ES2215012T3 - Dispositivo de mando de apertura de una llave de control del caudal de gas de un quemador. - Google Patents
Dispositivo de mando de apertura de una llave de control del caudal de gas de un quemador.Info
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Abstract
Dispositivo de mando de apertura de al menos una llave (RBT) de control del caudal de gas de un quemador, comprendiendo dicha llave especialmente un conducto (1) de llegada del gas, un conducto (2) de salida del gas hacia el quemador, presentando dicho conducto de salida un paso (21) de salida de diámetro fijo predeterminado, y un alojamiento de acogida (5) de una electroválvula de seguridad para el cierre del paso de salida en caso de extinción intempestiva de la llama (F) del quemador, incluyendo el dispositivo de mando: - para cada llave, una electroválvula (4), que forma la electroválvula de seguridad, de volumen tal que puede alojarse en el alojamiento de acogida (5) y que comprende especialmente un electroimán (41), una pastilla de estanqueidad (42), de tamaño suficiente para permitir el cierre de dicho paso de salida, accionada axialmente por el electroimán, y un resorte de recuperación (46) de dicha pastilla que permite mantener en posición cerrada dicho paso de salida, comprendiendo el electroimán un bobinado (43) único con un número de espiras dado que permite además la apertura del paso de salida (21), - medios electrónicos (6) de mando de la electroválvula o de dichas electroválvulas, que permiten proporcionar en el bobinado de cada electroválvula una corriente de punta (ip) dada, siendo dicha corriente de punta tal que el producto de ésta por el número de espiras sea suficiente para que la fuerza electromotriz aplicada por el electroimán origine el desplazamiento de la pastilla (42) de la electroválvula (4) al proceder a la apertura del paso de salida (21), caracterizado porque los medios electrónicos de mando (6) comprenden medios de control (61) de la potencia disipada en el bobinado de cada electroválvula en función del tiempo al proceder a la apertura del paso de salida, comprendiendo dichos medios de control (61) un condensador (C) y un circuito de carga de dicho condensador que permite acumular dicha energía necesaria para el desplazamiento de una pastillade estanqueidad de una electroválvula.
Description
Dispositivo de mando de apertura de una llave de
control del caudal de gas de un quemador.
La invención se refiere a un dispositivo de mando
de apertura de una llave de control del caudal de gas de un
quemador. La invención se aplica especialmente en el campo de los
electrodomésticos a los quemadores de gas de uso doméstico,
utilizados por ejemplo en los hornos de gas de las cocinas, o en las
encimeras de cocción, sean independientes, sean integradas en las
cocinas.
La mayoría de los quemadores de gas funcionan con
una llave de control del caudal de gas, accesible a un usuario. La
figura 1 representa un esquema de una llave. La llave RBT comprende
especialmente un conducto 1 de llegada del gas, un conducto 2 de
salida del gas hacia el quemador BRL correspondiente a dicha llave,
presentando este conducto un paso de salida 21, cuyo diámetro, fijo,
determina el caudal máximo de gas en el quemador. La llave comprende
además una parte móvil 3, denominada "macho", por ejemplo en
forma de cono con una hendidura de sección variable, y que es
accionada en rotación ante un orificio de diámetro fijo, que permite
así regular el caudal del gas. Habitualmente, el macho es accionado
mecánicamente por una manecilla accesible a un usuario.
Generalmente, la llave comprende igualmente un
elemento electromagnético de seguridad, por ejemplo una
electroválvula 4, que permite cerrar el paso de salida 21, en el
caso, por ejemplo, de una extinción intempestiva de la llama del
quemador. Esta electroválvula, por ejemplo, está formada por un
electroimán 41, que acciona una pastilla de estanqueidad 42, y unida
a un sistema de detección de llama, por ejemplo un termopar TC
situado en la llama F del quemador. Cuando se extingue la llama, la
corriente i_{tc} que proporciona el termopar al electroimán ya no
es suficiente para mantener la pastilla de estanqueidad 42 y ésta
obtura el paso de salida 21. El elemento de seguridad 4 se coloca en
un alojamiento de acogida 5 de la llave, y las dimensiones de estas
piezas diferentes son normalizadas, variando poco de un proveedor a
otro.
