ITMI20070154A1 - Valvola - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione a nome:

La presente invenzione si riferisce a una valvola. In particolare si riferisce a una valvola a solenoide da utilizzarsi per 1'intercettazione di fluidi vari destinati in particolare ad un utilizzo alimentare come ad esempio in macchine da caffè oppure, in settori elettromedicali, negli sterilizzatori a vapore o in generatori di vapore in genere .

Sono da tempo presenti sul mercato delle valvole che vengono utilizzate per l'intercettazione dei più svariati fluidi. In particolare tali valvole sono molto utilizzate nel settore delle macchine per caffè, specialmente di tipo professionale. In tale settore sono frequenti delle valvole ad azionamento elettromagnetico.

Le macchine da caffè professionali presentano una caldaia comunicante, tramite opportuni passaggi di fluido intercettabili da tali elettrovalvole, con un gruppo di erogazione. Il gruppo di erogazione prevede, su una sua superficie, una coppia di fori presentanti diametro e interasse standardizzati. Il primo foro è comunicante con la doccetta della macchina del caffè, mentre al secondo foro viene alimentata acqua calda in pressione proveniente da una opportuna caldaia.

Sulla superficie del gruppo di erogazione viene montata una valvola di tipo convenzionale. Tale valvola comprende un corpo valvola nel quale, in corrispondenza di una sua superficie di accoppiamento con il gruppo dì erogazione, sono ricavati due fori dì dimensione e interasse identici a quelli ricavati nel gruppo di erogazione; uno dei due è ricavato in posizione assiale rispetto alla valvola, mentre il secondo è ricavato in posizione laterale. Il corpo valvola supporta inoltre, in corrispondenza della superficie di accoppiamento, una coppia di guarnizioni, poste attorno ai due fori ricavati nel corpo valvola. Coassialmente con il foro assiale, nella sua superficie interna, il corpo valvola supporta una bussola assialmente forata, solitamente realizzata in acciaio inox.

Nel corpo della valvola è inoltre ricavato, dal lato opposto alla superficie di accoppiamento, un foro cieco in asse al corpo valvola stesso, internamente filettato. Tale foro è in comunicazione con il foro assiale tramite la bussola, e con quello laterale. Sulla filettatura è avvitato una ghiera esternamente filettata saldata ad un tubo guidanucleo. Il corpo a bicchiere è chiuso alla sua sommità da un elemento ad esso saldato. Tale elemento può assumere una differente conformazione a secondo della tipologia di valvola a cui è saldato. In particolare esso può differenziare una valvola a tre vie da una a due vie. Nel tubo guidanucleo è mobile fra una prima e una seconda posizione in contrasto a una molla un convenzionale otturatore (o nucleo mobile). L'otturatore nella sua una prima posizione è in battuta contro la bussola in acciaio e chiude il suo foro. Quando è nella sua seconda posizione libera il foro della bussola e lo mette in comunicazione di passaggio fluido con il foro laterale del corpo valvola. Di conseguenza quando l'otturatore è nella sua prima posizione la doccetta del gruppo di erogazione non è alimentata, mentre quando l'otturatore è nella sua seconda posizione l'acqua calda in pressione scorre dal foro assiale a quello laterale, attraverso il primo foro del gruppo di erogazione verso la doccetta.

Una valvola cosi congeniata presenta notevoli svantaggi .

Un primo di questi è che essa risulta complessa costruttivamente. Infatti per realizzarla è necessario stampare e lavorare meccanicamente il corpo valvola. Le lavorazioni meccaniche da eseguirsi su tale pezzo sono estremamente complesse in quando esso deve essere forato in più punti, deve essere fresato, ricavata la sede della bussola e deve essere filettato. Il tutto a partire da un pezzo solitamente realizzato in ottone forgiato. La scelta dell'ottone è da ricercarsi nella sua semplicità di lavorazione meccanica per asportazione di truciolo e per la resistenza alle temperature di utilizzo. Inoltre è necessario realizzare una ghiera e saldarla all'corpo a bicchiere .

