ITBO20090194A1 - Attuatore azionato da un fluido in pressione - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

“ATTUATORE AZIONATO DA UN FLUIDO IN PRESSIONEâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un attuatore azionato da un fluido in pressione.

In particolare, la presente invenzione trova vantaggiosa, ma non esclusiva applicazione nell’azionamento di valvole a sfera, cui la descrizione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.

Come à ̈ noto la trasmissione del moto rotatorio tra due dispositivi può avvenire trasformando un moto rettilineo di ingresso con l’ausilio di leveraggi, ingranaggi, un accoppiamento pistone/cremagliera, un elicoide ecc.

Tuttavia, molti attuatori oggigiorno presenti in commercio sono svantaggiosi sia perché richiedono la realizzazione di un gran numero di componenti, sia perché richiedono un grande dispendio di tempo-lavoro per il loro assemblaggio.

Mediante l’attuatore oggetto dell’invenzione si à ̈ cercato di ovviare ai suddetti problemi.

Pertanto, secondo la presente invenzione viene realizzato un attuatore azionato da un fluido in pressione in accordo con le rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra un esploso di un attuatore oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 mostra una prima vista prospettica di un primo particolare dell’attuatore di figura 1;

- la figura 3 fa vedere una seconda vista prospettica del primo particolare di figura 2;

- la figura 4 illustra diverse viste di un secondo particolare dell’attuatore di figura 1; e

- la figura 5 mostra alcuni particolari assemblati dell’attuatore di figura 1.

In figura 1, con 100 si à ̈ indicato, nel suo complesso, un attuatore secondo l’invenzione.

Resta inteso che a monte dell’attuatore 100 vi à ̈ una sorgente di fluido compresso (non illustrata) e di un commutatore di flusso.

Dalla parte dell’utilizzatore, cioà ̈ a valle dell’attuatore 100, vi sarà un dispositivo (non illustrato), per esempio una valvola a sfera, in cui vi à ̈ la necessità di automatizzare l’azionamento di almeno un elemento.

L’attuatore 100 comprende quattro elementi principali: - un corpo principale concavo 20 sostanzialmente di forma cilindrica;

- un corpo farfallato 30;

- un coperchio 40; ed

- un pomolo 50 con indicatore.

Come sarà visto meglio nel prosieguo, ciascun componente 20, 30, 40, 50 può essere realizzato vantaggiosamente di pezzo in un materiale plastico mediante stampaggio ad iniezione.

Inoltre, vantaggiosamente, ma non necessariamente, sul ciascun componente 20, 30 ottenuto per stampaggio possono essere sovrastampate le guarnizioni di tenuta (vedi oltre), che però possono essere rimovibili.

Il corpo principale concavo 20 (come anche mostrato nelle figure 2, 5) comprende una tazza 21 a cui à ̈ sovrapposta una ghiera filettata 22 su cui, in uso, viene avvitato il coperchio 40 (figura 1).

Il corpo principale concavo 20 à ̈ sostanzialmente simmetrico rispetto ad un asse centrale (X), il quale, come illustrato in figura 1, quando tutti i componenti sono montati, diventa anche l’asse centrale del corpo farfallato 30, del coperchio 40, e quindi dell’intero attuatore 100.

Dalla parete interna 20A del corpo principale concavo 20 si protendono verso l’asse (X) due elementi aggettanti 23, 23* di sezione trasversale sostanzialmente trapezoidale. I due elementi aggettanti 23, 23* sono posti l’uno di fronte all’altro simmetricamente rispetto all’asse (X). Nel corpo principale concavo 20, tra i due elementi aggettanti 23, 23* viene definito uno spazio (SP) (figura 2) atto a ricevere, in uso, il corpo farfallato 30 (vedi oltre).

Inoltre, come sarà visto meglio in seguito, i due elementi aggettanti 23, 23* fungono da fine-corsa per il corpo farfallato 30.