Al proceder al encendido del quemador BRL, el
elemento de seguridad debe estar desembragado para permitir la
apertura del paso de salida 21. El desembrague se hace habitualmente
por una presión mecánica del usuario en la manecilla, que acciona un
mecanismo de apoyo en la pastilla de estanqueidad 42, permitiendo
así la apertura de la llave. Cuando la llama está encendida, el
sistema de detección de llama proporciona una corriente al
electroimán que permite mantener la pastilla de estanqueidad de tal
manera que se mantenga abierto el paso 21.
Sin embargo, está previsto sustituir el macho
accionado manualmente de ciertas llaves por machos motorizados,
accionados, por ejemplo, por motorreductores, y cuyo mando esté
asegurado por un mando electrónico del usuario. Especialmente en
este tipo de llaves, ya no es posible el desembrague mecánico del
elemento de seguridad in situ.
Se conoce un dispositivo de mando electrónico de
una llave tal como se describe en el documento EP 0939 279, que
manda la apertura y el cierre de una electroválvula de
seguridad.
La invención propone un dispositivo de mando
electrónico de la apertura de la llave que permite, según un ejemplo
de aplicación, mandar en las llaves de machos motorizados, el
desembrague del elemento de seguridad.
Para ello, la invención se refiere a un
dispositivo de mando de apertura de al menos una llave de control
del caudal de gas de un quemador, tal como se define en las
reivindicaciones 1 a 11.
El dispositivo según la invención permite así
mandar electrónicamente en los quemadores con llaves de macho
motorizado el encendido del quemador por mando de apertura del paso
de salda del gas en la llave. Pero ofrece otras numerosas
posibilidades, como por ejemplo la gestión de algunas funciones de
tipo mantenimiento, temporización, reencendido, etc., tanto en las
llaves de macho accionado manualmente como en las de machos
motorizados. Presenta la ventaja, además, de utilizar una
electroválvula de volumen comparable a los elementos
electromagnéticos de seguridad de la técnica anterior, lo cual
permite no cambiar la estructura de las llaves existentes, y no
añadir elementos electromagnéticos suplementarios en el exterior de
la llave.
Otras ventajas y características de la invención
aparecerán de la lectura de la descripción que sigue, ilustrada por
las figuras que representan:
- la figura 1, un ejemplo de llave de control del
caudal del gas según la técnica anterior (ya descrita);
- la figura 2, un esquema de un ejemplo de un
dispositivo de mando según la invención;
- la figura 3, un ejemplo de realización de una
electroválvula según la invención;
- la figura 4, un ejemplo de realización de los
medios electrónicos de mando del dispositivo según la invención;
- la figura 5, un cronograma que ilustra, según
un ejemplo, el funcionamiento del dispositivo según la
invención.
En estas figuras, los elementos homólogos tienen
referencias idénticas.
La figura 2 representa un esquema de un ejemplo
de dispositivo de mando según la invención. Se trata del mando de al
menos una llave RBT de control del caudal de gas de un quemador BRL.
En la figura 2, se representa una sola llave, pero el dispositivo
según la invención puede aplicarse al mando de varias llaves que
corresponden cada una a un quemador. Los quemadores están montados,
por ejemplo, en una encimera de cocción, sea independiente, sea
integrada en una cocina. También puede tratarse de quemadores de
horno de gas, quemadores de caldera, y de manera general, de todo
tipo de quemador de gas cuyo control de caudal de gas esté asegurado
por una llave.
Como en la figura 1, la llave comprende
especialmente un conducto 1 de llegada de gas, un conducto 2 de
salida de gas hacia el quemador BRL, presentando dicho conducto un
paso de salida 21 de diámetro fijo predeterminado y por ejemplo un
macho para el control del caudal de gas (no representado). La llave
comprende igualmente un alojamiento de acogida 5 que permite recibir
un eventual elemento electromagnético de seguridad.
