ES2222996T3 - Inyector-distribuidor volumetrico proporcional. - Google Patents

Abstract

Inyector-dosificador volumétrico proporcional que comprende esencialmente una cámara o cilindro con dos secciones principales de distinto diámetro, en cuyo interior se mueve un pistón primario con diversas zonas de distinto diámetro, determinándose entre ambas zonas una amplia cámara central que establece comunicación con las dos secciones principales indicadas en el cilindro, cuya cámara central tiene comunicación con un conducto de entrada de líquido, en tanto que el extremo interno de la sección de menor diámetro del cilindro tiene otro conducto para la salida al exterior del líquido dosificado, estando el cuerpo del pistón atravesado longitudinalmente por una corredera, estando provisto además de un cilindro secundario a lo largo de un soporte tubular y conectado con el exterior a través de una válvula de retención y una tetilla de empalme para un conducto de introducción de líquido que permite el deslizamiento de un pistón secundario cuyo vástago se prolonga por el interior del soportetubular y unido por su extremo al pistón principal caracterizado por el hecho de que comprende además medios de posicionamiento y enclavamiento magnéticos de flujo conducido que actúan de tope de la corredera situada en el interior del pistón primario y por el hecho de que la corredera comprende en su interior un par de discos situados en el extremo superior e inferior de dicha corredera cuyos discos están provistos de una pluralidad de orificios y están separados por medios elásticos.

Description

Inyector-distribuidor volumétrico proporcional.

La presente invención se refiere a un inyector-dosificador volumétrico proporcional ideado para el suministro de cantidades dosificadas de un líquido determinado, incorporando proporcionalmente, un segundo o más líquidos dosificados que han de ser suministrados junto con el líquido anteriormente mencionado en una sola mezcla.

Es conocido el uso de dispositivos inyectores-dosificadores de este tipo dentro de los campos de la alimentación, la química, la agricultura, la industria, y en particular, donde se hace necesario el hecho de suministrar dos o más líquidos diferentes en proporciones preestablecidas y mezclados preferentemente antes de su empleo.

Los dispositivos de este tipo, en la actualidad, presenta el inconveniente de que tienen unas características de diseño y estructura complejas. Estas características implican un mayor número de elementos sometidos a un desgaste por fricción con las consecuentes averías y reparaciones, a la vez que implica unas pérdidas de carga de la mezcla suministrada elevadas. Dichas pérdidas de carga disminuyen el rendimiento del inyector. Todos estos factores dan lugar a un coste elevado en el mantenimiento de fabricación, mantenimiento y operatividad de estos dispositivos.

Para los fines de la presente invención y como ejemplo de una aplicación concreta se hará referencia, en lo que sigue, a un dispositivo inyector de agua de riego dosificada con agroquímicos para la agricultura. Dicho dispositivo inyector dosificador volumétrico proporcional perfeccionado comprende esencialmente una cámara o cilindro con dos secciones principales de distinto diámetro, en cuyo interior se mueve un pistón primario con diversas zonas de distinto diámetro, ajustadas en dichas secciones del cilindro y con las correspondientes juntas de hermeticidad determinándose entre ambas zonas una amplia cámara central que establece comunicación con las dos secciones principales indicadas en el cilindro, cuya cámara central tiene comunicación con un conducto de entrada de líquido, en tanto que el extremo interno de la sección de menor diámetro del cilindro tiene otro conducto para la salida al exterior del líquido dosificado, estando el cuerpo del pistón atravesado longitudinalmente por una corredera, estando provisto además de un cilindro secundario a lo largo de un soporte tubular y conectado con el exterior a través de una válvula de retención y una tetilla de empalme para un conducto de introducción de líquido que permite el deslizamiento de un pistón secundario cuyo vástago se prolonga por el interior del soporte tubular y unido por su extremo al pistón principal.

La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar un inyector-dosificador volumétrico proporcional que resuelva el inconveniente anteriormente mencionado, aportando, además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación.

