IT8368175A1 - Valvola di priorita' per impianti idraulici - Google Patents

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo :

. 1

?? "Valvola di priorit? per impianti idraulici"

di: DANFOSS A/S, nazionalit? danese, 6430 Nordborg, 82 01 546 045 (Danimarca). GS0/1h Inventore designato: Niels G-unnar Karlberg.

Depositata il: 10 Bovembre 1983

RIASSUNTO 68175 A/83

In una valvola di priorit? (3) per impianti idrau

lici con un circuito principale (4) ed un circuito

supplementare (5) sono presenti una cavit? (20) con

scanalature anulari e, disposto in questa, un cursore

v (21) con collari, il quale in funzione del fabbisogno r <?>9? r D= di liquido sotto pressione del circ?ito principale oJ-

( 4) sposta in sensi opposti strozzature (54 a 57) in e un primo percorso di strozzamento (58) conducente dal

la pompa (1) al circuito principale (4) ed in un secon

do pervorso di strozzamento (59) conducente dalla pom

pa (1) al circuito supplementare (5), di guisa che la

quantit? eccedente di liquido sotto pressione viene

sempre inviata al circuito supplementare (5)? Nel secondo percorso di strozzamento (59) almeno due strozzature (55,56,57) variabili al movimento del cursore Or e formate a guisa di canale sono disposte in serie

tra almeno due collari adiacenti (47,48,49) ed un trat

to di cavit? (41,42,43) raccordato ad una scanalatura

anulare (55 , 36 ,37) ciascuna.

(Fig. 1 )

o o o o o o

L'invenzione si riferisce ad una valvola di priorit? per impianti idraulici con un circuito principa le ed un circuito supplementare, con una cavit? presentante scanalature anulari e, disposto in questa, un cursore presentante collari, il quale in funzione del fabbisogno di liquido sotto pressione del circu? to principale sposta in sensi opposti strozzature in un primo percorso di strozzamento conducente dalla pompa al circuito principale ed in un secondo percor so di strozzamento conducente dalla pompa al circuito supplementare di guisa che la quantit? eccedente del liquido sotto pressione viene sempre inviata al circuito supplementare.

In una valvola di priorit? nota di questo tipo (brevetto DE 2738 463) il cursore della valvola di priorit? viene spostato in funzione della caduta di pressione in corrispondenza di un diaframma del circuito principale. Il cursore presenta due collari,le cui facce frontali formano in combinazione con le facce frontali di due scanalature anulari ciascuna u na strozzatura, la cui sezione trasversale ? variabi le in sensi opposti in funzione della posizione del cursore. Una pompa comune fornisce per unit? di tempo una quantit? di liquido sotto pressione costante. Questa si divide nella quantit? richiesta dal circu? to principale e nella quantit? eccedente che viene inviata al circuito supplementare. Questo comprende una valvola di comando, la quale nella posizione neu tra stabilisce un collegamento diretto con il serbatoio. E' per? risultato che in una siffatta valvola di priorit? si producono talvolta disturbi di rumoro sit?.

E' inoltre noto (rivista "Konstruktion" /Costru -zione/ 31, 1979? pag. 461-466) di disporre in serie, per ridurre le rumorosit? prodotte dalla cavitazione del flusso, pi? strozzature spostabili in sincronismo e di attuare i singoli stadi di pressione collegati in serie mediante pi? strozzature disposte in parallelo. In particolare, per la formazione delle singole strozzature si possono eseguire sezioni trasversa li triangolari in una canna circondante il cursore, la quale contiene anche canali collegarti i singoli stadi. Cos? i singoli flussi parziali vengono fortemente rinviati.

L'invenzione si propone di indicare una valvola di priorit? del tipo sopra descritto, la quale funzioni silenziosamente .

Questo problema ? risolto secondo l'invenzione attraverso il fatto che nel secondo percorso di strozza

mento sono collegate in serie almeno due strozzature,

le quali sono formate da canali di strozzamento,varia

bili al movimento del cursore, tra almeno due collari

adiacenti ed un tratto di cavit? raccordato ad una

scanalatura anulare ciascuna.

