WO2016071549A1 - Dispositivo dispensador de un fluido accionado por variaciones de presión en un circuito principal - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a
- the device operates automatically and autonomously, without the need for any external power supply and without requiring a specific control system.
- document ES 2159392T3 describes a dosing device for adding a sterilant to a water supply network in order to provide sterilized water to consumers.
- the device comprises a sterilant tank and a control system that, based on a flow measurement transmits the appropriate orders to maintain a pre-fixed sterilizer concentration, operating with compressed air.
- the document ES 1049300U describes a disinfectant dispenser for sanitary appliances that uses a pump driven by a battery-operated motor. As in the previous case, an external energy source is required.
- US Pat. No. 5,692,250 refers to the automatic dispensing of a liquid disinfectant in sanitary vacuum devices without tanks, of the type used in aviation.
- the energy to move the dispensing pump comes from the pressure variations of the on-board potable water circuit, used to clean the toilet bowl.
- This dispensing pump is connected after the opening valve of the circuit and pours into the sanitary cup, whereby the pressure varies between a zero value and the full static pressure of the main water circuit, which constitutes an excessively important jump and abrupt pressure.
- the document ES 2377092B1 describes a device very close to the previous one, but adapted to the usual toilets with cistern.
- the pump chambers have both an inlet and an outlet, which further complicates the mechanical and sealing problems of the floating pistons that make up the heart of the system.
- the device is located, as in the previous case, behind of the inlet and discharge valve, which gives rise to several problems:
- Restriction a circuit section having a diameter dimensioned to cause an acceleration of the main fluid when the inlet valve is open. This diameter will usually be less than that of the rest of the main circuit, and its sizing will be defined, in addition to the conditions of the device itself, by the loss of load of the inlet valve.
- the basis of the invention is to replace the pressure jump all or nothing of the prior art by a pressure jump lower in absolute value and smooth transition, producing the dispensation at the end of the discharge, when the main circuit, without flow, is Find your maximum pressure.
- the device will always be pressurized, either with the static pressure when there is no flow, or with a pressure dependent on the speed of fluid flow when the inlet valve of the main circuit is open.
- the presence of a restriction allows a sufficient pressure jump to operate the device, but not
- the dispensing part of the device is similar to that described in the first variant ( Figure 1) of US Pat. No. 5,692,250 and comprises a hollow body, sold cylindrically, divided into a pressurization chamber and a dispensing chamber by means of conversion of the variations of pressure of the pressurization chamber in volume variations of the dispensing chamber, the pressurization chamber being connected to the inlet tap in the restriction zone and the dispensing chamber to a secondary circuit that includes the reservoir of fluid to be dispensed and a pair of anti-return valves that ensure their circulation according to a usual arrangement in hydraulics.
- Selling the means for converting the pressure variations of the pressurization chamber into volume variations of the dispensing chamber will be constituted by an elastomeric piece of shape.
- Figure 1 shows a schematic section of the device of the invention with the inlet valve closed.
- Figure 2 shows a schematic section of the device of the invention with the inlet valve open.
- Figure 3 shows an application to a sanitary appliance with cistern from a deposit of product to be dispensed outside.
- Figure 4 shows an application to a sanitary appliance incorporating the reservoir of product to be dispensed into the interior of the cistern.
- Figure 5 shows in schematic a variant that uses a spring-loaded floating piston.
- Figure 6 shows schematically a variant using a bellows.
- Figure 7 shows schematically a variant using a spring loaded membrane.
- Figure 8 shows schematically a variant using an elastomer provided with a cavity.
- the dispensing device of the invention comprises a hollow body (1), sold cylindrically, divided into a pressurization chamber (2) and a chamber
- the inlet tap (5) starts at a connection to the main circuit (12) and ends at an inlet valve (13).
- the inlet valve (13) is actuated by a float (14) and a handle (16) operates a bottom valve (17) to cause the discharge of the cistern (15) in a conventional manner.
- the tank (11) can be incorporated in the cistern (15) or be external to it. In the latter case, a single tank (11) can feed a plurality of toilets, with or without cistern.