El inyector-dosificador volumétrico proporcional objeto de la invención se caracteriza por el hecho de que comprende además medios de posicionamiento y enclavamiento magnéticos de flujo conducido que actúan de tope de la corredera situada en el interior del pistón primario y por el hecho de que la corredera comprende en su interior un par de discos situados en el extremo superior e inferior de dicha corredera cuyos discos están provistos de una pluralidad de orificios y están separados por medios elásticos, y caracterizado por el hecho de que comprende por lo menos dos pistones y por lo menos dos cilindros secundarios a lo largo de un par de soportes tubulares, que proporcionan dosificaciones regulables de forma independiente.

Gracias a estas características, se consigue realizar una bomba con una estructura menos compleja y con una mayor precisión en el dosificado de los líquidos a suministrar. Además, la presencia de múltiples y amplios taladros radiales uniformemente repartidos por el pistón, así como el diseño de la corredera, permiten un paso mayor de caudal del fluido y con menor fricción, empleando menos energía y evitando además que la corredera pueda obstruirse por impurezas que pueda presentar el fluido. El empleo de los medios de posicionamiento y enclavamiento magnéticos simplifica la construcción del mecanismo y evita el desgaste del mecanismo a diferencia del uso de medios de enclavamiento mecánicos existentes, al mismo tiempo que supone una mayor precisión en el posicionamiento de la corredera.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, los medios de posicionamiento magnéticos de flujo conducido comprenden por lo menos dos imanes encaminados en acero inoxidable ferrítico de modo que el flujo magnético es conducido para que entre en contacto con los extremos de la corredera.

Gracias a la presencia de estos imanes, se consigue que la fuerza de sujeción sea intensa, y que con una escasa separación mecánica. La fuerza de atracción disminuye considerablemente con lo cual, la corredera cambia su posición gracias a la presencia de un resorte de peso ligero.

Según otro aspecto de la invención, el pistón comprende en su pared interior juntas tóricas flotantes de baja fricción. De este modo, cierra las pérdidas del fluido en la corredera con el mínimo rozamiento y desgaste posible.

Preferentemente, la bomba comprende medios de puesta en marcha y paro automáticos de la bomba situados en un extremo exterior del cuerpo cilíndrico unido a la corredera permitiendo en la posición de paro el paso libre de fluido a través del interior del inyector sin necesidad de pasar dicho fluido por el interior de la corredera. De este modo, dicho mecanismo permite posicionar el pistón en la parte superior del cilindro cuando la bomba se halla fuera de servicio, dejando así el paso libre del fluido a través del interior del dispositivo inyector con unas pérdidas de carga mínimas.

Preferentemente, la corredera es de tipo tubular cilíndrica. Gracias a este diseño de la corredera, se facilita un amplio paso de líquido en su interior con unas pérdidas de carga mínimas. Además, el hecho de presentar una forma tubular cilíndrica hace que el corte del paso de líquido al interior del dispositivo sea por cizalla y sin la necesidad de realizar un sobre esfuerzo o presión por el cierre del conducto de entrada de líquido, al contrario que ocurre con los dispositivos actuales cuyo corte de fluido se realiza por taponamiento.

Ventajosamente, la corredera realiza la abertura y cierre del paso de fluido realizando un corte de paso del fluido por cizalla en una pluralidad de orificios radiales uniformemente repartidos.

Otras características y ventajas del inyector-dosificador volumétrico proporcional objeto de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La figura 1 es una vista en sección axial alzada de un inyector-dosificador volumétrico proporcional de la invención en posición de paro; la figura 2 es una vista en sección axial alzada de un inyector-dosificador volumétrico proporcional, representado en una posición de funcionamiento en la que el pistón primario no está desplazado hacia el extremo superior de la figura; y la figura 3 es una vista en sección axial alzada de un inyector-dosificador volumétrico proporcional en otra posición de funcionamiento en la que la corredera está desplazada hacia abajo y el pistón se está desplazando hacia el extremo inferior de la figura.