Un ulteriore inconveniente della tecnica nota è che, per rendere compatibile l'ottone con l'utilizzo alimentare (per evitare estrazione dello zinco e del piombo contenuti nella lega), esso va ricoperto con uno strato di nickel, solitamente con un bagno chimico (Nipploy process o Nichel Chimico). La nichelatura dà principalmente origine a una serie di problemi. In primo luogo essa è una ulteriore lavorazione alla quale deve essere sottoposto il corpo valvola. Inoltre anche se la lavorazione è eseguita in maniera accurata, e sempre possibile che vi siano dei residui di nickel che contaminano l'acqua che passa attraverso il corpo valvola. Non ultimo se la nichelatura non è perfetta e se nell'acqua è presente del cloro (come spesso accade nell'acqua prelevata dagli impianti di acquedotto pubblico), il cloro intacca la nichelatura stessa infilandosi sotto di essa, fra strato di nickel e ottone, staccando pian piano tutta la ricopertura. Pertanto la nichelatura, pur eliminando il problema della contaminazione dell'acqua con il piombo o dello zinco contenuto nell'ottone, crea il possibile problema della contaminazione dell'acqua con del nickel.

Scopo della presente invenzione è quello di eliminare i citati problemi della tecnica nota.

In particolare uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare una valvola che sia semplice costruttivamente e che minimizzi le lavorazioni meccaniche necessarie per ottenerla.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare una valvola che non presentì parti in ottone che possano contaminare un fluido che tale valvola intercetta.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di fornire una valvola che non necessiti di alcun processo di ricopertura di parti che possano potenzialmente rilasciare metalli riconosciuti dannosi per la salute dell'uomo, e quindi non utilizzabili in campo alimentare.

Questo ed altri scopi vengono raggiunti realizzando una valvola secondo gli insegnamenti tecnici delle annesse rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell' invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva della valvola secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica in esploso, sezionata, di una valvola a tre vie secondo la presente invenzione;

la figura 2 è una vista in sezione laterale di una valvola dì figura 1, mentre è in una posizione di chiusura;

la figura 3 è una vista in sezione laterale dì una valvola di figura 1, mentre è in una posizione di apertura;

la figura 4 è una vista prospettica della valvola della presente invenzione completa e pronta per 1'utiJizzo;

la figura 5 mostra un componente costruttivo ingrandito, della valvola di figura 1; e

la figura 6 è una vista in sezione laterale di una differente forma di realizzazione della valvola di figura 1.

Con riferimento alle figure citate, viene mostrato una valvola indicata complessivamente con il numero di riferimento 1. La valvola in questione presenta un elemento a bicchiere 3 presentante una superficie esterna 2 su cui è calzabile un elemento di comando, come ad esempio un’elettromagnete. L'elemento a bicchiere 3 è ottenuto in un unico pezzo per profondo stampaggio a partire da una lastra realizzata in acciaio inox alimentare. In particolare l'elemento a bicchiere presenta una prima porzione cilìndrica 2A che ad una sua estremità presenta, ricavata di pezzo, una flangia di aggancio 4. La porzione cilindrica 2A presenta in particolare un primo 5 e un secondo gradino 6. Inoltre nella porzione di raccordo tra la flangia 4 e la porzione cilindrica 2A del corpo a bicchiere 3, è presente una porzione rientrante 7 che definisce un alloggiamenco 8 per una guarnizione di tenuta 9 conformata perimetralmente come detto alloggiamento 8. In particolare la porzione rientrante 7 presenta una forma sostanzialmente circolare con una protuberanza radiale 7A.

La flangia 4 ha una forma quadrata, preferibilmente di dimensioni standard, ad esempio 16xl6mm o 24x24mm. Tali dimensioni permettono l'aggancio della valvola con i convenzionali gruppi di erogazione attualmente in commercio e/o altri apparecchi che siano predisposti con gli stessi attacchi e fori di comunicazione.

All'estremità del corpo a bicchiere 3 opposta alla flangia 4 è saldato un arresto con raccordo 9 (o nucleo fisso) lungo una linea di saldatura 10. Il nucleo fisso 9 saldato all'elemento a bicchiere 3 definisce la tipologia della valvola e in particolare, è differente se la valvola è a due o tre vie. Nel caso illustrato in figura 1, 2, 3, 4 la valvola è a tre vie. Pertanto il nucleo fisso 9 è assialmente forato e presenta un bordo sporgente 11 che circonda il foro assiale 50 in corrispondenza di una apertura di detto foro 50 che serve come scarico o seconda via.

