ES1298066U - Solenoid valve for hydrogen (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Válvula de solenoide para hidrógenoSolenoid valve for hydrogen
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La presente solicitud tiene por objeto el registro de una válvula de solenoide para la apertura y cierre de un flujo de hidrógeno para motores alimentados por hidrógeno y vehículos de pila de hidrógeno.The purpose of this application is to register a solenoid valve for opening and closing a flow of hydrogen for engines fueled by hydrogen and hydrogen fuel cell vehicles.
Más concretamente, la invención propone el desarrollo de una válvula de solenoide para hidrógeno de tipo ON/OFF, para la movilidad en vehículos de pila de hidrogeno y vehículos propulsados por hidrogeno, prevista para soportar grandes presiones de trabajo sin tener que sobredimensionar el cuerpo de la válvula de solenoide y de acción indirecta por la presencia de unos medios que facilitan el desplazamiento de los elementos que intervienen en la acción de cierre y apertura para permitir el paso de un flujo de hidrógeno.More specifically, the invention proposes the development of a solenoid valve for hydrogen of the ON/OFF type, for mobility in hydrogen fuel cell vehicles and hydrogen-powered vehicles, designed to withstand high working pressures without having to oversize the body of the indirect action solenoid valve due to the presence of means that facilitate the displacement of the elements involved in the closing and opening action to allow the passage of a flow of hydrogen.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
En el sector de la automoción, son bien conocidas en el mercado las electroválvulas previstas para regular la presión y caudal de un fluido, que comprenden esencialmente un núcleo fijo y un núcleo móvil desplazable axialmente con relación a dicho núcleo fijo por la acción de una fuerza de un campo magnético generada por la corriente eléctrica de una bobina, de manera que se establece la comunicación fluida entre puertos de entrada y salida.In the automotive sector, solenoid valves designed to regulate the pressure and flow of a fluid are well known on the market, which essentially comprise a fixed core and a mobile core that can be moved axially in relation to said fixed core by the action of a force. of a magnetic field generated by the electric current of a coil, so that fluid communication between input and output ports is established.
Sin embargo, las electroválvulas anteriormente descritas que se emplean, por ejemplo, para el paso de un fluido refrigerante no requieren grandes presiones, por lo que su diseño inicialmente no está previsto para soportar presiones con valores, por ejemplo, de 20 bares, como se requiere en el caso de que el fluido sea hidrógeno. Esto también afecta a los materiales y el diseño de los medios de obturación que no están tampoco ideados para trabajar con este rango de presiones y, por lo tanto, no es adecuado para el paso de hidrógeno. However, the solenoid valves described above that are used, for example, for the passage of a refrigerant fluid, do not require high pressures, so their design is not initially intended to withstand pressures with values of, for example, 20 bars, as described required in the case that the fluid is hydrogen. This also affects the materials and the design of the plugging means, which are also not designed to work with this range of pressures and, therefore, are not suitable for the passage of hydrogen.
Es conocido el documento n° ES 1271974 que describe una electroválvula adecuada para el paso de un caudal de hidrógeno cuyas características comunes forman parte del preámbulo de la reivindicación 1. Si bien la válvula de solenoide que se describe en el documento anteriormente mencionado resuelve el problema anterior, en la práctica se ha observado que es posible mejorar la eficiencia de funcionamiento, especialmente en lo que se refiere al desplazamiento de las partes móviles, y simplificar el proceso de construcción.Document No. ES 1271974 is known, which describes a solenoid valve suitable for the passage of a flow of hydrogen whose common characteristics form part of the preamble of claim 1. Although the solenoid valve described in the aforementioned document solves the problem above, in practice it has been observed that it is possible to improve the efficiency of operation, especially as regards the displacement of the moving parts, and to simplify the construction process.
Además, el solicitante no tiene conocimiento en la actualidad de una invención que disponga de todas las características que se describen en esta memoria.In addition, the applicant is not currently aware of an invention that has all the characteristics that are described in this specification.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar una válvula de solenoide prevista para un circuito hidráulico en el que circula un caudal de hidrógeno que se configura como una novedad dentro del campo de aplicación y resuelve los inconvenientes anteriormente mencionados, aportando, además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación.The present invention has been developed in order to provide a solenoid valve intended for a hydraulic circuit in which a flow of hydrogen circulates, which is configured as a novelty within the field of application and solves the aforementioned drawbacks, also providing Other additional advantages that will be evident from the description that follows.