Questa costruzione ? basata sulla conoscenza del

fatto che rumori producentisi solo temporaneamente so

no causati quasi esclusivamente da condizioni di flus

so nel secondo percorso di strozzamento.

?* Pertanto, ? sufficiente prendere provvedimento per *?co =1 lo smorzamento della rumorosit? soltanto nel secondo

percorso di strozzamento. Mediante la disposizione in e serie di pi? strozzature si ottiene una riduzione gra

duale della pressione, attraverso la quale si evitano

fenomeni di cavitazione e, con ci?, la formazione di

rumore. Per effetto dell'utilizzo di canali di strozzamento variabili, in cui anche la lunghezza variabile dei canali esercita un influsso sulla resistenza

di strozzamento, ? possibile ottenere un'auspicata gra

duazione della pressione indipendentemente dall'entit? della quantit? eccedente che affluisce al circuito

supplementare.

Con particolare vantaggio, la sezione trasversale

delle strozzature a forma di canale ? variabile in di

rezione del flusso. Raccomandabile ? un allargamento

lentamente progressivo. Possibile ? anche una diminuzione lentamente progressiva. Cos? si ottengono avvicinamento di velocit? lentamente progressivi.

In una forma di attuazione preferita, le strozzatu

re sono delimitate da una superficie conica formata

sul collare e da un tratto di cavit? cilindrico. I ca

nali di strozzamento cos? formati sono realizzabili

in modo particolarmente facile. Poich? il flusso attra

versa un canale di strozzamento anulare e poi entra

in un ulteriore canale di strozzamento anulare, le 9 co 1??* <p>B=?l? dissipazioni di rinvio sono minime; il calo della pres

sione avviene quasi completamente in questi canali di

strozzamento. Un ulteriore vantaggio risiede nel fatto che il liquido sotto pressione si trova in contatto con una superficie di parete del canale di strozza

mento proporzionalmente grande e per effetto dell'attrito lungo la parete e dell?attrito nel sottile velo

di liquido si evitano aumenti di velocit? non ammissi

bili. L'angolo di conicit? tra la superficie conica e

l'asse del cursore deve essere piccolo, di modo che il

canale di strozzamento possa produrre un effetto di PK

sER strozzamento sufficiente su tutta la sua lunghezza. A

Di regola, l'angolo di conicit? ? inferiore a 10?.

Nel caso di portate maggiori pu? anche assumere un

valore superiore.

Inoltre ? conveniente quando l'angolo di conicit?

di ogni strozzatura successiva ? maggiore di quello

della strozzatura precedente. La resistenza di stroz

zamento della strozzatura successiva ? pertanto mino

re, ci? che favorisce una destituzione della pressio

ne silenziosa. Mediante l'utilizzo di angoli diffe -renti si ottiene che le stesse condizioni di superfi

eie restano costanti durante tutta l'attivazione del

la valvola di priodit?, per cui si ottiene un'alta

stabilit?.

i* In particolare gli angoli di conicit? possono dif

ferire tra di loro di circa 2?.

In una forma di attuazione preferita vi sono tre

strozzature collegate in serie.<'1 >.Si ottiene cos? una

riduzione ottimale della rumorosit? senza che ci? im

plichi un dispendio costruttivo eccessivo.

La lunghezza assiale delle superfici coniche dovrebbe essere dimensionata in modo che nella posizio

ne terminale non avvenga alcuna sovrapposizione con

il rispettivo tratto di cavit?. In questa posizione

terminale allora il liquido sotto pressione pu? afflu?

re al circuito supplementare praticamente senza alcuna dissipazione da strozzamento.

La distanza tra inizi di canale di strozzamento

susseguentisi deve essere considerevolmente minore

del diametro del collare. Il liquido sotto pressione pu? allora affluire direttamente da una strozzatura a quella successiva senza che sia richiesto uno spazio intermedio dispendioso. Attraverso prove

? possibile ricavare una distanza, alla quale la ru

morosit? ? minima.

In particolare, la distanza pu? ammontare a circa

2/3 del diametro del collare.

