositivo termosensible de tipo conocido,
indicado en su conjunto con el numeral (100), tiene un cuerpo
realizado en un material metálico (101), dentro del cual queda
definida una cámara (102) que contiene una cera (103) o material
similar que se expansiona con el aumento de temperatura.
El numeral de referencia (104) indica un anillo
de estanqueización (anillo tórico), mientras que los numerales
(105) y (106) indican un casquillo de Teflón® y una arandela de
latón, respectivamente, teniendo el casquillo (105) unas dimensiones
reducidas en comparación con las dimensiones utilizadas en el
estado de la técnica.
El numeral de referencia (107) indica un eje de
acero inoxidable, extendiéndose una parte del mismo hacia afuera
del cuerpo (101), por los orificios del centro del anillo (104),
del casquillo (105) y de la arandela (106).
A efectos de montaje del elemento (100), la
cámara (102) es llenada con una cantidad predeterminada de cera
(103) y, a continuación, el eje (107) es insertado dentro de la
misma, asegurando que ambos elementos (104) y
(105-106) inicialmente asociados con el vástago
alcancen sus respectivos asientos de trabajo; en particular,
siguiendo el montaje, el anillo (104) es colocado en un alojamiento
(108), definido por el ensanchamiento cilíndrico de la cámara (102),
mientras que el casquillo (105), que está insertado con
interferencia sobre el eje (107), y la arandela (106) están
dispuestos uno encima del otro en el asiento (109), quedando
definidos asimismo por un ensanchamiento cilíndrico de la cámara
(102), obtenida por encima del cuerpo (108) y poseyendo un diámetro
mayor que la cámara.
A continuación, el extremo superior del cuerpo
(101), que define la abertura por la cual se pueden insertar los
elementos indicados en la cámara (102), es remachado mecánicamente,
es decir, plegado sobre la arandela (106), a efectos de obtener un
cierre estanco de la cámara (102) que bloquea el casquillo (105) y
el anillo de estanqueidad (104) en el asiento (109) y el cuerpo
(108), respectivamente.
El elemento termosensible descrito en la patente
U.S.A. 5.572.869 presenta algunos inconvenientes debido al tipo de
montaje de sus componentes.
Un primer problema es debido al hecho de que no
se dispone de un asiento del cuerpo apropiado para el anillo de
estanqueidad (104), por las razones siguientes.
Haciendo referencia al dispositivo descrito en la
patente U.S.A. 5.572.869, el anillo de estanqueidad (104) se
encuentra en contacto directo con el casquillo (105), cuya función,
de acuerdo con las técnicas actuales, debería ser la de impedir que
partes del anillo (104) entraran en los espacios laterales entre el
orificio central de las arandelas (106) y el eje (107) que pasa por
las mismas, hacia el exterior del cuerpo (101) durante los
movimientos del eje (107) y debido al empuje de la cera.
No obstante, de acuerdo con el documento del
estado de la técnica que se ha citado, la posición de trabajo del
casquillo (105) no queda bien determinada, tal como se apreciará
más adelante, y no existe ningún elemento adecuado dispuesto por
debajo del anillo (104) para delimitar un asiento preciso.
Tal como se puede apreciar en la figura 1, en
realidad, el anillo (104) descansa por debajo sobre un escalón
(108A) definido por un extremo inferior del cuerpo envolvente
(108), de manera que no hay una base bien delimitada sobre la que se
puede adaptar el anillo; como resultado de ello, se presenta una
situación en la que el anillo lleva a cabo solamente una
estanqueidad radial sobre el eje, tal como se consigue por la
técnica habitual; no obstante, en la aplicación específica, esta
contribución a la estanqueidad parece ser moderada e irregular.
Considerando, en realidad, que el eje (107) es
objeto de movimientos en ambas direcciones, es evidente que, después
de un número de accionamientos, el anillo (104) pueda estar
sometido también a movimientos de desplazamiento descendente (se
hace observar que los dispositivos de accionamiento anteriormente
mencionados deben realizar miles de acciones de trabajo).