Es por lo tanto un objeto de la presente invención proporcionar una válvula de solenoide para un flujo de hidrógeno de acción indirecta, estando prevista para regular el paso de un caudal de un flujo de hidrógeno, del tipo que comprende un núcleo fijo y un núcleo móvil desplazable axialmente a través de un agujero con relación a dicho núcleo fijo por la acción de una fuerza de un campo magnético generada por una bobina, en el que se proporcionan unos medios elásticos de retorno primarios vinculados al núcleo móvil y unos medios elásticos secundarios vinculados con medios de obturación previstas para permitir el paso de flujo a través de puertos de entrada y salida, en el que los medios de obturación están ubicados en una corredera que se desplaza por la acción del desplazamiento del núcleo móvil. La corredera y el núcleo móvil se encuentran axialmente alineados entre sí.It is therefore an object of the present invention to provide a solenoid valve for a flow of hydrogen with indirect action, being intended to regulate the passage of a flow rate of a flow of hydrogen, of the type comprising a fixed core and a mobile core. axially displaceable through a hole in relation to said fixed core by the action of a force of a magnetic field generated by a coil, in which primary elastic return means linked to the movable core and secondary elastic means linked to the movable core are provided. obturation means provided to allow the passage of flow through inlet and outlet ports, in which the obturation means are located in a slider that moves by the movement of the mobile core. The slider and plunger are axially aligned with each other.
En particular, la invención se caracteriza porque la corredera está conformada por un cuerpo sensiblemente cilíndrico definido por una primera porción enfrentada al núcleo móvil y segunda porción orientada en los puertos de entrada y de salida del fluido a circular, en el que la primera porción comprende una serie de rebajes anulares y una cavidad en el extremo enfrentado al núcleo móvil donde es insertable un elemento obturador acoplado al núcleo móvil, en el que la segunda porción comprende una sección transversal rebajada de forma sensiblemente cilindrica en el que están insertados los segundos medios elásticos, siendo la primera porción de mayor diámetro exterior que la segunda porción. La corredera presenta en el extremo libre de la segunda porción una terminación con una superficie sensiblemente plana que aloja una junta de estanqueidad prevista para obturar la toma de salida.In particular, the invention is characterized in that the slider is made up of a substantially cylindrical body defined by a first portion facing the mobile core and a second portion oriented at the inlet and outlet ports of the fluid to be circulated, in which the first portion comprises a series of annular recesses and a cavity at the end facing the mobile core where a shutter element coupled to the mobile core is insertable, in which the second portion comprises a reduced cross section of substantially cylindrical shape in which the second elastic means are inserted, the first portion having a larger external diameter than the second portion. At the free end of the second portion, the slider has a termination with a substantially flat surface that houses a sealing gasket designed to seal the outlet.
Gracias a estas características, se incrementa la fiabilidad y funcionamiento de la válvula de solenoide al mejorar aspectos vinculados con la corredera, tratándose de un componente importante en el funcionamiento. Este nuevo diseño permite eliminar el uso de un aro de estanqueidad de PTFE hasta ahora empleado en diseños similares, de modo que reduce el rozamiento de la corredera con respecto al cuerpo de la válvula y por ello requiere una menor fuerza a aplicar por parte de la bobina. Del mismo modo, al disponer de menos elementos también se reducen los costes de fabricación. Otro aspecto ventajoso, es que gracias a la nueva configuración donde están ubicados los segundos medios elásticos, se evita un posible bloqueo del medio elástico (habitualmente un resorte helicoidal) y por ello aumenta la vida útil del medio elástica.Thanks to these characteristics, the reliability and operation of the solenoid valve is increased by improving aspects related to the slide, being an important component in the operation. This new design makes it possible to eliminate the use of a PTFE sealing ring hitherto used in similar designs, so that it reduces the friction of the slide with respect to the valve body and therefore requires less force to be applied by the valve. coil. In the same way, having fewer elements also reduces manufacturing costs. Another advantageous aspect is that thanks to the new configuration where the second elastic means are located, a possible blocking of the elastic means (usually a helical spring) is avoided and therefore the useful life of the elastic means is increased.
Mencionar que esta válvula está prevista para trabajar solamente en dos posiciones, siendo una posición completamente cerrada (posición de reposo) y una segunda posición completamente abierta (cuando actúa la bobina).Mention that this valve is designed to work only in two positions, being a completely closed position (rest position) and a second completely open position (when the coil acts).
De forma ventajosa, el núcleo móvil comprende un cuerpo sensiblemente cilíndrico macizo que tiene un orificio ciego central en el que están alojados los medios elásticos de retorno primarios, y un elemento obturador que comprende un resalte sobresaliente que se extiende desde la cara del núcleo móvil que está enfrentada a la corredera.Advantageously, the mobile core comprises a substantially solid cylindrical body that has a central blind hole in which the primary elastic return means are housed, and a shutter element that includes a protruding projection that extends from the face of the mobile core that it is facing the slider.