El dispositivo inyector mostrado en las figuras 1, 2 y 3 comprende un cuerpo cilíndrico 1 macizo atravesado por una cavidad coaxial formada por dos secciones cilíndricas 1a y 1b, de longitud similar, y diámetros decrecientes desde el extremo de la parte superior del cuerpo 1, el cual se halla provisto en su parte superior de una tapa 2 roscada.

Dentro de la cavidad coaxial se halla libremente desplazable axialmente un conjunto de pistón 3 que presenta dos secciones 3a y 3b que se ajustan con las secciones cilíndricas 1a y 1b, respectivamente. Las secciones 3a y 3b tienen una longitud axial lo justo necesario para contener un par de juntas labiadas 4a y 4b que ajustan con las secciones 1a y 1b respectivas del cilindro 1, definiéndose así una cámara de accionamiento 5 entre el con junto pistón 3 y la tapa superior 2, y un recinto de descarga 6 entre las dos secciones del pistón. La sección de pistón constituye, con un conjunto de pistón secundario 7, un émbolo anular que delimita, con el fondo del cuerpo cilíndrico 1 un recinto o cámara 8 de retroceso anular.

El pistón 7 anteriormente mencionado, se halla unido superiormente al pistón 3 mediante una rosca 9 situada en un casquillo 10 ubicado en un alojamiento situado en la parte inferior del conjunto pistón 3. El pistón 7 se desliza a través del interior de un cilindro 11 provisto de una larga rosca exterior 12.

El extremo libre del cilindro 11 lleva enroscado un volante capuchón 13 para ser accionado manualmente, y en su parte inferior se halla atravesado por un taladro 14 en el que va fijada una tetilla 15 que recibe un tubo de suministro de líquido (no representado) que a su vez actúa manteniendo en posición una válvula de retención unidireccional 16 de gran paso de líquido dispuesta para permitir el paso de un flujo hacia el interior del dispositivo de la presente invención.

Tal y como se aprecia en la figura 2, el pistón secundario 7 y el soporte tubular 11 tienen longitudes axiales semejantes y equivalentes a la longitud de la carrera del pistón dentro del cilindro 11.

Dentro del cuerpo pistón 3 se ajusta deslizante una corredera de tipo tubular cilíndrica 17 con los extremos de acero ferrítico. Dicha corredera 17 controla los cambios de apertura y cierre de los flujos realizando un corte que cizalla de paso de fluido por los orificios radiales uniformemente repartidos. En su interior se hallan situados en sus dos extremos superior e inferior, unos discos 18 y 19 de paredes cilíndricas provistos de orificios 20,21 de gran tamaño para facilitar el paso de líquido. Entre los discos 18 y 19 se halla posicionado un muelle helicoidal 22 que actúa cuando dichos discos 18 y 19 se desplazan axialmente por el interior de la corredera 17. Del disco 19 situado en la zona inferior sobresale en dirección ascendente un cuerpo cilíndrico 23 que incluye una tapa 24 roscada en su parte superior el cual es atravesado por un vástago 25 que presenta en su extremo inferior una rosca 26. Dicho cuerpo 23 se halla roscado al disco 19. El conjunto pistón 3 comprende en sus extremos un par de imanes de acero inoxidable ferrítico para enclavar con unos topes de acero ferrítico 27a y 27b. Situados en cada extremo de la corredera 17, dichos topes magnéticos con imanes 28a y 28b se hallan encamisados en acero inoxidable que actúan en el desplazamiento de la corredera 17, permitiendo su cambio de posición durante el funcionamiento del dispositivo.

El vástago 25 se halla asociado con un dispositivo 29 para accionar el conjunto pistón 3 de manera manual o automática. En este caso, el dispositivo se acciona de manera manual. Este dispositivo 29 comprende un cuerpo tubular 30 que está enclavado inferiormente con la tapa 2, y en cuyo interior se halla un muelle helicoidal 31 y un cuerpo 32 que está unido con el vástago 25. Para accionar el dispositivo 29, basta con empujar un cuerpo 33 situado en la parte superior.

