用于气体燃烧器的电‑先导静态阀的制作方法

本发明涉及一种用于气体燃烧器的电-先导静态系统(electro-pilotstaticsystem)，特别是一种配备有安全系统的用于燃气炉灶等的电致动器。

背景技术：

目前现有技术为用于炉灶的燃料气体的配送和调节提供了不同解决方案，还考虑了确保安全的不同系统。

例如，普通炉灶配备了一个安全系统，有利地包括阀，在意外关断火焰时，其自动停止燃料气体向燃烧器的流动。

众所周知并使用的解决方案提供了使用线性截止阀，其相对于手动调节阀(通常是旋转塞阀(嘴))顺序安装。

通过与塞嘴相互作用，用户执行手动操作，将安全阀的快门(shutter)向后移动，使被其限制的铁磁保持器与电磁铁接触，从而容许用于燃烧器点火的气体通过；所述电磁铁被火焰探测器控制和供应。

所述火焰探测器通常利用在燃烧器火焰附近放置的热电偶；在火焰存在下，所述热电偶产生了一个能够产生电流的电势差，所述电流供应所述电磁铁的螺线管。

螺线管所产生的磁场足以保持快门在其打开位置，并确保燃料气体供应给燃烧器。

万一火焰意外熄灭，热电偶不再产生任何电势差，由此它停止向电磁铁的螺线管供应电力，所述螺线管不再能够产生足够保持快门的磁场，在弹性装置(如弹簧)的推力下，所述快门返回到静止位置，关闭阀从而中断气流；这避免了在无意间关闭火焰的情况下，气体继续由阀门输送，分散在周围的室内环境中(通常是厨房或用于准备和烹调食物和膳食的房间)，对人和事物造成严重的风险。

电磁铁-热电偶耦合已知是“先导静态的”，并广泛用于每个燃烧器，以确保炉灶的安全使用。

根据现有技术所提出的各种解决方案提出将适于控制和调节气体流的设备与适于安全性的设备保持分离和不同。

所述分割涉及在炉灶等中多个组件的安装，其中整体尺寸的性质是极其相关的，并且节省空间是设计者和制造商追求的目标之一。

市面上的常关截止阀通过远程电气控制实现气体的通过。

事实上，出于安全，所述截止阀在静止位置是关闭的，而在工作位置，通过一个连续的控制信号，它们持续地保持打开。

这种操作配置涉及能量浪费以及电气和电子设备的加热；后者可能会随着时间产生电缆绝缘体的劣化和相同电路的变质，导致故障或损坏。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种用于燃气炉灶等的电致动器，其在单一元件中结合与安全有关的部分和与流量调节有关的部分。