Otro problema que se presenta en la disposición
de la figura 1 es que, de acuerdo con la patente U.S.A. 5.572.869,
el casquillo (105) queda colocado en el mismo asiento (109)
directamente por debajo de la arandela (106). Esto determina el
riesgo de que el casquillo (105) sea empujado hacia abajo, por la
arandela (106), al escalón inferior (109A) del asiento (109),
durante la operación de remache del cuerpo (101). Como resultado de
ello, el casquillo tiene el riesgo de ser comprimido sobre el eje e
incluso deformado sobre su parte inferior, es decir, una
deformación mucho más elevada que la típicamente provocada durante
el funcionamiento habitual del dispositivo; en realidad, el
casquillo (105) descansa directamente sobre un pequeño escalón
(109A) y está sometido a deformaciones, por la acción de empuje de
la arandela (106), que provocan defectos de funcionamiento del
dispositivo con el paso del tiempo.
Dicho empuje descendente del casquillo (105) y la
deformación resultante contribuyen entonces a una compresión
excesiva del escalón (108A), y dichas deformaciones pueden incluso
cambiar el volumen de la cámara (102) que contiene la cera (103),
provocando un cambio no deseado en el retorno del elemento
termosensible, es decir, en su funcionamiento; con esta finalidad,
se debe observar que solamente unas pocas decenas de milímetros de
desplazamiento del anillo (104) hacia abajo, y por lo tanto un
cambio mínimo en el volumen de la cámara (102), pueden dar lugar a
un cambio de peligro elevado de la potencia de empuje del
dispositivo.
Otro problema del dispositivo de accionamiento
descrito en la patente U.S.A. 5.572.869, y asociado de cierta manera
con los inconvenientes antes mencionados, es debido al hecho de que
no se disponen para el eje (107) medios de guía adecuados hacia la
parte más interior del cuerpo (101).
En particular, pequeñas oscilaciones o juegos
funcionales del vástago (107) pueden provocar el ensanchamiento del
orificio central del casquillo (105), reduciendo por esta razón su
rendimiento y conduciendo a un aflojamiento radial de la
estanqueidad radial del anillo (104). Esto es debido al hecho de
que el vástago (107) es mantenido prácticamente en su posición por
la arandela (106) en un material rígido solamente; por debajo de
esta arandela, en realidad, el eje (107) queda limitado solamente
por el anillo (104), realizado en un material elástico por su
propia naturaleza, es decir, que cede fácilmente, y por un
casquillo (105) posiblemente sometido asimismo a fenómenos de
deformación durante el funcionamiento del dispositivo y/o en la
operación de remachado del cuerpo (101).
La presente invención tiene como objetivo
solucionar los inconvenientes mencionados.
Dentro de este espíritu general, es el objetivo
de la presente invención dar a conocer un dispositivo de
accionamiento de tipo térmico, cuya estructura está mejorada en
comparación con el estado de la técnica, y poseyendo por lo tanto
una mayor fiabilidad y eficacia a lo largo del tiempo; siendo otro
objetivo de la presente invención el dar a conocer un dispositivo
de accionamiento de tipo térmico que tiene sensibilidad mejorada y
mejor velocidad de retención en comparación con las soluciones
conocidas.
Estos y otros objetivos, que quedarán más
evidentes más adelante, se consiguen de acuerdo con la presente
invención por un dispositivo de accionamiento de tipo térmico y un
método para cerrar y estanqueizar el cuerpo del dispositivo de
accionamiento de tipo térmico que incorpora las características de
las reivindicaciones adjuntas, que forman parte integral de la
siguiente descripción.
Otros objetivos, características y ventajas de la
presente invención quedarán evidentes de la siguiente descripción
detallada y de los dibujos adjuntos, que tienen carácter de ejemplo
no limitativo, en los que:
- la figura 1 muestra esquemáticamente una
sección lateral de un dispositivo de accionamiento termosensible,
según la técnica descrita en la patente U.S.A. 5.572.869;
- la figura 2 muestra esquemáticamente una
sección lateral de un dispositivo de accionamiento termosensible,
según la presente invención.
En la figura 2 se ha mostrado un elemento
termosensible, simplemente llamado "dispositivo de
accionamiento" en la siguiente descripción a efectos de mayor
brevedad, que está realizado de acuerdo con la presente invención.
Este dispositivo de accionamiento, indicado globalmente con el
numeral (1), comprende un cuerpo (2) fabricado en un material buen
conductor térmico; en caso necesario, el material utilizado para
fabricar el cuerpo (2) puede ser eléctricamente conductor en los
casos, en los que el calentamiento requerido para el funcionamiento
del dispositivo de accionamiento tiene que ser generado por un
calentador PTC; por ejemplo, el cuerpo (2) puede quedar realizado en
un metal, poseyendo una sección cuadrangular, particularmente 6 x 6
mm.