La cámara o recinto 6 de retroceso se halla unida a un racor 34 conectado a una tubería (no representada) que suministra un líquido, como por ejemplo agua a presión. Por otro lado, la cámara 8 de salida o descarga comprende un racor 35 situado también en la pared lateral del cilindro 1, que es utilizado para la evacuación del líquido dosificado a suministrar.

Como se aprecia en mayor detalle, en las figuras 2 y 3, el conjunto del pistón secundario 7 está formado por un vástago 36 que se prolonga inferiormente y en cuyo extremo inferior se halla un cuerpo cilíndrico 37. En la parte inferior de dicho cuerpo 37 se halla una junta labiada 38. Cuando el dispositivo está en funcionamiento, el cuerpo 37, que presenta en su interior una válvula unidireccional 39, se desliza a través del cuerpo tubular 11 que queda herméticamente cerrado gracias a la presencia de la junta labiada 38.

En la parte inferior del cuerpo cilíndrico 1 se incluye una válvula unidireccional 40 que es utilizada para la entrada de aire en determinadas situaciones de funcionamiento del inyector de la presente invención.

En la pared interna de la corredera 17 se halla una junta tórica flotante 41 de baja fricción que cierra las pérdidas de fluido sin rozamiento ni desgaste apreciable.

El funcionamiento del dispositivo inyector es descrito a continuación y con la ayuda de las figuras 2 y 3.

En la posición representada en la figura 2, si el dispositivo es alimentado con un suministro adecuado de fluido a presión en el racor 34, el conjunto pistón 3 se está desplazando hacia arriba respecto a la figura 2. En Efecto, el fluido que entra por el racor 34 pasa por una zona 5 donde su presión P, actuando sobre la cara del pistón 3, aplica contra éste una fuerza de retroceso F_{1}, donde el diámetro corresponde al diámetro interior del cilindro 1b. Al mismo tiempo el fluido aplica contra la cara del pistón una fuerza de avance F_{2} donde el diámetro corresponde al diámetro interior del cilindro 1a. De la comparación de ambas expresiones y de la composición de las dos fuerzas F_{1} y F_{2} que actúan contra las caras extremas del pistón, se deduce que este último se halla sometido a una fuerza resultante F = F_{2} - F_{1}, que actúa en dirección de abajo a arriba respecto a la figura 2, de modo que el conjunto pistón 3 se desplaza hacia la parte superior del cilindro 1.

Un momento antes de que el pistón 3 alcance su límite de carrera en la parte superior, el disco superior 18 de la corredera 17 choca con una arandela 42 de la parte superior del vástago 25 y, si la reacción del muelle 22 es suficiente, el avance continuado del conjunto del pistón hace que el conjunto de la corredera 17 sea desplazado hacia abajo respecto del conjunto del pistón 3, el extremo superior de la corredera se desenclava del tope magnético superior, desplazando la corredera 17, y al final del movimiento quedándose fijado el extremo inferior en el tope magnético inferior, fijando el conjunto de la corredera 17 en esta nueva posición de funcionamiento.

De este modo, el fluido que llega al recinto de trabajo se comunica con la cámara 5 y el interior de la corredera. Por otra parte, la presión del recinto de trabajo se anula ya que ahora este recinto comunica directamente con el racor 35.

Un momento antes de que el pistón 3 llegue al final de esta carrera hacia abajo, la parte inferior del vástago 25 es detenida por el extremo superior de dicho vástago, con lo que el tope provoca el desenclavamiento de la corredera y el muelle 22 pretensado origina el deslizamiento de la corredera 17 hacia la parte superior respecto al conjunto del pistón 3, con un movimiento inverso al descrito antes, para volver a la posición inicial, a partir de cuyo momento se repite un ciclo de funcionamiento según se ha descrito.