Il contorno in pianta di ciascun elemento aggettante 23, 23* comprende un primo lato curvo 23A, 23A*, un secondo lato curvo 23B, 23B* e due lati radiali diritti 23C, rispettivamente, 23C*. E’ da notare anche che l’andamento del primo lato curvo 23A, 23A* segue il profilo (PF) della parete interna 20A, e che il secondo lato curvo 23B, 23B*, di minore ampiezza rispetto al primo lato curvo 23A, 23A*, segue l’andamento del rispettivo primo lato curvo 23A, 23A* stesso.

I due elementi aggettanti 23, 23* sporgono dal bordo superiore (BD) del corpo principale concavo 20 di quel tanto da poter essere coperti interamente dal coperchio 40, una volta effettuata la chiusura ermetica dell’attuatore 100.

Inoltre, ciascun elemento aggettante 23, 23* prevede al suo interno, vantaggiosamente, ma non necessariamente, due cavità di alleggerimento (CV1), (CV2), rispettivamente, (CV1*), (CV2*), divise da un rispettivo setto (ST), (ST*) ottenuto anch’esso di pezzo con il resto dell’elemento aggettante 23, 23*.

In definitiva, ciascun elemento aggettante 23, 23* comprende, rispettivamente, una prima parete curvilinea 24, 24* solidale alla parete interna 20A del corpo principale concavo 20, una seconda parete curvilinea 25, 25* rivolta verso lo spazio (SP), una prima parete laterale 26, rispettivamente, 26*, ed una seconda parete laterale 27, rispettivamente, 27*. Le pareti laterali 26, 26* e 27, 27* sono rivolte verso lo spazio (SP).

Su ciascun elemento aggettante 23, 23* lungo il setto (ST), (ST*), lungo la parete interna 25, 25* e lungo la parete esterna 24, 24* della porzione sporgente dell’elemento aggettante 23, 23* stesso, viene apposto un rispettivo elemento di guarnizione (GN1), (GN1*). Vantaggiosamente, ma non necessariamente, tale elemento di guarnizione (GN1), (GN1*) viene fissato al rispettivo elemento aggettante 23, 23* mediante una operazione di sovrastampaggio sull’elemento aggettante 23, 23* stesso.

Il corpo principale concavo 20, per degli scopi che verranno chiariti in seguito, presenta due aperture 28, 29 nelle quali può scorrere, in entrata e in uscita, un fluido compresso, in particolare aria compressa.

Inoltre, in uso, sul bordo superiore (BD) del corpo principale concavo 20 viene apposta una guarnizione (GRN) (figura 2), anch’essa vantaggiosamente sovrastampata sul corpo principale concavo 20. La guarnizione (GRN) impedisce la fuoriuscita del fluido in pressione verso l’esterno ed evita che si formino dei cortocircuiti di aria all’interno dell’attuatore 100.

Come illustrato in particolare in figura 4, il corpo farfallato 30, comprende un albero centrale 31 (di asse (X)) munito di due perni terminali 32, 33, ciascuno dei quali, quando l’attuatore 100 à ̈ completamente montato, à ̈ alloggiato in una rispettiva sede (SD1) (figura 1), (SD2) (figura 3) prevista, rispettivamente, nel coperchio 40 e sul fondo (FND) del corpo principale cavo 20

Una farfalla (FF), provvista di due ali 34, 35 à ̈ solidale all’albero centrale 31 del corpo farfallato 30 (figura 4).

Ciascuna ala 34, 35 à ̈ munita di un rispettivo elemento di guarnizione (GN2), rispettivamente, (GN3), per tutta la lunghezza del suo bordo esterno. Anche in questo caso, vantaggiosamente, ma non necessariamente, ciascun elemento di guarnizione (GN2), (GN3) può essere fissato al rispettivo bordo dell’ala 34, rispettivamente 35, mediante una operazione di sovrastampaggio.