特别是，本发明的主要目的是提供一种用于燃气炉灶等的电致动器，其在一个单一元件中集成燃料气体的流量调节和在意外关断火焰的情况下的燃料气体的自动切断。

本发明的另一目的是提供一种用于燃气炉灶等的电致动器，其允许只在其致动期间供应气流的控制和调节设备，一旦调节完成马上暂停电能供应。

上述目的和将在下文中清楚显现的其他目的，通过在下面的说明书和构成该说明书的一个组成部分的所附的权利要求书中描述的用于燃气炉灶等的电驱动器而实现。

附图简要说明

本发明的进一步特征通过根据专利权利要求的优选实施方式的下列描述而更好地强调，并且仅以非限制性实施例的方式在附图表格中示出，其中：

-图1示出了根据本发明第一实施方式的在关闭或静止位置的电致动器的剖面图；

-图2示出了根据本发明第一实施方式在打开或工作位置的电致动器的剖面图；

-图3示出了根据本发明第二实施方式在关闭或静止位置的电致动器的剖面图；

-图4示出了根据本发明第二实施方式在打开或工作位置的电致动器的剖面图；

-图5示出了根据本发明另一执行变体的电致动器的剖面图；

-图6示出了根据本发明具有膜的电致动器；

-图7比较了根据本发明的电致动器在打开条件和关闭条件下的两剖面图。

-图8示出了根据本发明的电致动器的参数和操作配置的汇总表；

-图9a和9b示出了适用于吹风气燃烧器的气体阀的两个例子，其中可以使用根据本发明的电致动器。

除非另有说明，本报告中的任何可能的空间参考，如术语上/下、前/后、右/左等，指的是附图中示出元件的位置。

本发明的特征使用附图中附图标记来描述。

关于附图，根据本发明用于燃气炉灶等的电致动器1具有安全电磁铁4、燃料气体的截止装置2、配备有出口通道22和燃料气体管道23的套筒、与所述截止装置2配合的至少一个服务快门20和至少一个安全快门20，其中压/拉力作用在其上，从而使所述电致动器1安全关闭，有利地所述压/拉力是磁性或弹性性质。

所述服务快门和所述安全快门重合在相同的快门20，其同时执行两个任务：

-切断待送往燃烧器的燃料气体；

-当燃烧器或火焰关闭时，安全关闭燃料气体的截止装置2。

所述压/拉力作用在所述快门20上，操作电致动器1的安全关闭，特别是所述压力操作燃料气体的所述出口通道22的安全关闭。

电致动器1包括支撑结构10，其实质上为管状且优选地由非磁性材料制成，其两端分别安装有安全电磁铁装置4和燃料气体的截止装置2(实质上是套筒)。

在所述支撑结构10中提供有空腔100，其中滑动放置杆21，其具有对磁场敏感的元件30。适当控制的杆21起到打开和/或关闭燃料气体的截止装置2的作用。

下面通过非限制性实施例提供附图的详细描述。

图1示出了根据本发明的在关闭或静止位置的电致动器的剖面图。

在所述支撑结构10中提供有安置有底部101的空腔100，其中放置有与杆21一体的游标30，所述游标30对磁场敏感。

所述底部101与游标30配合以实现磁力，该磁力操作根据本发明的电致动器1的安全关闭。

在这个构造变体中，所述游标30包括永久磁铁，而所述底部101包括铁磁体。

根据替代的实施方式，所述游标30可有利地包括铁磁体，而底部101可包括永久磁铁，而不改变电致动器1的正确操作，或者游标30和底部101两者都可包括永久磁铁。

一般情况下，由于制作他们的材料和他们的相互位置，在底部101和游标30之间的磁相互作用必须确保用于任何使用条件和用于快门20或电磁铁4的任何位置(“常关”条件)。

为了确保电致动器1的“常关”条件，游标30和底部101的位置、制造他们的材料和燃烧器的打开和/或关断模式是待选择和待定义参数。

所述包括铁磁材料盘的底部101具有中心孔111，用于杆21的通过和滑动，所述杆21与所述游标30一体。

所述杆21的一端，有利地由非磁性材料制成，具有至少一个铁磁元件32，该铁磁元件32与安全电磁装置4配合；杆21的另一端与快门20一体。

快门20与燃料气体的套管2配合；特别地，快门20打开或关闭燃料气体的出口通道22，允许燃料气体从管道23通向所述出口通道22，朝向相应的燃烧器(未示出)。

参考现有技术，根据如上所示和所描述的，通过放置在燃烧器火焰区附近的热电偶，有利地控制安全电磁铁4。

因此，当燃烧器关闭时，热电偶不向所述电磁铁4提供任何类型的电流，然后电磁铁断电并不产生任何磁场；在这种情况下，电磁铁4和铁磁元件32之间没有任何类型的重要相互作用。

在图1中，电致动器1处于关闭位置并且快门20关闭燃料气体的出口通道22。

由游标30和底部101之间的磁力保证根据本发明变体的电致动器1的关闭；所述磁力使杆21固定和稳定，以便将快门20锁在燃料气体的出口通道22的口处，防止进入燃料气体。