Al mismo tiempo que se producen los desplazamiento de vaivén del pistón 3 dentro del cilindro 1, la cámara o recinto de trabajo, del cilindro secundario 11 sufre correspondientes aumentos y disminuciones de volumen que, con la previsión de la válvula de retención 16, determinan un funcionamiento a modo de bomba aspirante-impelente que aspira el líquido que llega por la tubería unida a la tetilla 15, y lo impulsa hacia el punto de empleo previsto, en mezcla con el líquido de accionamiento que llega al recinto de trabajo 6.

El líquido que es aspirado en cada ciclo del pistón 7, viene a mezclarse con el agua u otro líquido provinente del racor 34 en la cámara situada en la parte inferior del cilindro 1. Por otra parte, la cantidad de líquido auxiliar que es aspirada a través de la válvula 16 depende de la longitud de carrera de aspiración dentro del cilindro secundario 12. El líquido obtenido de la mezcla de los dos líquidos es expulsado a través del racor 35.

Cabe resaltar, que cuando el dispositivo de la invención se halla en posición de paso, véase la figura 1, el fluido principal que entra por el racor 35 circula libremente sin pasar por el interior de la corredera 17. Al no pasar el líquido por ésta, las pérdidas de carga son mínimas.

El dispositivo inyector descrito en esta realización preferida permite suministrar dos o más líquidos mezclados entre sí, por ejemplo agua de riego y una solución de coadyuvante agrícola que se desea adicionar a la misma, en proporciones estrictamente precisas e independientes del ritmo de trabajo para el que sea ajustado el dispositivo.

Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los materiales empleados en la fabricación del inyector-dosificador volumétrico proporcional de la invención podrán ser convenientemente substituidos por otros que sean técnicamente equivalentes y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación.

Claims (7)

1. Inyector-dosificador volumétrico proporcional que comprende esencialmente una cámara o cilindro con dos secciones principales de distinto diámetro, en cuyo interior se mueve un pistón primario con diversas zonas de distinto diámetro, determinándose entre ambas zonas una amplia cámara central que establece comunicación con las dos secciones principales indicadas en el cilindro, cuya cámara central tiene comunicación con un conducto de entrada de líquido, en tanto que el extremo interno de la sección de menor diámetro del cilindro tiene otro conducto para la salida al exterior del líquido dosificado, estando el cuerpo del pistón atravesado longitudinalmente por una corredera, estando provisto además de un cilindro secundario a lo largo de un soporte tubular y conectado con el exterior a través de una válvula de retención y una tetilla de empalme para un conducto de introducción de líquido que permite el deslizamiento de un pistón secundario cuyo vástago se prolonga por el interior del soporte tubular y unido por su extremo al pistón principal caracterizado por el hecho de que comprende además medios de posicionamiento y enclavamiento magnéticos de flujo conducido que actúan de tope de la corredera situada en el interior del pistón primario y por el hecho de que la corredera comprende en su interior un par de discos situados en el extremo superior e inferior de dicha corredera cuyos discos están provistos de una pluralidad de orificios y están separados por medios elásticos.

2. Inyector-dosificador, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios de posicionamiento magnético de flujo conducido comprenden por lo menos dos imanes encaminados en acero inoxidable ferrítico de modo que el flujo magnético es conducido para que entre en contacto con los extremos de la corredera.

3. Inyector-dosificador, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el pistón comprende en su pared interior juntas tóricas flotantes de baja fricción.

4. Inyector-dosificador, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende medios de puesta en marcha y paro automáticos de la dosificación situados en un extremo exterior del cuerpo cilíndrico unido a la corredera permitiendo en la posición de paro el paso libre de fluido a través del interior del inyector sin necesidad de pasar dicho fluido por el interior de la corredera.

5. Inyector-dosificador, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la corredera es de tipo tubular cilíndrica.

6. Inyector-dosificador, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la corredera realiza la abertura y cierre del paso de fluido realizando un corte de paso del fluido por cizalla en una pluralidad de orificios radiales uniformemente repartidos.

7. Conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende por lo menos dos pistones y por lo menos dos cilindros secundarios a lo largo de un par de soportes tubulares que proporcionan dosificaciones regulables de forma independiente.