Le ali 34, 35 sono vantaggiosamente ricoperte, su entrambe le facce, da uno strato di materiale elastico che serve da ammortizzatore quando dette ali 34, 35 raggiungono i finecorsa rappresentati dagli elementi aggettanti 23, 23* stessi (vedi oltre). Il materiale elastico potrà ricoprire l’intera superficie dell’ala oppure vantaggiosamente, ma non necessariamente, generare un profilo sporgente (non illustrato in figura) sulla superficie dell’ala stessa.

Come mostrato in figura 5, in uso, il corpo farfallato 30 à ̈ accolto all’interno del corpo principale cavo 20 in modo tale che l’albero centrale 31 si trovi nello spazio (SP) e si appoggi sulle due pareti 25, 25*.

A questo proposito à ̈ da notare che l’accoppiamento tra la superficie dell’albero centrale 31 e le pareti 25, 25, con le rispettive guarnizioni (GN1), (GN1*) deve essere realizzato in modo tale da non impedire la libera rotazione del corpo farfallato 30 intorno all’asse (X).

L’ala 34 divide lo spazio a sua disposizione all’interno del corpo principale cavo 20 in due camere 60 e 70.

Analogamente, l’ala 35 divide lo spazio a sua disposizione all’interno del corpo principale cavo 20 in due camere 80 e 90.

Inoltre, i fine-corsa dell’ala 34, sono la parete 26 dell’elemento aggettante 23 e la parete 27* dell’elemento aggettante 23*; mentre la parete 27 dell’elemento aggettante 23 e la parete 26* dell’elemento aggettante 23* costituiscono i fine-corsa dell’ala 35.

In uso, il coperchio 40, ad avvenuto avvitamento sul corpo principale cavo 20, chiude ermeticamente il corpo farfallato 30 all’interno del corpo principale cavo 20 stesso.

Bisogna notare, inoltre, che l’apertura 28 à ̈ collegata con la camera 90, mentre l’apertura 29 à ̈ collegata con la camera 70.

Come mostrato in figura 1, l’albero centrale 31 à ̈ attraversato da due fori passanti (FP1), (FP2).

In uso (figura 5), il foro passante (FP1) collega la camera 70 con la camera 80, mentre il foro passante (FP2) collega la camera 90 con la camera 60.

Se si immette un fluido in pressione, per esempio aria compressa, nell’apertura 28 tale aria compressa scorre dapprima nella camera 90 e poi nella camera 60 passando attraverso il foro passante (FP2). Le ali 34, 35 cominciano a ruotare intorno all’asse (X) in direzione oraria (freccia (F1)) (figura 5). Nello stesso tempo l’aria contenuta nella camera 80 viene spinta verso la camera 70 dal movimento orario dell’ala 35 attraversando, ovviamente, il foro passante (FP1). Allo stesso modo l’aria contenuta nella camera 70 viene inviata allo scarico, rappresentato dall’apertura 29, dal movimento orario dell’ala 34.

In questo modo, attraverso un semplice flusso di aria compressa entrante nell’apertura 28, si ottiene una rotazione oraria (freccia (F1)) dell’intero corpo farfallato 30.

Va segnalato inoltre che, ultimata la rotazione oraria (freccia (F1)) del corpo farfallato 30, l’ala 34 ricoperta di materiale elastico oltre che a fungere da ammortizzatore, aderirà sulla parete 27*, chiudendo ermeticamente l’apertura 29 di scarico.

Risulta di facile comprensione il fatto che, alimentando con aria compressa l’apertura 29 e facendo avvenire lo scarico dell’aria attraverso l’apertura 28, si ottiene una rotazione antioraria (freccia (F2)) del corpo farfallato 30 (figura 5), con relativa chiusura dell’apertura 28 da parte dell’ala 35 ricoperta di materiale elastico.

Secondo una ulteriore forma di attuazione non illustrata della presente invenzione, l’albero centrale à ̈ sottoposto all’effetto di un elemento elastico. In questo modo, quando il corpo farfallato ruota in una prima direzione “carica†nel contempo l’elemento elastico.