Según la invención, el dispositivo de mando
comprende, para cada llave, una electroválvula 4 cuyo volumen le
permite alojarse en el alojamiento de acogida 5. La electroválvula 4
comprende especialmente un electroimán 41 y una pastilla de
estanqueidad 42, de tamaño suficiente para permitir el cierre del
paso de salida 21. La pastilla de estanqueidad es accionada
axialmente por el electroimán. La electroválvula 4 comprende además
un resorte de recuperación de la pastilla 42 (no representado en la
figura 2), que permite mantener en posición cerrada el paso de
salida 21 cuando no se aplica ninguna fuerza por el electroimán.
En la figura 3 se esquematiza un ejemplo de
realización de una electroválvula para un dispositivo según la
invención. Se trata en este ejemplo de una electroválvula que
incorpora una electroimán 41 denominado "en U". El electroimán
incorpora un bobinado 43 único, repartido en las dos ramas de la U,
de número total de espiras dado y una armadura 44, estando unida la
pastilla de estanqueidad 42 por un eje 45 a dicha armadura. Por
supuesto, se pueden contemplar otros tipos de electroimanes, como
por ejemplo, los electroimanes cilíndricos. En la figura 3, se ha
representado además el resorte de recuperación (con la referencia
46) de la pastilla de estanqueidad 42, que permite mantener en
posición cerrada el paso de salida 21 cuando no se aplica fuerza
alguna a la armadura por el electroimán. El resorte 46 se apoya
sobre la pastilla de estanqueidad 42 y sobre la estructura del
electroimán colocada alrededor del bobinado.
Según la invención, el dispositivo comprende
además medios electrónicos de mando (con la referencia 6 en la
figura 2) de la electroválvula de cada llave. Estos medios permiten
proporcionar al bobinado de cada electroválvula una corriente de
punta dada. Esta corriente de punta, así como el número de espiras
en el bobinado están dimensionados de tal manera que el producto de
la corriente de punta por el número de espiras (dado en
amperios-vueltas) sea suficiente para que la fuerza
electromotriz aplicada permita el desplazamiento de la pastilla de
estanqueidad 42 y la apertura del paso de salida 21. Estos medios de
mando se describen con más detalle a continuación. Ventajosamente,
el usuario puede tener acceso a todas las funciones de estos medios
de mando o a parte de ellas, permitiéndole por ejemplo mandar
electrónicamente el encendido de un quemador.
Así, la electroválvula del dispositivo de mando
según la invención se dimensiona de manera específica. Según un
ejemplo, en el campo de los electrodomésticos, por ejemplo en el
campo de los quemadores de gas para encimeras de cocción u hornos de
gas, la fuerza de recuperación del resorte de dicha electroválvula
es típicamente del orden del newton para un paso de salida 21 de
diámetro de unos 6 mm. El resorte está dimensionado para responder a
las normas de seguridad de la red de gas. La fuerza electromotriz
aplicada al electroimán debe ser suficiente para vencer la fuerza de
recuperación del resorte. La titular del registro ha mostrado que en
este ejemplo, con un electroimán en U de un tipo comparable a los
utilizados en los elementos de seguridad de la técnica anterior, y
cuya armadura debe desplazarse una distancia de unos 1,5 mm, el
producto del número de espiras por la corriente de punta debe ser de
aproximadamente un millar de amperios vueltas, valor netamente
superior al necesario para el simple mantenimiento de la armadura.
Para hacerlo, el número de espiras del bobinado es, por ejemplo, de
aproximadamente un millar. Este número es ampliamente superior al
número de espiras que se encuentra clásicamente en un elemento de
seguridad que presenta igualmente un electroimán en U (en efecto, en
este tipo de electroimán, el número de espiras es de una decena en
cada bobina). Para respetar las limitaciones de volumen, la titular
del registro propone en este ejemplo un bobinado único cuya sección
del hilo tenga un diámetro sensiblemente inferior a la décima de
milímetro, lo que es sensiblemente un orden de magnitud inferior a
lo que se hace en un elemento de seguridad clásico.