Con pi? di due canali di strozzamento, le distan

ze tra inizi di canale susseguentisi dovrebbero es f*g V co P 3 sere uguali. Si ottengono allora le medesime condie? zioni ottimali per tutti gli spazi intermedi. rn s In ulteriore elaborazione, anche la strozzatura

nel primo percorso di strozzamento pu? essere delimi

tata da una superficie conica ricavata su un collare

e da un tratto cilindrico di cavit?. Per aprire totalmente il primo percorso di strozzamento ? richiesto uno spostamento assiale del cursore proporzionai

mente grande. Ci? interessa a sua volta ai fini della formazione di canali di strozzamento proporzionai

mente lunghi nel secondo percorso di strozzamento.

E* particolarmente conveniente quando la cavit? ?

costituita da una canna presentante tutte le scanala

ture anulari ed i canali di raccordo. Una siffatta

canna, la quale pu? essere innestata nel corpo della

valvola, ? pi? facilmente lavorabile del corpo stesso della valvola.

l'invenzione ? descritta con maggior dettaglio in

quanto segue in base ad esempi di attuazione prefer?

ti, illustrati nel disegno, in cui:

la figura 1 mostra una valvola di priorit? secondo l?invenzione in sezione longitudinale schematica,

abbinata ad un impianto idraulico, e

, . la figura 2 illustra una forma di attuazione modi

ficata della valvola di priorit?. ? *?c3o '3s? Nella fig. 1, una pompa 1 alimenta con portata co t? stante liquido sotto pressione da un serbatoio 2 at 5-traverso una valvola di priorit? 3 selettivamente ad

un circuito principale 4 e/o ad un circuito supplemen

tare 5. Il circuito principale 4 presenta un apparecchio di comando 6, attraverso il quale all?azionamento di un volante manuale 7 liquido sotto pressione

viene mandato tramite un motore di misura 8 ad un motore di lavoro 9 dello sterzo e di ritorno al serbato

io 2. In funzione dello spostamento del volante 7 e

dell'azionamento del motore di misura 8 vengono spostate strozzature 10, 11, 12, 13 e 14, le quali forma

no insieme una disposizione valvolare costituente una

valvola direzionale per il motore di lavoro 9 ed una

valvola di distribuzione per il motore di misura 8.

Una strozzatura 15 viene spostata in senso contrario

e collega nella posizione neutra il punto tra le

strozzature 10 e 11 con il serbatoio 2. Il circuito

supplementare 5 presenta una valvola di comando 16 ed

un cilindro alternativo 17. Nella sua posizione neutra

la valvola di comando 16 intercetta il cilindro 17 e

collega la propria entrata 18 con il serbatoio 2.

La valvola di priorit? 5 presenta un corpo 19 con

una cavit? 20, nella quale un cursore 21 ? spostabile

assialmente. Una faccia frontale 22 ? possta sotto la

??H pressione sull?uscita 23 della valvola di priorit?.

Questa uscita ? collegata attraverso un condotto 24

ed una strozzatura 25 con una camera di pressione 26.

L'altra faccia frontale 27 ? posta sotto la pressione regnante nel punto tra le strozzature 10 e 11.

Questo punto comunica,attraverso un condotto 28 con

una prima strozzatura 29 ed una seconda strozzatura

30, con una camera di pressione 31. La faccia fronta

le 27 ? inoltre caricata da una molla 32. Una valvola pilota 33 apre verso il serbatoio quando nel condotto 28 viene superata una pressione prestabilita, particolarmente quando il motore di lavoro 9 ha raggiunto la sua posizione di fine corsa. Nella posizione

neutra la camera di pressione 31 comunica attraverso

gli strozzamenti 30, 29 e 15 con il serbatoio 2.

La cavit? 20 presenta una prima scanalatura anula

re 34, la quale ? collegata con l'uscita 23 del circuito principale, una seconda scanalatura anulare 35,

la quale comunica con la pompa 1, una terza ed una

quarta scanalatura anulare 36 e 37, come pure una

quinta scanalatura anulare 38, la quale comunica con

un'uscita 39 del circuito supplementare. Tra le scanalature rimangono tratti di cavit? 40, 41, 42 e 43.