Un extremo longitudinal del cuerpo (2) tiene una
abertura (3); dentro del cuerpo (2) se ha definido una cámara (4)
que tiene, por ejemplo, una sección cilíndrica; conteniendo dicha
cámara (4) un material (C) que se expansiona con la temperatura, por
ejemplo, una cera.
La referencia (5) indica un eje fabricado, por
ejemplo, en acero inoxidable, una parte del cual está insertada en
el cuerpo (2) a través del orificio (3), y por lo tanto está
embebida o introducida en el material (C); una parte opuesta del eje
(5) sobresale del cuerpo (2).
Las referencias (6) y (7) indican dos asientos,
que quedan definidos por respectivos ensanchamientos cilíndricos de
la cámara (4), en un área próxima a la abertura (3).
Tal como se puede apreciar, el asiento (6) que se
encuentra más al interior del cuerpo (2) con respecto a la abertura
(3) tiene un desarrollo vertical superior que el asiento (7); en
particular, en la realización que se ha mostrado a título de ejemplo
en la figura 2, la longitud del asiento (6) es aproximadamente tres
veces la longitud del asiento (7).
Una arandela rígida (8), un anillo de cierre
elástico (9) y una junta elástica o casquillo cilíndrico (10) están
insertados, en el orden indicado, en el asiento (6).
La arandela (8) está fabricada preferentemente en
un material metálico, tal como latón; el anillo de estanqueidad (9)
de tipo tórico está realizado preferentemente de goma o un material
elástico similar; el casquillo (10) está realizado preferentemente
en Teflón® o un material elástico similar; el anillo (9) está
realizado preferentemente en un material más fácilmente deformable
que el casquillo (10).
Por el contrario, en el asiento (7), está
insertada la arandela (11), realizada preferentemente en un material
metálico, tal como latón, poseyendo un diámetro superior a la
arandela (8); descansando la arandela inferior (8) sobre el escalón
(6A) definido entre el asiento (6) y la cámara (4) mientras que la
arandela superior (11) descansa sobre el escalón (7A) definido
entre el asiento (6) y el asiento (7).
El escalón (7A) tiene una cierta conicidad
parecida a un embudo, cuya función consiste en facilitar que los
componentes (8, 9, 10) alcancen el asiento correspondiente (6)
durante el montaje; de manera ventajosa, la arandela superior (11)
tiene doble conicidad, es decir, tiene conicidad en su
circunferencia en ambas caras; esta doble conicidad de la arandela
(11), además de hacer su inserción en la abertura (3) más fácil,
tiene también la doble función de permitir el acoplamiento exacto
con la conicidad del escalón (7A) por una parte, y guiar la
deformación de la parte remachada del cuerpo (2) por otra, para
permitir un acoplamiento exacto con el mismo (se tiene que indicar
que esta doble conicidad no es proporcionada por las soluciones
antes citadas, puesto que en estos casos la arandela superior
descansa directamente sobre un casquillo, y no en un escalón
correspondiente). También se debe observar que la doble conicidad de
la arandela (11) permite su fácil montaje en un proceso de
fabricación automatizado puesto que no se requiere orientación
especial para ello; en realidad, en el caso de arandelas con
conicidad sólo en una cara, sería difícil alimentarlas en la
dirección correcta.
Por lo tanto, tal como se puede apreciar, la
arandela superior (11) está alojada en un primer asiento (7) que
difiere del segundo asiento (6) en el que los elementos de
estanqueidad (9 y 10) funcionan sobre el vástago o eje (5) y en el
que asimismo se ha insertado la arandela (8), delimitando las
arandelas (8 y 11) una zona de alojamiento bien definida y precisa
(6, 7) para los órganos de estanqueidad (9 y 10).
A diferencia del estado de la técnica antes
mencionado, la función de remachado del cuerpo (2), y como
consecuencia el empuje de la arandela superior (11), no comparta
riesgos incontrolados de compresión sobre el casquillo (10); esto se
posibilita por el hecho de que la arandela (11) y el casquillo (10)
están alojados en dos asientos diferentes, encontrándose el asiento
(6) para el casquillo más en el interior del cuerpo (2) y poseyendo
dimensiones más reducidas que el asiento (7) que el casquillo
(11).