Basterà interrompere l’alimentazione di fluido perché l’elemento elastico scarichi l’energia elastica accumulata facendo ruotare il corpo farfallato in una seconda direzione, contraria alla suddetta prima direzione.

In questa forma di attuazione, pertanto, à ̈ sufficiente utilizzare una sola apertura, ad esempio l’apertura 28, che funzionerà da ingresso, contemporaneamente l’apertura 29 funzionerà da scarico dell’aria presente nelle camere 80 e 70. Interrotta l’alimentazione della apertura 28, l’energia elastica accumulata scaricherà il fluido compresso attraverso la stessa apertura, mentre si ripristinerà l’aria nelle camere 80 e 70 attraverso l’apertura 29.

Per quanto riguarda il pomolo 50 mostrato in figura 1 si può dire che, in uso, esso viene fissato al perno terminale 32 dell’albero 31 del corpo farfallato 30.

Il pomolo 50 prevede un indicatore 51 e si può posizionare nella condizione “open†, quando, per esempio l’aria compressa entra dall’apertura 28 (e va in scarico attraverso l’apertura 29), e nella condizione “closed†, quando, invece, l’aria compressa entra dall’apertura 29 (e, dunque, va in scarico attraverso l’apertura 28).

Quindi un operatore può verificare dall’esterno in che posizione si trovi la farfalla (FF) posta dentro al corpo principale cavo 20 chiuso dal coperchio 40, oppure l’elemento posto a valle dell’attuatore ed azionato dallo stesso.

Inoltre, il pomolo 50, oltre al fatto di ruotare con l’albero 31 (poiché à ̈ ad esso solidale), può servire ad un operatore anche per azionare manualmente l’attuatore 100.

In figura 3 viene mostrato il corpo principale cavo 20 da un altro punto di vista per mettere in rilievo il fondo (FND) da cui si protende una basetta (BST) (vantaggiosamente ottenuta di pezzo con il corpo principale cavo 20 stesso) munita di quattro fori (FPP) a cui può essere attaccato, con mezzi noti non illustrati, una valvola a sfera (non mostrata) azionata dalla rotazione dell’albero 31 il cui perno 33 terminale sporge dalla sede (SD2).

I principali vantaggi dell’attuatore sopra descritto sono i seguenti:

(1) un ridotto numero di pezzi da stampare (tre/quattro elementi);

(2) la possibilità di sovrastampare direttamente le guarnizioni sui pezzi;

(3) semplicità e velocità di montaggio dei componenti; (4) inossidabilità, in quanto tutti i pezzi sono realizzati in tecnopolimero; il tecnopolimero con cui à ̈ realizzato l’attuatore garantisce anche un suo peso ridotto;

(5) volume d’ingombro inferiore rispetto agli attuatori conosciuti (a parità di potenza convertita);

(6) realizzazione di due coppie di camere comunicanti ed opposte, in senso longitudinali all’asse, in modo tale che, sottoposte ad una pressione, generino il moto rotatorio diretto sul proprio asse evitando sforzi tangenziali; ed

(7) uso di una guarnizione per chiudere lo scarico, oltre che per fungere da ammortizzatore di fine corsa della farfalla.