通过更详细地分析图1中表示的关闭配置，可以推断唯一主动力是在底部101和游标30之间的磁力。

事实上，电磁铁4是断电的，所以在所述电磁铁4和铁磁元件32之间没有明显吸引的磁力；因此，通过在底部101和游标30之间的吸引的磁力，杆21朝向套管2平移。

所述磁力实现并保证了电致动器1的关断，在燃料气体的出口通道22的口处啮合快门22，从而封闭它。

图2示出了根据本发明在打开或工作位置的电致动器的剖面图。

在图中，电致动器1在打开位置是可见的，即燃料气体的出口通道22与燃料气体的管道23连通。

考虑图1和图2，让我们假设期望打开炉灶的燃烧器。

通过适当的致动装置(未示出)，用户通过朝向所述电磁铁4平移杆21、使铁磁元件32接触所述电磁铁4而手动激活电致动器1。

定位在杆21上的快门20，从所述燃料气体的出口通道22移开，因此允许气体从出口通道22进入并到达燃烧器，并允许将其打开。

当燃烧器的火焰打开时，热电偶开始产生电流，该电流激发电磁铁4，确保所述电磁铁4和铁磁元件32之间的磁耦合。

事实上，在电磁铁4和铁磁元件32之间的吸引的磁力大于在游标30和底部101之间存在的吸引的磁力；这允许保持电磁铁4和铁磁元件32构成一体。

随着火焰打开，暂停(由用户通过致动装置施加的)保持电磁铁4和铁磁元件32接触的机械作用，并且通过热电偶确保阀打开，所述热电偶产生保持电磁铁4通电所需的电流。

从用户给予打开命令到热电偶进入运行的过渡期间，通过保持铁磁元件32与电磁铁4接触的所述机械作用确保气体的通过。

在意外关闭火焰的情况下，热电偶不产生任何电势差，因此，电磁铁4不再供电，失去与杆21的铁磁元件32的磁耦合；这导致电致动器1的关闭，由于在底部101和游标30之间的吸引的磁力。

如果希望自动关闭燃烧器，通过适当的致动装置，用户从电磁铁4解耦铁磁元件32，或停止到电磁体的电流通道；并且在这种情况下，由在游标30和底部101之间的吸引力提供电致动器1的关闭。

关闭命令可进一步通过热电偶电路上的微型开关或通过电磁铁4的旁路电路来获得，当用户关闭时，所述热电偶产生的全部或部分电流从旁路电路通过，使得电磁铁4的磁场特别小，以允许压力关闭燃料气体的通道。

上述图1和图2所示的实施方式，提供了通过至少一个铁磁元件和至少一个永磁体产生的磁力将阀保持在关闭位置。

在上述情况下，采用使游标30朝向底部101的吸引力，使杆21朝向套筒2平移并在燃料气体的出口通道22的口处啮合快门2，使其封闭。

构造变体(未示出)提供了使用排斥力。

所述配置(阀在静止条件下关闭)保持这样，直到用户通过致动装置操纵电致动器1以打开炉灶的燃烧器。

在现有的电致动器中，使用通常由压缩螺旋弹簧施加的弹性力，以实现“常关”条件。根据上述实施方式的电致动器1，其特征在于，它通过磁力实现“常关”条件并且当所述电致动器1是关闭的或在静止条件时，使用它确保燃料气体的出口通道22的关闭。