Adicionalmente, se proporciona una arandela que está alojada en el extremo del núcleo móvil que está enfrentado al núcleo fijo, siendo el alojamiento conformado por un ensanchamiento que sobresale de forma centrada alrededor del reborde del orificio ciego.Additionally, a washer is provided that is housed at the end of the mobile core that faces the fixed core, the housing being formed by a widening that protrudes centrally around the rim of the blind hole.
Ventajosamente, la arandela está hecha de material metálico, teniendo su diámetro interior definido por dos planos salientes que convergen entre sí a media altura con respecto a la altura total de la arandela, teniendo tales planos unas dimensiones complementarias con la parte interior del ensanchamiento. Advantageously, the washer is made of a metallic material, its inner diameter being defined by two projecting planes that converge with each other at half the height with respect to the total height of the washer, said planes having complementary dimensions with the inner part of the expansion.
Preferentemente, la corredera está hecha de material de aluminio o aleación de aluminio, de modo que al tratarse de un material ligero permite tener una velocidad de actuación rápida durante las operaciones de apertura y cierre.Preferably, the slider is made of aluminum or aluminum alloy material, so that, being a light material, it allows a fast actuation speed during the opening and closing operations.
También de forma preferible, el núcleo móvil y el núcleo fijo están hechos de acero inoxidable ferrítico. De este modo, se reduce o evita la formación de corrosión dado que el hidrógeno es un gas inerte. La formación de corrosión afecta directamente al movimiento del núcleo móvil y, por consiguiente, al correcto funcionamiento de la válvula de solenoide.Also preferably, the movable core and the fixed core are made of ferritic stainless steel. In this way, the formation of corrosion is reduced or avoided since hydrogen is an inert gas. The formation of corrosion directly affects the movement of the mobile core and, consequently, the correct operation of the solenoid valve.
La válvula de solenoide descrita representa, pues, una estructura innovadora de características estructurales y constitutivas desconocidas hasta ahora para el fin a que se destina, razones que unidas a su utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita.The solenoid valve described represents, therefore, an innovative structure with structural and constituent characteristics unknown up to now for the purpose for which it is intended, reasons that, together with its practical utility, provide it with sufficient grounds to obtain the privilege of exclusivity that is requested. .
Otro aspecto de la invención, las tomas de entrada y la toma de salida adoptan una disposición perpendicular entre sí, en el que la toma de salida está definida por un conducto en el que uno de sus extremos finaliza a ras de la posición de las tomas de entrada. De este modo, se reduce los cambios direcciones del caudal de hidrógeno, reduciendo así las pérdidas de carga.Another aspect of the invention, the input sockets and the output socket adopt a mutually perpendicular arrangement, in which the outlet socket is defined by a duct in which one of its ends ends flush with the position of the sockets. input. In this way, the changes in direction of the hydrogen flow are reduced, thus reducing pressure losses.
Otras características y ventajas de la válvula de solenoide 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:Other characteristics and advantages of the solenoid valve object of the present invention will become evident from the description of a preferred, but not exclusive, embodiment, which is illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which:
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figura 1.- Es una vista en perspectiva de una realización de la válvula de solenoide de acuerdo con la presente invención;Figure 1.- Is a perspective view of an embodiment of the solenoid valve according to the present invention;
Figura 2.- Es una vista en alzado en sección longitudinal de la válvula de solenoide en una condición eléctricamente desconectada, que corresponde con la posición cerrada; y Figura 3.- Es una vista en alzado en sección longitudinal con un detalle aumentado de la válvula de solenoide en una condición eléctricamente alimentada, que corresponde con la posición abierta. Figure 2.- Is an elevation view in longitudinal section of the solenoid valve in an electrically disconnected condition, which corresponds to the closed position; and Figure 3.- Is an elevation view in longitudinal section with an enlarged detail of the solenoid valve in an electrically powered condition, which corresponds to the open position.
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTEDESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT
A la vista de las mencionadas figuras y, de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.In view of the aforementioned figures and, in accordance with the numbering adopted, a preferred embodiment of the invention can be seen in them, which comprises the parts and elements indicated and described in detail below.