Esso presenta inoltre attorno al foro 50 una scanalatura 12 di alloggiamento di un anello metallico 13 realizzato solitamente in rame conosciuto come anello dì sfasamento per l'eliminazione delle vibrazioni in caso di utilizzo bobina in corrente alternativa.

L'elemento a bicchiere 3 presenta inoltre delle bugne 18 superficiali, ricavate in corrispondenza di una parete 19 cilindrica interna posta fra la porzione incavata 7 e il secondo gradino 6.

All' interno dell'elemento a bicchiere 3 è posizionato, mobile in contrasto a una molla 14, un nucleo 15. Quando il nucleo è inserito nell'elemento a bicchiere la molla è poggiata al gradino 6.

Il nucleo è internamente forato e prevede, in una posizione media dello stesso, un elemento dì fermo 20 ad esso vincolato. A ciascuno dei lati dell'elemento di fermo 20 è poggiata una molla 21,22; all'estremità di ciascuna molla è posto un elemento pressore 23,24. L'elemento pressore inferiore 23 (figura 1) spinge su un disco in rubino sintetico 26, che funge da elemento di tenuta del nucleo. Il movimento del disco in rubino 26 è limitato da opportuni fermi 27. L'elemento pressore superiore 25 è invece realizzato in gomma.

La valvola comprende inoltre un elemento di chiusura 28. L'elemento di chiusura 28 è realizzato per stampaggio da una lamina metallica in acciaio inox e presenta una prima parete cilindrica 28A, raccordata tramite una porzione di raccordo 28B ad una seconda parete cilindrica 28C, coassiale alla prima ma di diametro minore.

L'elemento di chiusura 28 presenta mezzi di fissaggio al corpo a bicchiere 3. Tali mezzi di fissaggio prevedono tre scanalature a L 30 ricavate sulla parete 28A, che cooperando con le bugne 18 dell'elemento a bicchiere, consentendo un aggancio a baionetta.

La seconda parete 28C dell'elemento di chiusura definisce una sede di alloggiamento di una bussola 31. La bussola 31 presenta un primo passaggio 35 assiale e attorno all'apertura di detto passaggio 35 assiale rivolta verso 1'interno dell'elemento a bicchiere presenta un bordino 32. Dalla parte opposta, attorno all'apertura del primo passaggio rivolta verso l'esterno dell'elemento a bicchiere essa presenta una scanalatura circolare di alloggiamento di un O-rìng; la scanalatura presenta sezione a U rovesciata.

La bussola è bloccata con interferenza con la parete 28C dell' elemento di chiusura .

Nella porzione di raccordo 28B dell'elemento di chiusura sono realizzati quattro fori 36 che definiscono secondi passaggi di fluido nella camera interna della valvola.

Il funzionamento della valvola 1 della presente invenzione è il seguente.

La valvola viene preventivamente montata su un gruppo erogatore di una macchina per caffè o di altri apparecchi predisposti con lo stesso attacco e fori di comunicazione. In particolare un secondo foro del gruppo erogatore, connesso a una sorgente di acqua calda in pressione, viene allineato al primo passaggio 35 e l'O-ring 40 effettua la tenuta della valvola su detto secondo foro. Il primo foro del gruppo erogatore viene invece posizionato al di sotto della protuberanza 7A, ricavata nella porzione incavata 7. Ovviamente la guarnizione 9 sarà allineata in modo da presentare la sua protuberanza 9Ά sovrapposta al primo foro del gruppo erogatore.

A questo punto vengono serrate quattro viti 38, avvitate in opportuni fori ricavati nel gruppo di erogazione. Viene inoltre calzato sull<1>elemento a bicchiere 3 un elettromagnete convenzionale, e ad esso fissato in modo noto .