Il curs?re 21 presenta oltre alle due estremit? 44 e

45 formate a guisa di stantuffi quattro collari 46, ? co '3 47, 48 e 49. Il collare 46 presenta una superficie

conica 50 rastremantesi verso sinistra, i collari 47, e 48 e 49 presentano superfici coniche 51, 52 e 53 rastremantisi verso destra. Di conseguenza sono formate quattro strozzature a forma di canale, cio? una

strozzatura 54 fra il tratto cilindrico 40 della cavit? e la superficie conica 50, una strozzatura 55

fra il tratto cilindrico 41 della cavit? e la superficie conica 51, una strozzatura 56 fra il tratto ci

lindrico 42 e la superficie conica 52 ed una strozza

tura 57 fra il tratto cilindrico 43 della cavit? e la

superficie conica 53. La strozzatura 54 ? situata in

un percorso di strozzatura 58 tra la pompa 1 ed il

circuito principale 4. Le tre strozzature 55, 56, 57

sono situate in un secondo percorso di strozzamento

59 tra la pompa 1 ed il circuito supplementare 5.

Quando la pompa 1 si trova in funzione ed il circuito principale 4 ? escluso, il cursore 21 viene

spinto verso sinistra dallavpressione che sull'uscita

25 agisce sulla faccia frontale 22. L?intera portata

di liquido sotto pressione viene mandata attraverso

il secondo percorso di strozzamento 59 ed attraverso

& la valvola di comando 16 del circuito supplementare 5 s ? situata nella sua posizione neutra di ritorno al ser-?*g? batoio 2. La pressione regnante nel sistema ? bassa. f3?H Quando mediante spostamento del'volante 7 liquido

sotto pressione ? richiamato al circuito principale 4,

mediante apertura della strozzatura 10 in corrispondenza delln. stessa si produce una caduta di pressione.

La pressione nel punto 28 agisce sulla faccia frontale

27. Il cursore 21 assume una posizione di equilibrio,

in cui una parte del liquido sotto pressione affluisce

attraverso il primo percorso di strozzamento 58 al cir

culto principale 4, mentre la quantit? eccedente afflu?

sce attraverso il secondo percorso di strozzamento 59

al circuito principale 5. Cos? dipende dal carico del

motore di lavoro 9 il valore della pressione costituen

tesi nel sistema. Infatti, poich? la pompa 1 manda una

quantit? costante per l'unit? di tempo, la pressione

nel sistema dipende dal carico esterno. Cos? si possono produrre temporaneamente pressioni superiori a

100 bar. Siccome l'uscita 39 ha pressoch? la pressio

ne regnante nel serbatoio, la quantit? eccedente deve subire nel secondo percorso di strozzamento 59 li-na corrispondente caduta di pressione. Nelle valvole

di priorit? note ci? non era possibile senza manifestazioni di cavitazione e rumorosit?. Con il collega

mento in serie di pi?.strozzature 55, 56, 57 invece

si ottiene uno strozzamento esente da rumore. s e Nella forma di attuazione secondo la fig. 2 il cor *??

V?2 po 19 ? sostituito da una canna 119, la-quale a sua

m volta pu? essere inserita in un corpo di valvola ed ez allora il collegamento con la pompa 1 avviene attraverso un foro 60, con il circuito principale 4 attraverso un foro 61 e con il circuito secondario 5 attra

verso un foro 62 ovvero una serie di siffatti fori,

le singole zone di collegamento sono messe a tenuta

tra di loro mediante guarnizioni anulari 63, 64 , 65 e

66 e rispetto alle camere di pressione 26 e 32. Inoltre sono riportati gli angoli di conicit? V1, V2, V3

e V4 tra le superfici coniche 50, 51, 52, 53 e l'asse 67 del cursore. La distanza a tra inizi susseguentisi dei canali di strozzamento 55 e 56 ovvero 56 e

57 ? uguale o minore rispetto al diametro d del cursore 21.

In un esempio di attuazione preferito sono stati

scelti i seguenti valori:

Diametro d 16 mm

Distanza a 10,3 mm

Angolo di conicit? V1 = 8?

Angolo di conicit? V2 = 4?

Angolo di conicit? V3 = 6?

Angolo di conicit? V4 = 8?

o In questa progettazione si ottenne nei singoli ca e H

nali di strozzamento una caduta di pressione nel rap- eco c a*> porto 3 t 1? Cos? la pressione di 135 bar nella scana 0?