用磁力取代弹簧意味着有几个优点，首先是消除容易磨损的元件。

实际上，弹簧是受恒定机械应力的组件，导致了弹性元件的退化和磨损，可能导致操作问题。

此外，弹簧可堵塞或停止，危及阀的安全，而存在于铁磁体和永磁体之间的磁力，由于他们的性质，并不存在这种问题。

参照图3和4，现描述本发明的第二个可能的实施方式，通过非限制性实施例说明。

图3示出了根据本发明在关闭或静止位置的电致动器1的剖面。

在这个构造变体中，除已经描述的元件外，电致动器1有利地包括螺线管33，其通过支撑元件330连接到所述支撑结构10的壁上。

所述螺线管33与支撑结构10同轴并且与游标30配合，以实现电致动器1的关闭和打开。

在图3中，电致动器1处于关闭位置，快门20关闭了燃料气体的出口通道22，如前所述(即通过磁力)。

图4示出了根据本发明在打开或工作位置的电致动器的剖面图，即燃料气体的出口通道22与燃料气体的管道23连通。

考虑图3和图4，让我们假设期望打开炉灶的燃烧器。

通过适当的启动装置(未示出)，用户激活对于螺线管33的电能供应，其立刻在支撑元件33之内创造磁场。

所述感应磁场在游标30上施加力，迫使杆21朝向电磁铁4平移，所述感应磁场产生的力更大，并且相对于在底部101和游标30之间的吸引磁力处于相反方向。

杆21的平移使铁磁元件32与电磁铁4的表面接触，并打开燃料气体的出口通道22。

当火焰打开时，螺线管33的电能供应暂停，其不再产生任何类型的磁场，并且通过在铁磁元件32和电磁铁4之间的吸引的磁力来确保阀打开。

从用户给予打开命令到热电偶进入运行的过渡期间，螺线管33确保气体通道，继续在所述时间间隔为螺线管供电，从而通过在感应磁场和游标30之间的相互作用，保持铁磁元件32与电磁铁4接触。

在意外关断火焰的情况下，电磁铁4不再由热电偶供电，失去与铁磁元件32的磁耦合；在底部101和游标30之间的吸引的磁力导致电致动器1的关闭。

如果希望燃烧器自动关断，通过适当的致动装置，用户激活对于螺线管33的电能供应，但是与打开信号相比具有反向极性，从而产生与之前方向相反的磁场，或阻断电磁铁4中电流的通过。

在这种情况下，磁场诱导游标30朝向套筒2移动，通过从电磁铁4解耦铁磁元件32，并且通过所述磁力将快门20锁定在燃料气体的出口通道22的口处。

所述配置，即在静止条件关闭阀，保持这样，直到用户通过致动装置操纵电致动器1以打开炉灶的燃烧器。

根据本发明的电致动器1只在燃烧器打开和自动关断步骤的期间为接通螺线管33供能，而对于燃烧器的正常活动，螺线管33断电。

所述解决方案允许减少根据本发明的电致动器1的能量吸收，并防止由于长时间运行而导致的电气部件过热。

优选地螺线管33的典型操作电压大体上小于或等于直流电的24v，并且螺线管线圈数大体上大于或等于200。

为了进一步减少螺线管33的发热并提高其使用寿命，有利地可供应具有变化占空比的方波，以获得最大的移动力。

占空比或有效工作周期是实体在活跃状态通过的时间与检测的总时间的分数，例如考虑方波信号，占空比是活跃信号持续时间与信号总周期的比值，并用来表示周期的多少部分信号是活跃的。

此外，根据本发明的电致动器1允许从远程位置打开和关断燃烧器，因为用户执行的致动命令其本质上是电气和非机械类型的。

图5示出了根据本发明另一可能的执行变体的电致动器的剖面图；

在图5中，电致动器1处于关闭位置并且快门20关闭燃料气体的出口通道22。

在这个构造变体中，压力是弹性性质，并且电致动器1通过弹性加载装置(有利地压缩螺旋弹簧200)保持在常关位置。

事实上，通过观察附图，可以理解的是，弹簧200抵住快门20，同时保持燃料气体的出口通道22关闭。

与之前的实施方式相比，磁力(使燃料气体的出口通道保持闭合)已被所述弹簧200给予的弹力所取代。

在这个构造变体中，游标210提供为包含铁磁元件。

所述游标210与底部102配合，其也由铁磁材料制成，放置于空腔100之内。

关于上述描述，让我们假设期望打开炉灶的燃烧器。

通过适当的启动装置(未示出)，用户激活对于螺线管33的电能供应，产生磁场，其诱导游标210朝向电磁铁4平移，所述感应磁场产生的力更大，并且相对于压缩螺旋弹簧200施加在快门20的弹力处于相反方向。

快门20从燃料气体的所述出口通道22移开，因此允许气体从出口通道22进入并到达燃烧器。

杆21的平移使铁磁元件32与电磁铁4的表面接触。

当铁磁元件32和电磁铁4接触并且所述电磁铁4由暴露于火焰的热电偶(或火焰传感器)供电时，直观的是，存在于杆21的所述铁磁元件32和所述电磁铁4之间的磁力大于压缩螺旋弹簧200产生的弹力。