Los medios de mando 6 (véase figura 2) comprenden
medios de control 61 de la cantidad de energía entregada en el
bobinado de cada electroválvula cuando se suministra la corriente de
punta. En efecto, siendo reducida la sección del hilo, la
resistividad es muy grande y se deben aplicar medios de seguridad
para limitar la potencia disipada en el bobinado en función del
tiempo, La figura 4 ilustra un ejemplo de realización de los medios
de mando en el que se muestran estos medios de control. Por ejemplo,
están formados por un condensador C en el cual se acumula la energía
necesaria para el desplazamiento de la pastilla de estanqueidad de
una electroválvula. El circuito de carga del condensador C está
formado en el ejemplo de la figura 4 por un generador de tensión
U_{0} conectado a los bornes del condensador por medio de una red
que comprende en paralelo una primera resistencia R_{1} (que
permite mantener las corrientes de fuga de la capacidad) y una
segunda resistencia R_{2} en serie con un primer interruptor
CT_{1}. Se entiende por interruptor todo tipo de interruptor,
mecánico, o eléctrico (interruptor formado por un transistor). El
interruptor CT_{1} se cierra brevemente (durante un periodo
aproximadamente igual al triple del producto del valor de R_{2}
por el de la capacidad del condensador, o bien típicamente 1
segundo) para acelerar la carga del condensador C, por ejemplo de 0
a 50 V, pues a continuación R_{1} mantiene esta carga. Esta
operación se hace automáticamente, por ejemplo, cuando se pone bajo
tensión la encimera de cocción o el horno, o a continuación del
encendido de un primer quemador. Así, el condensador es recargado
inmediatamente y está listo para descargarse de nuevo en el bobinado
de una electroválvula. Se podría prever un condensador de este tipo
por electroválvula pero en la práctica, sólo es realmente necesario
un condensador para el conjunto de las electroválvulas
correspondientes a los quemadores, porque el usuario enciende
generalmente los quemadores unos después de los otros, y no
simultáneamente.
Los medios de mando comprenden por otra parte
según este ejemplo, y para cada quemador, medios de transferencia 62
de la energía acumulada en el condensador hacia el bobinado 43 de la
electroválvula de la llave del quemador, para desplazar la pastilla
de estanqueidad de la electroválvula y permitir la apertura del paso
de salida de dicha llave. Por ejemplo, como se ilustra en la figura
4, los medios de transferencia están asegurados gracias a un
interruptor CT_{2}. El condensador C en efecto se descarga en el
bobinado 43 de la electroválvula por medio del interruptor CT_{2},
generando una corriente i_{b} en el bobinado. Existe un
interruptor por electroválvula. El interruptor CT_{2} es mandado,
por ejemplo, por el usuario cuando éste quiere encender el quemador
correspondiente.
Los medios electrónicos de mando comprenden por
otra parte para cada electroválvula medios de aportación 63 de una
corriente de mantenimiento en el bobinado de la electroválvula, que
permiten mantener la pastilla de estanqueidad de manera que se
conserve abierto el paso de salida 21 de la llave correspondiente.
En el ejemplo de la figura 4, los medios de aportación de la
corriente de mantenimiento están realizados por una fuente de
energía U_{1} conectada a los bornes de la bobina por medio de una
resistencia R_{3} en serie con un tercer interruptor CT_{3}. El
interruptor CT_{3} se cierra, por ejemplo, sensiblemente a la vez
que el interruptor CT_{2}, permitiendo asegurar inmediatamente la
corriente de mantenimiento. Cuando el condensador C se ha descargado
en la bobina de la electroválvula, el interruptor CT_{2} se abre
(y el condensador se puede cargar de nuevo) mientras que el
interruptor CT_{3} sigue cerrado.
La apertura del interruptor CT_{3} puede ser
mandada, por ejemplo, por el usuario cuando éste quiere cerrar el
quemador.
