ES2215012T3 - Dispositivo de mando de apertura de una llave de control del caudal de gas de un quemador. - Google Patents

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.

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.