Claims (14)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Attuatore (100) azionato da un fluido in pressione caratterizzato dal fatto di comprendere: - un corpo principale concavo (20) sostanzialmente di forma cilindrica munito di almeno due aperture (28, 29) atte a consentire il passaggio del fluido in pressione da e verso l’interno del corpo principale concavo (20) stesso; - un corpo farfallato (30); ed - un elemento di copertura (40); detto corpo farfallato (30) essendo alloggiato all’interno del corpo principale concavo (20) in modo da definire una pluralità di camere (60, 70, 80, 90); e dal fatto che un albero centrale (31) del corpo farfallato (30) à ̈ attraversato da almeno due fori passanti ((FP1), (FP2)) per effettuare, ciascuno, un collegamento tra una rispettiva coppia di camere (80, 70; 90, 60) in modo da produrre un momento atto a mettere in rotazione il corpo farfallato (30).
2. 2. Attuatore (100), come rivendicato alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dalla parete interna (20A) del corpo principale concavo (20) si protendono, verso un asse (X) centrale, due elementi aggettanti (23, 23*) di sezione trasversale sostanzialmente trapezoidale; i due elementi aggettanti (23, 23*) essendo posti l’uno di fronte all’altro simmetricamente rispetto all’asse (X).
3. 3. Attuatore (100), come rivendicato alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che all’interno del corpo principale concavo (20) tra i due elementi aggettanti (23, 23*) viene definito uno spazio (SP) atto a ricevere il corpo farfallato 30.
4. 4. Attuatore (100), come rivendicato alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i due elementi aggettanti (23, 23*) fungono da fine-corsa per il corpo farfallato 30.
5. 5. Attuatore (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni 2-4, caratterizzato dal fatto che ciascun elemento aggettante (23, 23*) comprende, rispettivamente, una prima parete curvilinea (24, 24*) solidale alla parete interna (20A) del corpo principale concavo (20), una seconda parete curvilinea (25, 25*), una rispettiva prima parete laterale (26, 26*), ed una rispettiva seconda parete laterale (27, 27*).
6. 6. Attuatore (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il corpo farfallato (30) comprende una farfalla (FF), provvista di due ali (34, 35), solidale ad un albero centrale (31).
7. 7. Attuatore (100), come rivendicato alla rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che l’albero centrale (31) à ̈ munito di due perni terminali (32, 33), ciascuno dei quali à ̈ atto ad essere alloggiato in una rispettiva sede (SD1), (SD2) prevista, rispettivamente, nel coperchio (40) e sul fondo (FND) del corpo principale cavo (20).
8. 8. Attuatore (100), come rivendicato alla rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che le ali (34, 35) sono vantaggiosamente ricoperte, su entrambe le facce, da uno strato di materiale elastico che serve da ammortizzatore quando dette ali (34, 35) raggiungono i finecorsa rappresentati dagli elementi aggettanti (23, 23*) stessi.
9. 9. Attuatore (100), come rivendicato alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che lo strato di materiale elastico o guarnizione che ricopre le facce delle ali (34, 35) garantisce, inoltre, una tenuta a fine corsa, che chiude ermeticamente lo scarico.
10. 10. Attuatore (100), come rivendicato alla rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che i fine-corsa dell’ala (34) sono la parete (26) dell’elemento aggettante (23) e la parete (27*) dell’elemento aggettante (23*); mentre la parete (27) dell’elemento aggettante (23) e la parete (26*) dell’elemento aggettante (23*) costituiscono i fine-corsa dell’ala (35).
11. 11. Attuatore (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di prevedere, inoltre, dalla parte del coperchio (40) un pomolo (50) con un indicatore (51).
12. 12. Attuatore (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il corpo principale cavo (20) prevede un fondo (FND) da cui si protende una basetta (BST) munita di mezzi (FPP) ai quali si attacca un dispositivo utilizzatore.
13. 13. Attuatore (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno alcune guarnizioni di tenuta (GN1, GN1*, GN2, GN3, GRN) sono sovrastampate sui rispettivi elementi ((ST), (ST*), 34, 35, (BD)).
14. 14. Attuatore, come rivendicato alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il corpo farfallato à ̈ sottoposto all’effetto di un elemento elastico, in modo tale che quando il corpo farfallato ruota in una prima direzione carica nel contempo l’elemento elastico; interrompendo l’alimentazione di fluido l’elemento elastico scarica l’energia elastica accumulata facendo ruotare il corpo farfallato in una seconda direzione di ritorno, contraria alla suddetta prima direzione.