关闭命令大体上是由热电偶产生电流的消失来获得。

可选地，图5的变体可只提供游标210，消除底部102，前提是所述游标210由磁性材料制成，以便能够由螺线管33控制。

简而言之，根据本发明的电致动器1包括至少压/拉力，其实现常关条件，阻断燃料气体通向燃烧器。

根据构造变体，所述压/拉力可有利地是弹性或磁性性质。

在压/拉力是弹性性质时，电致动器1包括至少一个弹性装置，例如压缩弹簧，而在压/拉力的情况下，所述电致动器包括至少一个铁磁元件和至少一个永磁体，它们适当地安装且相互配合。

一般来说，所述压/拉力易于被为了打开所述出口通道22而施加的命令力和在铁磁元件32和电磁铁4之间的所述锚固力超过。

关于根据本发明的电致动器1的打开和关闭命令，它可有利地手动或电控制。

在手动打开和关闭的情况下，通过适当的控制装置，用户平移阀杆21，使铁磁元件32与电磁铁32接触，而在关闭的情况下，用户解耦所述元件。

电控的打开和关闭是通过磁场敏感的游标和电磁铁(有利地螺线管33)之间的相互作用而发生的。

如果所述游标包括永磁体，打开和关闭命令可通过所述螺线管33施加，特别是通过它磁极的反转。

在所述游标包括铁磁元件的情况下，电致动器1的打开通过螺线管33发生，该螺线管33将所述游标朝向底部102推动，而关闭命令可大体上是由热电偶产生电流的消失来获得。

这可通过至少两种方式获得：

-通过在热电偶电路上的单一常关开关，用户打开其以切断电流，前提是炉灶配备有合适的认证电子设备。

-通过常开电磁铁的线圈的旁路电路，用户关闭，在其上转移基本上所有的在线圈中通过的电流，明显减少了其磁场。

没什么能够阻止也将这些关断模式应用到光标是永磁体的变体中。

图6示出了根据本发明具有干扰膜230的电致动器1，该干扰膜230放置在燃料气体的管道23中靠近杆21，以防止所述燃料气体流入同一电致动器内。

有利地，所述干扰膜230可适用于所有上述执行变体。

图7比较了根据本发明的电致动器在打开条件和关闭条件下的两剖面图。

在图中，为了便于阅读和理解，没有提供各种组件的附图标记，并且有利地图7表达的术语和概念延伸到所有之前示出和描述的实施方式。

然后，关于图1、2、3、4、5和6的附图标记，下面提供了图7的术语说明，其中：

-d是阀体的外径(或如果是非圆柱型部分，为其最大尺寸)；

-x是相对于同阀体一体的参考(例如底部101)的元件30、210的参考(例如重心)的瞬时位置，其在最小值xmin(对应于所述出口通道22关闭)和最大值xmax(对应于所述出口通道22打开)之间变化。

-c是平移元件20、21、30、32、210的最大冲程，它们之间受约束，并且c＝xmax-xmin；

-ff是元件30和底部101之间的相互吸引力，根据瞬时位置x而变化，并因此当x＝xmin时ff＝ff_max，当x＝xmax时ff＝ff_min，其中明显地ff_max是最大吸引力，而ff_min是最小吸引力；

-命令力fs是螺线管33产生的力沿"x"方向在元件30上的合力，也就是说，所述命令力fs是作用于游标30的螺线管33产生的力的合力，其方向和强度取决于流过螺线管线圈的电流的信号和强度；

-锚固力fp是元件32和电磁铁4之间的相互吸引力，其产生在火焰点燃和热电偶活动时；根据瞬时位置x而变化。

所述力ff是压/拉力，其操作所述电致动器1的安全关闭，并且易于被为了打开所述出口通道22而施加的命令力fs和所述锚固力fp超过。此外锚固力fp如下：

-fp＝0，此时火焰关断(电磁铁4没有供电)；

-fp≠0，此时火焰打开(电磁铁4供电)，并且当x＝xmax时fp＝fp_max，当x＝xmin时fp＝fp_min，其中明显地fp_max是最大锚固力，而fp_min是最小锚固力。