- the means of converting pressure variations of the pressurization chamber into volume variations of the dispensing chamber will be made sell by an elastomer (4) but according to necessities could be used a floating piston (18) loaded by spring (Figure 5), a bellows (19) or elastic lung, ( Figure 6), a membrane ( 20), ( Figure 7) or any functionally similar mechanism.
- the device of the invention will be incorporated in the inlet tap (5), itself connected to the inlet valve (13) and to the float (14) to form a monobloc assembly that replaces the conventional devices in
- the dimensioning of the restriction (6) can easily be optimized by the trial and error method applied to the specific conditions of the system.
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Abstract
El dispositivo dispensador comprende un cuerpo hueco, dividido en una cámara depresurización y una cámara dispensadora por medios de conversión de las variaciones de presión de la cámara de presurización en variaciones de volumen de la cámara dispensadora, realizados como un elastómero que presenta una cavidad que constituye la propia cámara dispensadora, conectándose la cámara depresurización a un grifo de entrada que presenta una restricción y termina en una válvula de entrada, y la cámara dispensadora a un tramo intermedio de un circuito secundario que termina en cada extremo en sendas válvulas antiretorno que prolongan el circuito secundario en un tramo de impulsión y un tramo de aspiración,conectado éstea un depósito de producto a dispensar.El cierre de la válvula de entrada conduce a una reducción del volumen de la cámara dispensadora por compresión del elastómero, expulsando el fluido a dispensar.
Description
DISPOSITIVO DISPENSADOR DE UN FLUIDO ACCIONADO POR VARIACIONES DE PRESION EN UN CIRCUITO PRINCIPAL
CAMPO TECNICO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un
dispensador intermitente de un fluido, que está
controlado y accionado por las variaciones de presión e un circuito principal de otro fluido. El dispositivo opera de forma automática y autónoma, sin necesidad de ningún tipo de suministro de energía externa y sin precisar un sistema de control específico.
Su campo de aplicación es el de las bombas dispensadoras y dosificadoras, estando especialmente adaptado para suministrar automáticamente productos de higiene tales como detergentes, y desodorantes en aparatos sanitarios, incorporación de cloro en piscinas, detergentes en lavadoras, anti incrustantes en
lavava illas , lubricantes en circuitos hidráulicos, y en todos aquellos casos en que se disponga de un fluido, líquido o gas, sometido a variaciones de presión en un circuito principal, y se presente la necesidad de incorporar cualquier otro fluido, de forma automática, en un circuito secundario.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Se conocen numerosos dispositivos dispensadores del tipo que nos ocupa. Así, el documento ES 2159392T3 describe un dispositivo dosificador para añadir un esterilizante a una red de suministro de agua a fin de proporcionar agua esterilizada a los consumidores. El dispositivo comprende un depósito de esterilizante y un sistema de control que a partir de una medida de caudal
transmite las órdenes oportunas para mantener una concentración de esterilizante prefijada, operándose mediante aire comprimido. El documento ES 1049300U describe un dosificador de desinfectantes para aparatos sanitarios que utiliza una bomba accionada por un motor a pilas. Como en el caso anterior, se precisa una fuente de energía externa.
Son conocidos asimismo, otros dispositivos que no precisan energía externa. Así el documento US 5,692,250 se refiere a la dispensación automática de un líquido desinfectante en aparatos sanitarios de vacío sin cisterna, del tipo de los utilizados en aviación. La energía para mover la bomba dispensadora proviene de las variaciones de presión del circuito de agua potable de a bordo, utilizado para la limpieza de la taza del sanitario. Esta bomba dispensadora está conectada después de la válvula de apertura del circuito y vierte a la taza del sanitario, con lo que la presión varía entre un valor cero y la plena presión estática del circuito de agua principal, lo que constituye un salto excesivamente importante y brusco de la presión. Esto unido a la constitución mecánica de la bomba, un pistón flotante cargado con un resorte, conduce a una operación ruidosa y a la aparición de constantes averías.