Según una variante (ilustrada en la figura 2),
los medios eléctricos de mando comprenden además una electrónica de
medida 64 de una señal emitida por un sistema de detección de llama,
por ejemplo, un termopar TC colocado en la llama F de cada uno de
los quemadores. La señal medida es reenviada, por ejemplo, hacia los
medios de aportación 63 de la corriente de mantenimiento de la llave
correspondiente al quemador, permitiendo en caso de extinción
intempestiva de la llama, la parada de la aportación de corriente de
mantenimiento del cierre del paso de salida de la llave. Por
ejemplo, la señal medida permite la apertura del interruptor CT, en
el ejemplo de la figura 4.
En la práctica, los medios de mando 6 comprenden
una gestión secuencial de los diferentes interruptores, por ejemplo
por medio de una máquina de estados, o de un microcontrolador con un
programa de secuenciamiento. El usuario actúa entonces sobre estos
medios de mando disparando una secuencia.
La figura 5 ilustra un cronograma que da la
corriente i_{b} en el bobinado en función del tiempo t, un ejemplo
de funcionamiento del dispositivo según la invención que recoge
medios de mando del tipo de los descritos en la figura 4. Cuando se
pone en tensión, CT_{1} se ha cerrado brevemente, permitiendo la
carga del condensador. En el instante t_{0}, el usuario decide
encender un quemador, y manda el cierre del interruptor CT_{2}. El
condensador se descarga en el bobinado 43, originando una corriente
de punta i_{p} en el bobinado, que permite el desplazamiento de la
armadura de la llave correspondiente, y la apertura del paso de
salida. En paralelo, CT_{3}, se cierra igualmente, asegurando en
el bobinado una corriente de mantenimiento i_{m}. Posteriormente
en el instante t_{1}, el usuario por ejemplo, decide apagar el
quemador y ordena la apertura del interruptor CT_{3}. La operación
se puede renovar en cada uno de los quemadores.
El dispositivo de mando según la invención abre
múltiples posibilidades de aplicaciones. Además del mando
electrónico por un usuario del encendido de una llave, permite
funciones de tipo reencendido, mantenimiento secuencial,
temporización, etc. Para el reencendido por ejemplo, si se vuelve a
tomar el ejemplo de realización de los medios de control de la
figura 4, una detección de ausencia de llama en un quemador puede
traer consigo el cierre de CT_{2} y de CT_{3}, a fin de
descargar el condensador en el bobinado para reencender el quemador
y mantenerlo encendido gracias a la corriente de mantenimiento. En
mantenimiento secuencial, el cierre y la apertura de los
interruptores CT_{2} y de CT_{3} pueden ser mandados
secuencialmente para asegurar el encendido secuencial del quemador y
permitir el mantenimiento.
Claims (11)
1. Dispositivo de mando de apertura de al menos
una llave (RBT) de control del caudal de gas de un quemador,
comprendiendo dicha llave especialmente un conducto (1) de llegada
del gas, un conducto (2) de salida del gas hacia el quemador,
presentando dicho conducto de salida un paso (21) de salida de
diámetro fijo predeterminado, y un alojamiento de acogida (5) de una
electroválvula de seguridad para el cierre del paso de salida en
caso de extinción intempestiva de la llama (F) del quemador,
incluyendo el dispositivo de mando:
- para cada llave, una electroválvula (4), que
forma la electroválvula de seguridad, de volumen tal que puede
alojarse en el alojamiento de acogida (5) y que comprende
especialmente un electroimán (41), una pastilla de estanqueidad
(42), de tamaño suficiente para permitir el cierre de dicho paso de
salida, accionada axialmente por el electroimán, y un resorte de
recuperación (46) de dicha pastilla que permite mantener en posición
cerrada dicho paso de salida, comprendiendo el electroimán un
bobinado (43) único con un número de espiras dado que permite además
la apertura del paso de salida (21),
- medios electrónicos (6) de mando de la
electroválvula o de dichas electroválvulas, que permiten
proporcionar en el bobinado de cada electroválvula una corriente de
punta (i_{p}) dada, siendo dicha corriente de punta tal que el
producto de ésta por el número de espiras sea suficiente para que la
fuerza electromotriz aplicada por el electroimán origine el
desplazamiento de la pastilla (42) de la electroválvula (4) al
proceder a la apertura del paso de salida (21), caracterizado
porque los medios electrónicos de mando (6) comprenden medios de
control (61) de la potencia disipada en el bobinado de cada