Quando l'elettromagnete non è eccitato (rif. figura 2) la molla 14 (o altro elemento elastico) spinge il nucleo verso 1'elemento di chiusura; in particolare il disco di tenuta 26 è pressato dalla molla 14 contro il bordino 32 ricavato intorno al primo passaggio 35. Così il primo passaggio 35 risulta chiuso e .l'acqua in pressione che è presente nel primo passaggio rimane in esso confinata; la guarnizione 40 impedisce un trafilamento dell'acqua in pressione verso il primo passaggio del gruppo erogatore. Il primo foro dell'erogatore è invece in comunicazione tramite i secondi passaggi 36 con l'interno dell'elemento a bicchiere 3. Il foro realizzato nell'elemento estremale 9 è aperto e pertanto anch'esso è in comunicazione con l'interno del corpo a bicchiere 3.

Quando 1'elettromagnete viene eccitato esso si porta nella posizione illustrata in figura 3. In particolare la tenuta 25 si porta a contatto con il bordo 11 circondante il foro ricavato nell'elemento estremale 9, chiudendo cosi il secondo passaggio 50 ricavato nello stesso. Allo stesso tempo il disco in rubino 26 viene sollevato dal bordino 32, liberando così il primo passaggio 35. L'acqua calda alimentata attraverso questo primo passaggio 35 riempie l'interno del corpo a bicchiere 3 e, non potendo fluire attraverso il secondo passaggio 50 ricavato nell'elemento estremale 9, passa attraverso i secondi passaggi 36 e scorre nel primo passaggio ricavato nel gruppo erogatore, raggiungendo cosi la doccetta. La guarnizione 9 impedisce a tale fluido di disperdersi sulla superficie del gruppo erogatore. Quando l'elettromagnete viene disattivato il nucleo 15 si riporta nella posizione di figura 2, spinto dalla molla 14 chiudendo il primo passaggio 35. La pressione in eccesso che rimane nei condotti dell'erogatore viene cosi sfogata attraverso il foro 50 nel nucleo fisso 9.

Una valvola cosi concepita risulta estremamente vantaggiosa, sìa per la semplicità di costruzione a fronte delle valvole tradizionali, sia per l'assenza dì parti in ottone. Infatti la valvola in questione è semplice da realizzare principalmente per stampaggio e nessun componente della stessa necessita una serie di lavorazioni per asportazione di truciolo paragonabili a quelle necessarie per realizzare un corpo valvola di tipo tradizionale. Pertanto non vi è la necessità economica e tecnica di inserire nella stessa parti in ottone, che, come noto, viene utilizzato per la sua facile lavorabilità per asportazione di truciolo.

La figura 6 mostra un alternativa forma di realizzazione della valvola precedentemente descritta. Le parti di valvola identiche a quelle precedenti non verranno più descritte, mentre verranno utilizzati gli stessi riferimenti numerici per indicare parti funzionalmente simili a quelle già descritte. La valvola rappresentata in figura 6 differisce da quella già descritta principalmente per il fatto di essere a due-vie. Il nucleo fisso 9 non presenta alcun foro, e nell'otturatore sono assenti la molla 21, il pressore 24 e l'elemento in gomma 25.

Tale valvola presenta inoltre alcune varianti che possono essere previste anche sulla valvola a tre vie precedentemente descritta. Tali varianti comprendono il metodo di bloccaggio dell'elemento di chiusura 28 all'elemento a bicchiere 3. In tale forma di realizzazione il bloccaggio avviene per interferenza fra la superficie della parete interna 19 dell'elemento a bicchiere 3 e la prima parete 28A dell'elemento di chiusura. In particolare nella parete 28A non sono presenti finestre a L, e la parete interna del corpo a bicchiere risulta priva di bugne.

Inoltre la bussola presenta una forma leggermente differente da quella prima descritta. Essa, nella porzione di alloggiamento dell'O-ring 40 non presenta una cava, ma semplicemente una sporgenza anulare 310 attorno alla quale l'Oring 40 viene posizionato. Una porzione della seconda parete 28C dell'elemento di chiusura definisce la sede per il citato O-Ring. Ovviamente tali differenti soluzioni tecniche possono essere applicate anche a una valvola a tre vie come quella precedentemente descritta.

Le due forme di realizzazione illustrate possono essere suscettibili di numerose varianti. Cosi ad esempio l'elemento di chiusura 28 può esse realizzato di pezzo con la bussola 31. Inoltre i mezzi di vincolo dell'elemento di chiusura 28 al corpo a bicchiere possono essere sostituiti da una filettatura, cooperante con una corrispondente ricavata nella superficie interna dell'elemento a bicchiere 3.