Por lo tanto, debido a la presencia del escalón
(7A) entre la arandela (11) y el casquillo (10), se impide el riesgo
de que la presión ejercida sobre la arandela durante la etapa de
remachado del cuerpo (2) sea excesiva, con la deformación
consiguiente no deseada del casquillo; por el contrario, de acuerdo
con la invención, un empuje moderado hacia abajo, ejercido por la
arandela (11) sobre el casquillo (10), es de tipo predeterminado y
controlado, no provocando ningún efecto no deseado.
De acuerdo con la presente invención, en
realidad, este empuje moderado de la arandela (11) sobre el
casquillo (10) no es adecuado para producir deformaciones, sino
solamente un desplazamiento descendente, el cual queda permitido por
la presencia del anillo de estanqueidad inferior (9) realizado en
un material plástico.
Por lo tanto, este desplazamiento descendente del
casquillo (10) provoca una compresión predeterminada del anillo (9),
que es libre para adaptar su forma a las superficies circundantes,
lo cual significa una mejor estanqueidad sobre el eje (5), sin
provocar a pesar de ello ningún incremento sustancial de rozamiento
sobre aquél o extrusiones del material elástico que constituye el
anillo (9).
También se obtienen importantes resultados
prácticos de la presente invención, en lo que respecta al
funcionamiento del anillo (9), por la presencia de la arandela
inferior (8). Dicha arandela inferior (8), que actúa como medio de
soporte inferior para el anillo de estanqueidad (9), permite la
delimitación precisa del asiento en el que debe funcionar el anillo
(9), asegurando una amplia superficie de soporte; lo cual difiere
del estado de la técnica, en el que el asiento para el anillo de
estanqueidad no queda delimitado de manera segura, ni en su parte
superior ni en la parte inferior, y en el que la superficie de
soporte es también muy pequeña.
De acuerdo con la presente invención, por el
contrario, la presencia de la arandela (8) y del casquillo (10) en
el mismo asiento (6) permite la definición de una zona de
alojamiento regular para el anillo (9), que queda bien delimitada en
todas las direcciones. Como resultado importante, las áreas vacías
(S) aparecen alrededor del anillo (9), pudiéndose expansionar
cuando se encuentra comprimido o en caliente.
En esta vista, el anillo de estanqueidad (9)
lleva a cabo una función adicional, además de cerrar y compensar el
empuje descendente del anillo (10) tal como se ha mencionado
anteriormente.
Esta función adicional es también la de compensar
la autoexpansión volumétrica habitual del casquillo de Teflón®, que
tiene lugar típicamente durante el funcionamiento, cuando la
temperatura del elemento termosensible aumenta.
De acuerdo con la presente invención, una parte
de dicha expansión del Teflón® es compensada por una expansión
adicional del anillo (9), que es libre de ceder y adaptarse como
consecuencia en su sección propia a los espacios libres
circundantes; tal como se ha indicado anteriormente, de acuerdo con
la presente invención, el anillo está dotado de un asiento de
alojamiento seguro, que está delimitado en la parte superior por la
superficie inferior del casquillo (10) y en su parte baja por la
superficie superior de la arandela (8). Como resultado, debido
también a la compresión del anillo (9) durante la etapa de
remachado, algunos espacios libres permanecen alrededor del anillo,
habiéndose indicado alguno de ellos con la letra (S) en la figura
2; proporcionando dichos espacios libres (S) un espacio natural
para la probable deformación del anillo (9) provocada por la
compresión del casquillo (10) dispuesto por encima, o por la
autoexpansión del casquillo (10), y/o por la probable expansión del
propio anillo (9) durante el funcionamiento, cuando la temperatura
del dispositivo es elevada.
Finalmente, la arandela inferior (8) tiene la
importante función de guiar el eje (5).
Tal como se ha indicado anteriormente, de acuerdo
con el estado de la técnica, en realidad, el único elemento de guía
rígido del eje consiste en una arandela de cierre superior, por
debajo de la cual el eje está guiado solamente por un anillo de
estanqueidad, realizado en un material elástico por su propia
naturaleza, es decir, que cede fácilmente, y por un casquillo de
Teflón®, sometido a fenómeno de deformación durante el
funcionamiento del dispositivo y/o en el remachado del cuerpo del
dispositivo de accionamiento, tal como se ha indicado
anteriormente.