En la realización representada la válvula de solenoide para un flujo de hidrógeno, está prevista para regular el paso/cierre de un caudal de un flujo de hidrógeno, que comprende una carcasa exterior (1), un núcleo fijo (2) y un núcleo móvil (3) desplazable axialmente a través de un agujero con relación a dicho núcleo fijo (1) por la acción de una fuerza de un campo magnético generada por la circulación de corriente eléctrica en una bobina (4) montada en un soporte portabobinas (5) y exteriormente envuelta o protegida por un núcleo bobina (6).In the represented embodiment, the solenoid valve for a flow of hydrogen is intended to regulate the passage/closing of a flow rate of a flow of hydrogen, which comprises an outer casing (1), a fixed core (2) and a mobile core. (3) axially displaceable through a hole in relation to said fixed core (1) by the action of a magnetic field force generated by the circulation of electric current in a coil (4) mounted on a coil holder support (5) and externally wrapped or protected by a coil core (6).
Además, se proporcionan unos medios elásticos de retorno primarios vinculados al núcleo móvil y unos medios elásticos secundarios vinculados con medios de obturación previstas para permitir el paso de flujo a través de puertos de entrada (12) y un puerto de salida (11), en el que los medios de obturación están ubicados en una corredera que se desplaza por la acción del desplazamiento del núcleo móvil.In addition, primary elastic return means linked to the mobile core and secondary elastic means linked to sealing means are provided to allow the passage of flow through inlet ports (12) and an outlet port (11), in in which the sealing means are located in a slider that is moved by the movement of the mobile core.
Mencionar que la dirección de entrada de flujo de hidrógeno en los puertos de entrada (12) es perpendicular a la dirección de salida definida por el puerto de salida (11), estando los puertos de entrada (12) distribuidos radialmente por encima del puerto de salida (11).Mention that the inlet direction of hydrogen flow in the inlet ports (12) is perpendicular to the outlet direction defined by the outlet port (11), the inlet ports (12) being radially distributed above the outlet port. output (11).
La carcasa en la que están alojados el núcleo fijo y el núcleo móvil, presenta en un extremo un tapón de cierre (18) que está vinculado al núcleo fijo (2).The casing in which the fixed core and the mobile core are housed, has a closing plug (18) at one end that is linked to the fixed core (2).
Adicionalmente, se proporciona una cámara de compensación (13) prevista para compensar las presiones del flujo a fin de favorecer y asistir el desplazamiento del núcleo móvil (3), que se encuentra ubicada entre el núcleo móvil (3) y la corredera (10), que está en comunicación fluida con una zona donde están los puertos de entrada (12) y salida (11) del flujo a través de un pasaje (14) que transcurre longitudinalmente por el interior de la corredera (10), y que tiene como finalidad evacuar la presion en el interior y facilitar la maniobra de apertura de las vias prinicipales. Additionally, a compensation chamber (13) is provided to compensate the flow pressures in order to favor and assist the movement of the mobile core (3), which is located between the mobile core (3) and the slider (10). , which is in fluid communication with an area where the inlet (12) and outlet (11) ports of the flow are through a passage (14) that runs longitudinally through the interior of the slider (10), and whose purpose to evacuate the pressure inside and facilitate the opening maneuver of the main routes.
Haciendo ahora particular referencia a la corredera (10) está conformada por un cuerpo sensiblemente cilíndrico definido por una primera porción enfrentada al núcleo móvil y segunda porción orientada en los puertos de entrada y de salida del fluido a circular, en el que la primera porción comprende una serie de rebajes anulares y una cavidad (100) en el extremo enfrentado al núcleo móvil donde es insertable un elemento obturador acoplado al núcleo móvil. La segunda porción comprende una sección transversal rebajada de forma sensiblemente cilíndrica en el que están insertados los segundos medios elásticos, siendo la primera porción de mayor diámetro exterior que la segunda porción. y en el que la corredera (10) presenta en el extremo libre de la segunda porción una terminación con una superficie sensiblemente plana que aloja una junta de estanqueidad (16) prevista para obturar la toma de salida (11).Making particular reference now to the slider (10), it is made up of a substantially cylindrical body defined by a first portion facing the mobile core and a second portion oriented at the inlet and outlet ports of the fluid to be circulated, in which the first portion comprises a series of annular recesses and a cavity (100) at the end facing the mobile core where a shutter element coupled to the mobile core can be inserted. The second portion comprises a lowered cross section of substantially cylindrical shape into which the second elastic means are inserted, the first portion having a larger external diameter than the second portion. and in which the slider (10) presents at the free end of the second portion a termination with a substantially flat surface that houses a sealing gasket (16) designed to seal the outlet (11).