*-? latura anulare 35 pot? essere abbassata a 45 bar nella escanalatura anulare 36, poi a 15 bar nella scanalatura

anulare 37 ed infine a 5 bar nella scanalatura anulare 38 senza rumorosit?. Il mantenimento della pressio

ne a 5 bar sull?uscita 39 non crea difficolt? se si

progetta in modo appropriato la valvola di comando 16.

Per valori di pressione minori nella scanalatura anulare 35 valgono valori di pressione corrispondentemen

te minori sull'uscita 39.

ooooo

Claims (12)

RIVENDICAZIONI

1. Valvola di priorit? per impianti idraulici con

un circuito principale ed un circuito supplementare,

con una cavit? presentante scanalature anulari e, di

sposto in essa, un cursore presentante collari, il

quale in funzione del fabbisogno di liquido sotto

pressione del circuito principale sposta in sensi op

posti strozzature in un primo percorso di strozzamen

to conducente dalla pompa al circuito principale ed

in un secondo percorso di strozzamento conducente S dalla pompa al circuio supplementare di guisa che la B ?? ? e co quantit? eccedente di liquido sotto pressione viene <r >3 sempre inviata al circuito supplementare, caratteriz m zata dal fatto che nel secondo percorso di strozza -mento (59) sono collegate in serie almeno due strozzature (55,56,57), le quali sono formate mediante ea

nali di strozzamento, variabili al movimento del cur

sore, tra almeno due collari adiacenti (47,48,49) e

un tratto di cavit? (41,42,53), raccordato ad una

scanalatura anulare (35,36,37) ciascuna.

2 . Valvola di priorit? secondo la rivendicazione

1, caratterizzata dal fatto che la sezione trasversa

le delle strozzature a forma di canale (55,56,57) va

ria in direzione del flusso.

3. Valvola di priorit? secondo la rivendicazione

1 oppure 2, caratterizzata dal fatto che le strozzature (55,56,57) sono delimitate mediante una superfi

eie conica (51,52,53) ricavata sul collare ed un trat

to cilindrico (41,42,43) della-cavit?.

4. Valvola di priorit? secondo una delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzata dal fatto che l?angolo

di conicit? (V2,V3,V4) di ogni strozzatura successiva della serie ? maggiore che nella strozzatura precedente.

5. Valvola di priorit? secondo la rivendicazione

4, caratterizzata dal fatto che gli angoli di conici

*S t? (V2,V3,V4) differiscono di circa 2?. cSo S?SH

6. Valvola di priorit? secondo una delle rivendicazioni 1 a 5, caratterizzata dal fatto che tre stroz e zature (55,56,57) sono collegate in serie.

7. Valvola di priorit? secondo una delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzata dal fatto che la lun -ghezza assiale delle superfici coniche (51,52,53) ?

dimensionata in modo che nella posizione terminale

non avviene alcuna sovrapposizione con il tratto di

canale associato (41,42,43).

8. Valvola di priorit? secondo una delle rivendicazioni 1 a 7, caratterizzata dal fatto che la distar)

za (a) tra inizi susseguentigi di canale di strozzamento ? minore del diametro (d) del collare.

9. Valvola di priorit? secondo la rivendicazione

8, caratterizzata dal fatto che la distanza (a) ammonta a circa 2/3 del diametro del collare.

10. Valvola di priorit? secondo una delle rivendicazioni 1 a 9, caratterizzata dal fatto che nel

caso di pi? di due strozzature (55,56,57) le distan

ze (a) tra inizi succedentisi di canali di strozzamento sono uguali.

11. Valvola di priorit? secondo una delle rivendicazioni 1 a 10, caratterizzata dal fatto che anche

la strozzatura (54) nel primo percorso di strozzamen

to (58) ? delimitata da una superficie conica (50)

e ricavata su un collare ed un tratto di cavit? cilin

drico (40).

12. Valvola di priorit? secondo una delle rivendi

cazioni 1 a 11, caratterizzata dal fatto che una can

na (119) presenta la cavit? (20) con tutte le scanalature anulari (34,35,36,37) ed i canali di collega-<$ IMWM i>mm <ros>rc<osvr >-mento (60,61,62).

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I ) e per gli olirli