Por lo tanto, en ciertas condiciones operativas,
existe el riego de que el eje oscile o se desvíe en su carrera, de
manera que dichas oscilaciones o juegos, aunque tengan un valor
moderado, pueden determinar ensanchamientos no deseables del
orificio central del casquillo de Teflón® y/o del anillo de
estanqueidad, es decir, pueden conducir a una reducción adicional
de las características funcionales del elemento termosensible o
dispositivo de accionamiento, tal como se ha descrito en la patente
U.S.A. 5.572.869.
Tal como se ha descrito anteriormente, este
problema específico, relativo al estado de la técnica, es obviado
según la presente invención, en virtud de la arandela inferior (8),
que realiza unos medios de guiado adicionales para el eje (5),
encontrándose más adentro del cuerpo (2) del dispositivo de
accionamiento (1) en comparación con la arandela (11). Por lo
tanto, en otras palabras, el eje (5) queda formado en dos puntos
separados, uno situado más en el interior que el otro en comparación
con el cuerpo (2) del dispositivo de accionamiento (1), de manera
que no se asignan funciones adicionales a la función principal de
estanqueización de los elementos (9 y 10).
De lo anterior, se desprende claramente la forma
en la que el dispositivo de accionamiento según la presente
invención queda mejorado con respecto al estado de la técnica y en
la forma en la que se obtiene un dispositivo de accionamiento con
mayor fiabilidad, rendimiento, sensibilidad de funcionamiento.
Las características del dispositivo de
accionamiento de la presente invención quedarán evidentes de la
descripción anterior.
De manera específica, un dispositivo de
accionamiento de tipo térmico (1) ha sido descrito,
comprendiendo:
- un cuerpo (2), en el que se define una cámara
(4) para contener un material (C) que se expansiona en función de la
temperatura de dicho cuerpo,
- un eje (5), que tiene un extremo directamente
sumergido en el material (C), y que es desplazable en función del
incremento y disminución de volumen del material (C),
- medios de cierre y estanqueidad para la cámara
(4) y el eje (5), que comprenden:
- como mínimo, un elemento de cierre realizado
con intermedio de la arandela (11) o elemento similar, que es
apropiado para cooperar mecánicamente con el cuerpo (2),
- como mínimo, un primer elemento de estanqueidad
realizado por el casquillo (10) o elemento similar, apropiado para
llevar a cabo una primera operación de estanqueidad sobre el eje
(5),
- como mínimo, un segundo elemento de
estanqueidad realizado por el anillo (9) o elemento similar, que es
apropiado para llevar a cabo una segunda estanqueización sobre el
eje (5),
de manera que los medios de cierre y estanqueidad
comprenden además medios de soporte inferior para el casquillo (10)
o el anillo (9), realizados por la arandela (8) o elemento similar;
estando asociada la arandela (8) con el cuerpo (2) en un punto
predefinido (6A) y delimitando con la arandela (11) una zona de
alojamiento precisa en el cuerpo (2) para el casquillo (10) y el
anillo (9); ventajosamente, un mínimo de dos asientos distintos
quedan delimitados en dicha zona del cuerpo, y en particular, el
asiento (7), en el que se dispone la arandela (11), y el asiento
(6), cuyas dimensiones radiales son menores que las del asiento
(7), en el que están dispuestos el casquillo (10) y/o el anillo
(9).
Las ventajas anteriormente mencionadas quedan
incrementadas con la combinación apropiada y cooperación de los
elementos anteriormente mencionados, es decir:
- la arandela superior (11), que realiza la
función de bloqueo mecánico de los órganos de estanqueidad (9) y
(10), de guía del vástago (5) en un punto próximo a la abertura (3)
y de delimitación, con la arandela (8), de un área de alojamiento
específico para dichos órganos de estanqueidad;
- el casquillo (10), que realiza la función de
obtener un primer cierre estanco sobre el eje (5) delimitando de
manera segura la parte superior del cuerpo envolvente para el
anillo de estanqueidad (9) y proporcionando la compresión regular y
continuada sobre el mismo anillo, para incrementar sus
características de estanqueidad;
- el anillo de estanqueidad (9), que realiza la
función de obtener una segunda estanqueización sobre el eje (5), de
permitir el desplazamiento descendente del casquillo de Teflón®
durante la etapa de remachado del cuerpo (2), y de compensar la
expansión volumétrica del mismo casquillo, a efectos de evitar
extrusiones durante el funcionamiento del dispositivo;
- la arandela inferior (8), que realiza la
función de soportar el anillo de estanqueidad (9), de guiar el eje
(5) a un punto próximo dentro de la cámara (4) y delimitando con la
arandela (8) una zona de alojamiento específico para el anillo (9)
y el casquillo (10).