El núcleo móvil (3) comprende un cuerpo sensiblemente cilíndrico macizo que tiene un orificio ciego central (30) en el que están alojados los medios elásticos de retorno primarios, y un elemento obturador (15) que comprende un resalte sobresaliente que se extiende desde la cara del núcleo móvil (3) que está enfrentada a la corredera (10), y que incluye un recubrimiento polimérico (19), tal como caucho.The mobile core (3) comprises a solid, substantially cylindrical body that has a central blind hole (30) in which the primary elastic return means are housed, and a shutter element (15) that includes a protruding projection that extends from the face of the mobile core (3) that faces the slider (10), and that includes a polymer coating (19), such as rubber.
Los medios de retorno elásticos primarios, los cuales ayudan a regresar a la posición original cuando la válvula es desactivada, consisten en un muelle helicoidal (8) mientras que, los medios elásticos secundarios, previstas para asistir al desplazamiento de la corredera (10), están también constituidos por un muelle helicoidal (9) que está alojado en una cavidad practicada en el interior de la corredera (10).The primary elastic return means, which help to return to the original position when the valve is deactivated, consist of a helical spring (8), while the secondary elastic means, provided to assist the displacement of the slider (10), they are also made up of a helical spring (9) that is housed in a cavity made inside the slider (10).
Además, se proporciona una arandela (7) está alojada en el extremo del núcleo móvil (3) que está enfrentado al núcleo fijo, estando el alojamiento conformado por un ensanchamiento que sobresale de forma centrada alrededor del reborde del orificio ciego.In addition, a washer (7) is housed at the end of the movable core (3) that faces the fixed core, the housing being made up of a widening that protrudes centrally around the rim of the blind hole.
Regresando de nuevo a la arandela (7) citada con anterioridad, puede estar hecha de un material metálico, y su diámetro interior está definido por dos planos (70) salientes que convergen entre sí a media altura con respecto a la altura total de la arandela (7), teniendo tales planos unas dimensiones complementarias con la parte interior del ensanchamiento, tal como puede verse en el detalle aumentado en la figura 3. Going back to the aforementioned washer (7), it can be made of a metallic material, and its internal diameter is defined by two projecting planes (70) that converge with each other at half the height of the washer's total height. (7), such planes having complementary dimensions with the inside of the widening, as can be seen in the enlarged detail in Figure 3.
En lo que se refiere al funcionamiento de la válvula de solenoide descrita anteriormente es el siguiente:Regarding the operation of the solenoid valve described above, it is as follows:
En la figura 2 puede verse la válvula de solenoide descrita anteriormente en una condición eléctricamente desconectada, que corresponde con la posición cerrada donde no circula el flujo de hidrógeno a través de ésta, de modo que la corredera (10) está en su posición más baja de su carrera de desplazamiento, en el que el resorte elástico (9) se encuentra en un estado comprimido, tal que la junta de estanqueidad (16) hace tope con un asiento (17) definido por un reborde superior del puerto de salida (11), lo que impide la circulación fluida entre los puertos de entrada (12) y el puerto de salida (11) situado en la parte más inferior.In figure 2, the solenoid valve described above can be seen in an electrically disconnected condition, which corresponds to the closed position where the flow of hydrogen does not circulate through it, so that the slider (10) is in its lowest position. of its displacement stroke, in which the elastic spring (9) is in a compressed state, such that the sealing gasket (16) abuts a seat (17) defined by an upper rim of the outlet port (11 ), which prevents fluid circulation between the inlet ports (12) and the outlet port (11) located in the lower part.
Por otro lado, en la figura 3 se ha representado la válvula de solenoide en una condición eléctricamente alimentada, que corresponde con la posición abierta, en el que la bobina (4) está actuando de manera que se desplaza en núcleo móvil (3) hacia arriba, en la cual se permite la comunicación fluida entre los puertos de entrada (12) y el puerto de salida (11).On the other hand, in figure 3 the solenoid valve has been represented in an electrically powered condition, which corresponds to the open position, in which the coil (4) is acting in such a way that it moves the mobile core (3) towards above, in which fluid communication is allowed between the input ports (12) and the output port (11).
Mencionar que, los términos superior, inferior, arriba, abajo y similares en la descripción y las reivindicaciones se han utilizado con fines descriptivos y no necesariamente para describir posiciones relativas.Mention that the terms upper, lower, top, bottom and the like in the description and claims have been used for descriptive purposes and not necessarily to describe relative positions.
Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, empleados en la fabricación de la válvula de solenoide de la invención podrán ser convenientemente sustituidos por otros que no se aparten del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación. The details, shapes, dimensions and other accessory elements used in the manufacture of the solenoid valve of the invention may be conveniently replaced by others that do not depart from the scope defined by the claims included below.
Claims (8)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202231812U ES1298066Y (en) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | Solenoid valve for hydrogen |
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|---|---|---|---|---|
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