El documento ES 2377092B1 describe un dispositivo muy próximo al anterior, pero adaptado a los sanitarios habituales con cisterna. En este caso, las cámaras impulsoras de la bomba presentan ambas una entrada y una salida, lo que complica aún más los problemas mecánicos y de estanqueidad de los pistones flotantes que constituyen el corazón del sistema. El dispositivo se ubica, como en el caso anterior, detrás
de la válvula de entrada y descarga, lo que da lugar a varios problemas:
• El salto de presión, entre la presión estática del circuito principal y cero es demasiado alto y, sobre todo, brusco.
• La dispensación del producto se produce en el momento de la apertura de la válvula de descarga, por lo que la actuación del desinfectante es muy corta y transitoria, siendo barrido por la descarga posterior del agua de limpieza proveniente del circuito principal. Esto se agrava en el caso de sanitarios sin cisterna.
Se conocen también dispositivos que aspiran directamente, desde un depósito, el fluido a dispensar, tal como el descrito en el documento US 2009/0100579 Al, que utiliza un Venturi . Este dispositivo opera de forma continua mientras hay flujo en el circuito principal, por lo que el consumo del fluido a dispensar es muy elevado, con dificultades de regulación.
En consecuencia, es un objetivo de la presente invención el disponer de un dispositivo dispensador que actúe al final de la descarga, al cortar el flujo en el circuito principal.
Es otro objetivo de la presente invención el disponer de un dispositivo dispensador de accionamiento suave . Y finalmente, es otro objetivo de la presente invención el disponer de un dispositivo dispensador más sencillo y económico, sin problemas de estanqueidad .
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Para alcanzar los objetivos propuestos se ha concebido un dispositivo dispensador dispuesto antes de la válvula de entrada del circuito principal. De esta forma, el dispositivo dispensador de la invención siempre está presurizado, generándose las variaciones de presión necesarias a su operación mediante una
restricción dispuesta en el grifo de entrada que conecta el circuito principal a la válvula de entrada. En el contexto de este documento se entenderá por
"restricción" un tramo de circuito que presenta un diámetro dimensionado para provocar una aceleración del fluido principal cuando la válvula de entrada está abierta. Este diámetro será habitualmente menor que el del resto del circuito principal, y su dimensionamiento estará definido, además de por las condiciones del propio dispositivo, por la pérdida de carga de la válvula de entrada. El fundamento de la invención es sustituir el salto de presión todo o nada de la técnica anterior por un salto de presión menor en valor absoluto y de transición suave, produciéndose la dispensación al final de la descarga, cuando el circuito principal, sin flujo, se encuentra a su máxima presión.
El teorema de Bernoulli que define el
comportamiento de fluidos en una conducción establece que; (p/dg) + (v2/2g) =k .
Siendo p la presión, v la velocidad del fluido, d la densidad del fluido, g la aceleración de la
gravedad, y k una constante.
De esta forma, si introducimos una restricción en el grifo de entrada del circuito principal, antes de la válvula de entrada, el dispositivo estará siempre presurizado, bien con la presión estática cuando no haya flujo, bien con una presión dependiente de la velocidad
de paso del fluido cuando la válvula de entrada del circuito principal esté abierta. La presencia de una restricción permite disponer de un salto de presión suficiente para accionar el dispositivo, pero no
excesivo, optimizando su operación.
La parte dispensadora del dispositivo, es similar a la descrita en la primera variante (Figura 1) del documento US 5,692,250 y comprende un cuerpo hueco, venta osamente cilindrico, dividido en una cámara de presurización y una cámara dispensadora por medios de conversión de las variaciones de presión de la cámara de presurización en variaciones de volumen de la cámara dispensadora, conectándose la cámara de presurización al grifo de entrada en la zona de la restricción y la cámara dispensadora a un circuito secundario que incluye el depósito de fluido a dispensar y un par de válvulas antiretorno que aseguren su circulación según una disposición habitual en hidráulica.
Venta osamente los medios de conversión de las variaciones de presión de la cámara de presurización en variaciones de volumen de la cámara dispensadora estarán constituidos por una pieza elastómera de forma
cilindrica que presenta una cavidad que constituye la cámara dispensadora en si. Una tal solución es incapaz de soportar el salto de presión todo o nada del circuito principal pero, sorprendentemente, trabaja con eficacia y suavidad cuando permanece constantemente presurizada, con variaciones de presión controladas. La explicación está no solo en los valores absolutos del salto de presión, sino en que al producirse éstos por variaciones de caudal, la propia inercia del fluido establece cambios de presión progresivos.