Tali mezzi di vincolo possono anche prevedere che l'elemento di chiusura 28 sia semplicemente infilato nell’elemento a bicchiere, le pareti 28A e 19 non presentando interferenza, ma effettuando la sola funzione di mantenere in asse la bussola 31. In tal caso il bloccaggio sarà effettuato dalle viti di fissaggio della valvola stessa al gruppo di erogazione del fluido. In altre parole l'elemento di chiusura 28 sarà bloccato tra il gradino 6 e la superficie del gruppo di erogazione del fluido.

In una ancora differente forma di realizzazione la flangia 4 una conformazione sostanzialmente circolare con due protuberanze radiali nelle quali sono ricavati dei fori di fissaggio.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola comprendente un elemento a bicchiere presentante una superficie esterna su cui è calzabile un mezzo di comando e un nucleo inserito in detto elemento a bicchiere comprendente almeno un elemento di tenuta atto a bloccare un primo passaggio di fluido ricavato in una bussola, detto nucleo essendo mobile in detto elemento a bicchiere in contrasto a un elemento elastico fra una prima posizione in cui detto elemento di tenuta è poggiato a detta bussola in modo da chiuderne il primo passaggio e una seconda posizione in cui detto elemento di tenuta è distaccato da detta bussola in modo aprirne il primo passaggio, detta bussola essendo associata a un elemento di chiusura dell'elemento a bicchiere, caratterizzata dal fatto che detto elemento di chiusura presenta mezzi di vincolo all'elemento a bicchiere cooperanti con una superficie interna di detto elemento a bicchiere.
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che elemento a bicchiere presenta una flangia di collegamento diretto della valvola a un gruppo di erogazione del fluido.
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento a bicchiere e detta flangia sono ricavati in un solo pezzo.
4. 4.Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi dì vincolo comprendono una parte cilindrica esterna di detto elemento di chiusura cooperante con detto elemento a bicchiere.
5. 5. Valvola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta parete cilindrica esterna dell’elemento di chiusura è bloccata per attrito in detto elemento a bicchiere.
6. 6. Valvola secondo la rivendicazione 1 e 4, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di vincolo comprendono un aggancio a baionetta. 1 .
7. Valvola secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che in detto elemento a bicchiere è ricavata una bugna cooperante con una scanalatura a L ricavata nella parete di detto elemento di chiusura.
8. 8. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi dì vincolo comprendono una filettatura.
9. 9. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto elemento di chiusura comprende almeno un secondo passaggio di fluido attraverso il quale detto fluido può fluire quando detto nucleo è nella seconda posizione.
10. 10. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto elemento di chiusura comprende una sede di alloggiamento di detta bussola.
11. 11. Valvola secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detta bussola prevede una protuberanza che definisce un primo alloggiamento anulare di un O-ring.
12. 12. Valvola secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detto primo alloggiamento è perimetralmente delimitato da un ulteriore parte di detta bussola.
13. 13. Valvola secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detto primo alloggiamento è perimetralmente delimitato una porzione di detta sede.
14. 14. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta flangia presenta una porzione rientrante che definisce un secondo alloggiamento per una guarnizione di tenuta, detta porzione rientrante presentando una conformazione sostanzialmente circolare con una protuberanza radiale, detta protuberanza, a valvola montata su detto gruppo di erogazione, essendo sovrapposta a un foro di erogazione di detto fluido.
15. 15. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta flangia ha conformazione quadrata e in detta flangia sono ricavati, agli angoli di detto quadrato, dei fori di passaggio per viti di fissaggio di detta valvola a detto gruppo di erogazione.
16. 16. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta flangia presenta una conformazione sostanzialmente circolare con due protuberanze radiali nelle quali sono ricavati dei fori di fissaggio.
17. 17. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto elemento a bicchiere prevede un primo gradino di appoggio di detto elemento elastico e un secondo gradino di appoggio di detta parete laterale dell'elemento di chiusura.
18. 18. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata fatto che detto mezzo di comando è un eletteromagnete .