在一个优选的实施方式中，根据本发明的电致动器，其特征在于，以下所有条件同时存在(必须考虑力的模块)：

-d≤20[mm]；

-0,08d<c<0,4d；

-fp_max>ff_min；

-ff_max>fp_min；

-fs_max(+)>ff_max；

-(fs_max(-)+ff_min)>fp_max。

特别地，一旦几何结构固定，等于fs的电流的强度和方向可被认为是近似不变的(当位置x变化时)，并且当在元件30上的合力作用在x轴的正方向时其等于fs_max(+)(出口通道22的打开命令)，当所述合力作用在x轴的负方向时其等于fs_max(-)(出口通道22的关闭命令)。

此外对应于为螺线管33供电的电流的信号，fs可取正值fs_max(+)和负值fs_max(-)。

图8示出了根据本发明的电致动器的参数和可能的操作配置的汇总表。

该表示出：

-状态：表明电致动器1和燃料气体燃烧器的状态：

-“静止”：电致动器1在一个常关位置并且燃烧器关断；

-“过渡”：电致动器是从关闭位置切换到打开位置，或反之亦然，如果命令打开则燃烧器可打开，如果命令关断则燃烧器可关断；

-“打开”：电致动器1在打开位置并且燃烧器打开；

-“关断”：电致动器1在常关位置并且燃烧器关断。

-火焰：表明对于燃料气体燃烧器的火焰的存在(开为存在火焰；关为不存在火焰)。

-螺线管：表明向螺线管供应电能，开(+)为螺线管33的正电能供应，关(-)为螺线管33的负电能供应。

优选地，命令开(+)提供电致动器1的打开，而命令关(-)提供电致动器1的关闭。

状态解释为由本发明的由电致动器1控制的燃烧器的多种操作条件，其中：

-“常规打开”表明所述燃烧器的打开和电致动器1的打开；

-“自动关断”表明所述燃烧器的关断和所述电致动器1的关闭；

-“意外关断”表明所述燃烧器的关断和所述电致动器1的关闭；

-“尝试打开”表明所述燃烧器失败的打开尝试和所述电致动器1的关闭。

简而言之，电致动器1的有效力可概括如下：

-阀关闭：只有ff存在，其执行常关；

-阀打开：ff和fp均存在，其中fp>ff，fp保持阀打开；

-ff、fp和fs存在于过渡。

明显地，上述变体的各种方式的组合可导致不偏离本发明的范围的进一步变体，以及许多实施方式和应用是可能的。

根据本发明的电致动器，例如，对于用于炉灶的预混燃烧器的供应是非常有用，不管是大气类型还是吹风类型，如文件an2014a000130、an2014a000176、an2015a000041、an2015a00042、an2015a000060、an2015a000061和102015000018411所描述的那些。

对于“预混燃烧器”，它意味着这样的燃烧器，其中一次空气的供给量足以完全燃烧，而不需要在火焰上供给二次空气。

对于“吹风燃烧器”，它意味着这样的燃烧器，其中待参与燃烧的一次空气不是由文丘里效应吸引的，而是通过风扇以精确控制的数量送入同一燃烧器。因此，在这样的燃烧器中，一次空气通过校准孔口进入，并且在许多情况下，适当地，一旦空气供应/拦截，它同时被送入或拦截。

图9a和9b示出了适用于吹风燃烧器的气体阀25的两个例子，其中可用根据本发明的电致动器(未详细示出)。

具有21的两幅图示出了杆，其中约束一个或多个快门20，其截断从各自分配管道23和24朝向出口通道22到燃烧器的燃气和空气通道。

特别地，图9a示出两个阀25，其每一个中，相应的单一快门20拦截两个同心空气和燃气孔口，而在图9b中，杆21携带两个快门20，一个用于拦截燃气，另一个用于拦截空气。