Aunque la variante anterior, en elastomero, de los medios de conversión de variaciones de presión en variaciones de volumen presenta una sinergia evidente con la utilización de una restricción, pueden utilizarse medios convencionales como pistones flotantes, fuelles o similares en aquellos casos en que las elevadas
presiones o la agresividad química del fluido a
dispensar desaconsejen la utilización de un elastomero. Las ventajas del dispositivo dispensador de la invención son definitivas, así:
• La dispensación del producto tiene lugar al cerrar la válvula de entrada, en lugar de en su apertura como ocurre en la técnica anterior. Esto permite que, por ejemplo en sanitarios sin cisterna, el producto permanezca en la taza del mismo.
• Presenta un funcionamiento suave y silencioso
• En versión elastomero presenta una gran sencillez mecánica, bajo precio y larga duración. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripción que antecede, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se va a proceder a realizar una descripción detallada de una realización preferida, en base a un juego de planos que se acompañan a esta memoria descriptiva y en donde, con carácter orientativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente .
La figura 1 muestra una sección esquemática del dispositivo de la invención con la válvula de entrada cerrada .
La figura 2 muestra una sección esquemática del
dispositivo de la invención con la válvula de entrada abierta .
La figura 3 muestra una aplicación a un aparato sanitario con cisterna desde un depósito de producto a dispensar exterior.
La figura 4 muestra una aplicación a un aparato sanitario incorporando el depósito de producto a dispensar en el interior de la cisterna.
La figura 5 muestra en esquema una variante que utiliza un pistón flotante cargado por resorte. La figura 6 muestra en esquema una variante que utiliza un fuelle.
La figura 7 muestra en esquema una variante que utiliza una membrana cargada por resorte.
La figura 8 muestra en esquema una variante que utiliza un elastómero provisto de una cavidad.
En las anteriores figuras, las referencias numéricas corresponden a las siguientes partes y elementos :
1 Cuerpo hueco
2 Cámara de presurización
3 Cámara dispensadora
4 Elastómero
5 Grifo de entrada
6 Restricción
7 Tramo intermedio del circuito secundario
8 Válvulas antiretorno
9 Tramo de impulsión del circuito secundario
10 Tramo de aspiración del circuito secundario
11 Depósito
12 Conexión al circuito principal
13 Válvula de entrada
14 Flotador
15 Cisterna
16 Tirador
17 Válvula de fondo
18 Pistón flotante
19 Fuelle
20 Membrana
EXPOSICIÓN DE TALLADA DE LA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Como puede apreciarse en las figuras 1 y 2, el dispositivo dispensador de la invención comprende un cuerpo hueco (1), venta osamente cilindrico, dividido en una cámara de presurización (2) y una cámara
dispensadora (3) por medio de un elastómero (4) que presenta una cavidad que constituye la propia cámara dispensadora (3), conectándose la cámara de
presurización (2) a un grifo de entrada (5) que presenta una restricción (6), y la cámara dispensadora (3) a un tramo intermedio (7) de un circuito secundario que termina en cada extremo en sendas válvulas antiretorno (8) que prolongan el circuito secundario en un tramo de impulsión (9) y un tramo de aspiración (10), él mismo conectado a un depósito (11) de producto a dispensar. El grifo de entrada (5) empieza en una conexión al circuito principal (12) y termina en una válvula de entrada (13) .
Haciendo referencia ahora a las figuras 3 y 4, describiremos las particularidades de aplicación del dispositivo dispensador de la invención a un sanitario
con cisterna (15), en el que, particularizando el caso general, la válvula de entrada (13) se acciona mediante un flotador (14) y un tirador (16) acciona una válvula de fondo (17) para provocar la descarga de la cisterna (15) de forma convencional. El depósito (11) puede ir incorporado en la cisterna (15) o ser exterior a la misma. En este último caso, un solo depósito (11) puede alimentar una pluralidad de sanitarios, con o sin cisterna .