Las funciones mencionadas quedan ventajosamente
incrementadas por la separación o división apropiada de los
elementos indicados en asientos separados, quedando delimitadas en
una misma zona del cuerpo envolvente, es decir:
- un primer asiento (7), más próximo a la
abertura (3) del cuerpo (2) del dispositivo de accionamiento (1),
asignado para el cuerpo envolvente de la arandela superior (11),
que descansa sobre un escalón específico (7A), evitando de esta
manera deformaciones no deseadas del casquillo de Teflón® situado
por debajo;
- un segundo asiento (6), que tiene menores
dimensiones que el anterior y que se encuentra más hacia el interior
del cuerpo (2), destinado al alojamiento, por el orden siguiente,
de la arandela inferior (8), que descansa sobre un escalón
específico (6A), el anillo de estanqueidad (9) y el casquillo
(10).
De la descripción anterior, también quedan claras
las ventajas de la presente invención.
Es evidente que son posibles muchos cambios que
puede introducir el técnico en la materia en el dispositivo de
accionamiento de tipo térmico que se ha descrito solamente a título
de ejemplo, y también es evidente que en una actuación práctica de
la invención, los componentes pueden ser distintos en cuanto a
formas y dimensiones con respecto a los descritos y que pueden ser
sustituidos por elementos técnicamente equivalentes.
Se observará, por ejemplo, la posibilidad de
invertir la secuencia de inserción para el anillo (9) y casquillo
(10); en este caso, el elemento de tope inferior para el anillo de
estanqueidad (9) consistiría en el casquillo (10), y arandela (11)
delimitando hacia arriba el asiento para el mismo anillo. Por lo
tanto, todas las ventajas anteriores según la presente invención
pueden ser alcanzadas asimismo por esta disposición.
En realidad, el empuje probable hacia abajo
generado por la arandela (11) durante la etapa de remachado del
cuerpo (2) se compensaría por el anillo (9), que de este modo
quedaría sometido a compresión radial incrementando su función de
estanqueidad. Por otra parte, las expansiones volumétricas
probables del casquillo (10) quedarían contenidas en sentido
descendente en virtud de la presencia de la arandela (8), que podría
encontrar espacio libre hacia arriba, sobre el anillo (9), que a su
vez es libre para expansionarse en los espacios (S).
Finalmente, también se indica la posibilidad de
disponer más de un casquillo y/o más de un anillo, y de medios de
soporte inferior para el anillo de estanqueidad. Es posible, por
ejemplo, pensar en una disposición que tuviera varios grupos de
estanqueidad, comprendiendo cada uno de ellos un casquillo (10), un
anillo (9) y una arandela (8) insertados en asientos distintos
correspondientes con un diámetro decreciente en comparación con una
abertura (3).
También es evidente que el anillo de estanqueidad
(9), que está sometido a deformaciones para acoplarse a las
superficies circundantes y/o espacios libres, podría tener una
geometría distinta de la circular, es decir, no sería necesariamente
de tipo tórico, a condición de que la forma de su sección asegure
la presencia de espacios (S) huecos circundantes o, como mínimo,
cuando no se encuentra sometido a esfuerzos.
Finalmente, en el caso de procesos de fabricación
complicados, el posicionado correcto de las arandelas (8) y (11) se
puede obtener por la inserción forzada o por interferencia de
arandelas a alturas predeterminadas dentro del cuerpo (2), en vez
de utilizar los escalones (6A) y (7A), siempre con el objetivo de
obtener una zona de alojamiento precisa en el cuerpo (2) para los
elementos de estanqueidad (9 y 10).