electroválvula en función del tiempo al proceder a la apertura del
paso de salida, comprendiendo dichos medios de control (61) un
condensador (C) y un circuito de carga de dicho condensador que
permite acumular dicha energía necesaria para el desplazamiento de
una pastilla de estanqueidad de una electroválvula.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios electrónicos de mando
comprenden además
- para cada llave, medios de transferencia (62)
de la energía acumulada en el condensador hacia el bobinado (43) de
la electroválvula de la llave para el desplazamiento de la pastilla
de estanqueidad de dicha electroválvula,
- para cada llave, medios de aportación (63) de
una corriente de mantenimiento (i_{m}) en el bobinado de la
válvula de dicha llave para mantener la pastilla de estanqueidad de
dicha electroválvula de tal manera que se mantenga la apertura del
paso de salida de dicha llave.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque dichos medios de transferencia (62) y
dichos medios de aportación (63) de la corriente de mantenimiento
pueden ser mandados por un usuario para el mando, respectivamente,
de la apertura y del cierre del paso de salida de la llave
correspon-
diente.
diente.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
2 ó 3, caracterizado porque los medios electrónicos de mando
comprenden además una electrónica de medida (64) de al menos una
señal emitida por al menos un sistema de detección de la llama (F)
de un quemador, siendo enviada la señal medida hacia los medios de
aportación (63) de la corriente de mantenimiento de la llave de
dicho quemador, permitiendo en caso de extinción intempestiva de la
llama (F), la parada de la aportación de dicha corriente de
mantenimiento en la electroválvula de dicha llave y el cierre del
paso de salida de la llave.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el electroimán de dicha
electroválvula es en U, comprendiendo especialmente un bobinado
repartido en las dos ramas de la U y una armadura (44), estando
unida la pastilla de estanqueidad de la electroválvula a dicha
armadura por un eje (45).
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque la fuerza de recuperación del resorte de
dicha electroválvula es, típicamente, del orden del newton, el
desplazamiento (d) de la armadura es de unos 1,5 mm y el producto
del número de espiras del bobinado por la corriente de punta es del
orden del millar de amperios-vueltas.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque el número de espiras del bobinado es del
orden de un millar, y la sección del hilo que forma el bobinado
tiene un diámetro sensiblemente inferior a la décima de
milímetro.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque el electroimán de dicha
electroválvula es cilíndrico, y comprende especialmente un bobinado
y un núcleo que se desliza dentro de dicho bobinado, estando fijada
la pastilla de estanqueidad de la electroválvula a dicho núcleo.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque al estar equipada(s)
la(s) llave(s) con un sistema motorizado de control
del caudal, que puede ser mandado electrónicamente por un usuario,
el mando de apertura de la(s) llave(s) por el usuario
permite especialmente el encendido del quemador correspondiente.
10. Encimera de cocción con al menos un quemador
de gas, y para cada quemador una llave de control del caudal de gas,
comprendiendo dicha llave especialmente un conducto de llegada del
gas, un conducto de salida del gas hacia el quemador, presentando
dicho conducto de salida un paso de salida de diámetro fijo
predeterminado, y un alojamiento de acogida de una electroválvula de
seguridad para el cierre de dicho paso de salida,
caracterizada porque comprende un dispositivo de mando de
apertura de dicha(s) llave(s) según una de las
reivindicaciones precedentes.
11. Horno de gas con al menos un quemador de gas,
y para cada quemador una llave de control del caudal de gas,
comprendiendo dicha llave especialmente un conducto de llegada del
gas, un conducto de salida del gas hacia el quemador, presentando
dicho conducto de salida un paso de salida de diámetro fijo
predeterminado, y un alojamiento de acogida de una electroválvula de
seguridad para el cierre de dicho paso de salida,
caracterizado porque comprende un dispositivo de mando de
apertura de dicha(s) llave(s) según una de las
reivindicaciones 1 a 9.
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