El funcionamiento del dispositivo es el siguiente. Cuando la válvula de entrada (13) se abre, se establece un flujo en la restricción (6) lo que provoca una bajada de presión. En consecuencia el elastómero (4) se expande, aumentando el volumen de la cámara
dispensadora (3), lo que provoca su llenado desde el depósito (11) a través del tramo de aspiración (10) del circuito secundario. Ver figura 2. Cuando la válvula de entrada (13) se cierra, la presión aumenta en la restricción (6) y en la cámara de presurización (2), comprimiendo el elastómero (4), lo que reduce el volumen de la cámara dispensadora (3) y provoca la inyección del producto a dispensar en el tramo de impulsión (9) del circuito secundario. Ver figura 1.
En cuanto a la realización industrial, serán evidentes para el experto en la materia una serie de variantes que, respetando la esencialidad de la
invención, adapten la ejecución del dispositivo a las características de los fluidos a manejar, las presiones disponibles, y la cantidad de fluido a dispensar. Así, los medios de conversión de las variaciones de presión de la cámara de presurización en variaciones de volumen
de la cámara dispensadora se realizarán venta osamente mediante un elastómero (4) pero según necesidades podría utilizarse un pistón flotante (18) cargado por resorte (Figura 5), un fuelle (19) o pulmón elástico, (Figura 6), una membrana (20), (Figura 7) o cualquier mecanismo funcionalmente similar. Venta osamente, el dispositivo de la invención estará incorporado al grifo de entrada (5), él mismo unido a la válvula de entrada (13) y al flotador (14) para formar un conjunto monobloque que reemplace a los dispositivos convencionales en
instalaciones existentes (Figuras 1, 3, y 4) .
El dimensionamiento de la restricción (6), podrá optimizarse fácilmente mediante el método de prueba y error aplicado a las condiciones específicas del sistema .
Claims
1. Dispositivo dispensador de un fluido, accionado por variaciones de presión en un circuito principal, caracterizado por comprender;
- un grifo de entrada (5), provisto de una restricción
(6) , y terminado por un extremo en una conexión al circuito principal (12) y en el opuesto por una válvula de entrada (13);
- un cuerpo hueco (1), dividido en una cámara de presurización (2) y una cámara dispensadora (3) por medios de conversión de las variaciones de presión en la cámara de presurización (2) en variaciones de volumen en la cámara dispensadora (3), conectándose la cámara de presurización (2) al grifo de entrada (5) en la zona de la restricción (6), y la cámara
dispensadora (3) al tramo intermedio (7) de un
circuito secundario, terminado dicho tramo intermedio
(7) en cada extremo en sendas válvulas antiretorno (8) que se prolongan en un tramo de impulsión (9) y un tramo de aspiración (10), conectado este último con un depósito (11) que contiene el fluido a dispensar, de tal manera que la dispensación del fluido se produce en el momento del cierre de la válvula de entrada (13) .
2. Dispositivo dispensador de un fluido, accionado por variaciones de presión de un circuito principal, de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por que los medios de conversión de las variaciones de presión de la cámara de presurización
(2) en variaciones de volumen de la cámara dispensadora
(3) se realizan como un elastómero (4) que presenta una cavidad que constituye la propia cámara dispensadora (3) .
3. Dispositivo dispensador de un fluido,
accionado por variaciones de presión de un circuito principal, de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de conversión de las variaciones de presión de la cámara de presurización (2) en variaciones de volumen de la cámara dispensadora (3) se realizan mediante un pistón flotante (18) cargado por resorte .
4. Dispositivo dispensador de un fluido, accionado por variaciones de presión de un circuito principal, de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por que los medios de conversión de las variaciones de presión de la cámara de presurización (2) en variaciones de volumen de la cámara dispensadora (3) se realizan mediante un fuelle (19) o pulmón elástico.
5. Dispositivo dispensador de un fluido, accionado por variaciones de presión de un circuito principal, de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por que los medios de conversión de las variaciones de presión de la cámara de presurización (2) en variaciones de volumen de la cámara dispensadora (3) se realizan mediante una membrana (20) cargada por resorte.
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Also Published As
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