Claims (19)
1. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
que comprende:
- un cuerpo (2), en el que está definida una
cámara (4) para contener un material (C) que se expansiona en
función de la temperatura de dicho cuerpo (2);
- un eje (5), que tiene un extremo directamente
sumergido en dicho material (C), siendo desplazable dicho eje (5) en
función del incremento y disminución de volumen de dicho material
(C);
- medios de cierre y estanqueidad
(8-11) para dicha cámara (4) y dicho eje (5),
comprendiendo:
- como mínimo, un elemento de cierre (11),
conformado en forma de arandela o similar, que es apropiado para
cooperar mecánicamente con dicho cuerpo (2),
- como mínimo, un primer elemento de cierre (10),
tal como un casquillo o similar, apropiado para llevar a cabo una
primera acción de estanqueización sobre dicho eje (5),
- como mínimo, un segundo elemento de
estanqueización (9), tal como un anillo o elemento similar,
apropiado para llevar a cabo una segunda acción de estanqueización
sobre dicho eje (5),
caracterizado porque dichos medios de
cierre y estanqueización (8-11) comprenden medios
de soporte inferior (8) en contacto directo con dicho material (C),
tales como una arandela o elemento similar, para uno de dichos
primeros elementos de estanqueización (10) o segundo elemento de
estanqueización (9), delimitando dicho elemento de cierre (11) y
dichos medios de soporte inferior (8) una zona de alojamientos
(6-7) en dicho cuerpo (2) para dichos elementos de
estanqueización (9, 10), descansando dichos medios de soporte
inferior (8) sobre un primer escalón (6A) de dicho cuerpo (2)
situado entre dicha zona de alojamiento (6, 7) y dicha cámara
(4).
2. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 1, caracterizado porque como mínimo
dos asientos distintos (6, 7) quedan definidos en dicha zona de
alojamiento (6-7) de dicho cuerpo (2).
3. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho
elemento de cierre (11) está dispuesto en un primer asiento (7)
definido en dicha zona de alojamiento (6-7) del
cuerpo (2) y porque dicho primer elemento de estanqueidad (10) está
posicionado en un segundo asiento (6) definido en dicha zona
envolvente de dicho cuerpo (2) y poseyendo dimensiones radiales más
reducidas que dicho primer asiento (7).
4. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho primer
elemento de estanqueización (10) y dicho segundo elemento de
estanqueización (9) están ambos alojados en dicho segundo asiento
(6).
5. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 1 ó 4, caracterizado porque dicho
elemento de estanqueización (10) y dicho segundo elemento de
estanqueización (9) se encuentran, como mínimo, ligeramente
comprimidos entre dicho primer elemento de cierre (11) y dichos
medios de soporte inferior (8).
6. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 3, caracterizado porque dichos medios
de soporte inferior (8) están alojados en dicho segundo asiento
(6).
7. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 1 ó 4, caracterizado porque dicho
segundo elemento de estanqueización (9) está situado en contacto
directo con dicho primer elemento de estanqueización (10) y/o
situado por debajo del mismo.
8. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según como mínimo una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque se dispone un alojamiento regular para
dicho segundo elemento de estanqueización (9), que está delimitado
en la parte superior por dicho primer elemento de estanqueización
(10) y en la parte baja por dichos medios de soporte inferior
(8).
9. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho
elemento de cierre (11) descansa sobre un segundo escalón (7A)
definido en dicho cuerpo (2) entre dicho primer asiento (7) y dicho
segundo asiento (6).
10. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho segundo
asiento (6) tiene una altura superior en comparación con dicho
primer asiento (7), siendo la altura de dicho segundo asiento (6),
en particular, como mínimo, el doble de la altura de dicho primer
asiento (7).
11. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según una o varias de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque dichos medios de soporte inferior
consisten en una arandela rígida (8) u otro elemento similar,
particularmente en material metálico tal como latón, y/o elemento
de cierre que consisten en una arandela rígida (11) o elemento
similar, encontrándose especialmente achaflanada a lo largo de su
circunferencia, en ambas caras.
12. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho primer
elemento de estanqueización (10) está situado por debajo de dicho
segundo elemento de estanqueización, consistiendo dichos medios de
soporte inferior en particular en dicho segundo elemento de
estanqueización (9).
13. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación anterior, caracterizado porque se
dispone un alojamiento regular para dicho segundo elemento de
estanqueización (9), que está delimitado en su parte baja por dicho
primer elemento de estanqueización (10) y en su parte superior por
dicho elemento de cierre (11).
14. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 1, caracterizado porque unos espacios
vacíos (S) quedan dispuestos entre dicho segundo elemento de
estanqueización (9) y las superficies de la zona de alojamiento (6,
7).
15. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según como mínimo una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque dicho segundo elemento de
estanqueización (9) está fabricado con un material más fácilmente
deformable que dicho primer elemento de estanqueización (10), de
manera que, en particular, dicho segundo elemento de
estanqueización es un anillo (9) de tipo tórico, realizado en goma o
un material elástico similar y/o dicho primer elemento de
estanqueización es un casquillo (10) de tipo cilíndrico, realizado
en Teflón® o material elástico similar.
16. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 1, caracterizado porque se disponen
medios de guía (8) para dicho eje (15), que están situados por
debajo de dicho primer elemento de estanqueización (10) y/o dicho
primer elemento de estaqueización (9), coincidiendo dichos medios
de guía, en particular, con dichos medios (8) de soporte
inferior.
17. Dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios
(8-11) de cierre y estanqueización para dicha
cámara (4) comprenden una serie de grupos de estanqueización que
consisten, como mínimo, en un primer elemento de estanqueización
(10), un segundo elemento de estanqueización (9) y medios de
soporte inferior (8) para uno de dichos primer y segundo elementos
de estanqueización (10, 9).
18. Método para el cierre y estanqueización del
cuerpo (2) para un dispositivo de accionamiento de tipo térmico,
definiendo dicho cuerpo (2) una cámara (4) para contener un
material (C) que se expansiona en función de la temperatura de dicho
cuerpo (2), encontrándose un extremo del eje (5) directamente
sumergido en dicho material (C), siendo desplazable dicho eje (5)
en función de la expansión y disminución de volumen de dicho
material (C), de manera que se disponen elementos de cierre y
estanqueización (8-11) para dicha cámara (4) y
dicho eje (5), comprendiendo:
- como mínimo, un elemento de cierre (11),
conformado en forma de arandela o similar, que es apropiado para
cooperar mecánicamente con dicho cuerpo (2),
- como mínimo, un primer elemento de cierre (10),
tal como un casquillo o elemento similar, apropiado para llevar a
cabo una primera acción de estanqueización sobre dicho eje (5),
- como mínimo, un segundo elemento de
estanqueización (9), tal como un anillo o elemento similar,
apropiado para llevar a cabo una segunda acción de estanqueización
sobre dicho eje (5),
caracterizado porque sobre un primer
escalón (6A) de dicho cuerpo (2), medios de soporte inferior (8),
en contacto directo con dicho material, tal como una arandela o
elemento similar, para uno de dichos primer elemento de
estanqueización (10) y segundo elemento de estanqueización (9),
descansan en un punto predeterminado (6A), situado entre una zona
de alojamiento (6-7) y dicha cámara (4), delimitando
dicho elemento de cierre (11) y dichos medios de soporte inferior
(8) dicha zona de alojamiento (6-7) en dicho cuerpo
(2) para dichos primer y segundo elementos de estaqueización (10,
9).
19. Método, según la reivindicación anterior,
caracterizado porque
- dicho elemento de cierre (11) tiene la función
de bloqueo mecánico de dichos primer y segundo elementos de
estanqueización, de guiado del eje (5) en su desplazamiento y/o
contribuyendo a delimitar de manera segura un alojamiento para
dicho segundo elemento de estanqueización (9), y/o
- dichos primer elemento de estanqueización (10)
cumple la función de realizar una primera estanqueización sobre
dicho eje (5), de contribuir a delimitar de manera segura un cuerpo
envolvente para dichos segundo elemento de estanqueización (9) y/o
de generar una compresión controlada y regular de dicho segundo
elemento de estanqueización (9), a saber, durante las operaciones de
trabajo sobre dicho cuerpo (2) y/o durante el funcionamiento del
dispositivo de accionamiento (1), y/o
- dicho segundo elemento de estanqueización (9)
tiene la función de llevar a cabo una segunda estanqueización sobre
dicho eje (5), de compensar expansiones volumétricas probables de
dicho primer elemento de estanqueización (10) y/o permitir un
desplazamiento descendente de dicho primer elemento de
estanqueización (10) durante las operaciones de trabajo sobre dicho
cuerpo (2), y/o
- dichos medios de soporte inferior (8) tienen la
función de contribuir a delimitar de manera segura un alojamiento
para dicho segundo elemento de estanqueización (9) y/o de guiado de
dicho eje (5) en su desplazamiento en un punto próximo al interior
de dicha cámara (4).
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