ITRM990094A1

ITRM990094A1 - Valvola a 3/3 vie.

Info

Publication number: ITRM990094A1
Application number: IT1999RM000094A
Authority: IT
Inventors: Josef Schumacher
Original assignee: Daimler Chrysler Ag
Priority date: 1998-02-11
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2000-08-10
Also published as: FR2777624A1; FR2777624B1; IT1306589B1; GB2334320A; US6142181A; DE19805478A1; GB2334320B; DE19805478C2; GB9902420D0

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "'VALVOLA A 3/3 VIE'

L'invenzione concerne una valvola a 3/3 vie del tipo indicato nel preambolo della rivendicazione brevettuale 1.

In una utenza fluida allacciata, con una tale valvola idraulica di comando nelle tre posizioni di comando della valvola sono possibili le funzioni di comando "'mantenimento pressione'', "'aumento pressione' ' e "'riduzione pressione' . Tali valvole a 3/3 vie sono realizzate, normalmente, come valvole a saracinesca , ad esempio come valvole a chiusura scorrevole, in cui uno stantuffo di comando con una pluralità di scanalature aera e disaera alternativamente le aperture di collegamento in un foro cilindrico. Per l'azionamento e il ripristino della valvola a chiusura scorrevole sono possibili tutti i tipi di azionamento manuali, elettromeccanici e pneumatici. Nella esecuzione di tali valvole di comando come valvole a saracinesca a sede piana, che di regola sono azionate solo a mano o a pedale, per il comando d'inversione della valvola è necessario un movimento rotatorio del cassetto.

Tali valvole a saracinesca richiedono - a causa delle geometria del cassetto e della camera della valvola che normalmente viene eseguita come foro nell'involucro - un costo di lavorazione relativamente alto, non per ultimo anche a causa dell'esatto adattamento del cassetto nel foro dell'involucro. A causa della forma geometrica del cassetto e del foro dell'involucro, l'ermetizzazione reciproca dei singoli segmenti della camera nelle tre posizioni di comando del cassetto è molto difficile.

E' già nota una valvola idraulica a 2/2 vie (DD 24 986), in cui la camera della valvola è suddivisa da uno stantuffo di comando in due segmenti collegati fra loro tramite un foro passante nello stantuffo di comando. In un segmento della camera sbocca un tubo di adduzione proveniente da una sorgente idraulica e dall'altro segmento parte un tubo di alimentazione che porta all'utenza. Le aperture di collegamento della sorgente idraulica e dell'utenza sono disposte in modo che lo stantuffo di comando, in una posizione di base, poggi sulla parete frontale di un segmento della camera e chiuda l'apertura di collegamento con l'utenza e, dopo una corsa di comando, liberi detta apertura mentre l'apertura di collegamento della sorgente idraulica non viene comandata. Un secondo stantuffo collegato rigidamente con lo stantuffo di comando chiude ermeticamente quest'apertura di collegamento rispetto ad uno scarico di fuga. Siccome lo stantuffo di comando poggia, quando si trova,nella posizione di base, sulla parete frontale del segmento della camera e, allo stesso tempo, chiude l'apertura dell'utenza, durante l'inversione di marcia dello stantuffo di comando non c'è bisogno di una copertura, in modo che la corsa di comando dello stantuffo possa essere ridotta molto e corrisponda all' incirca al diametro interno dell'apertura di collegamento. Questa piccola corsa dello stantuffo accorcia considerevolmente il tempo di commutazione della valvola di comando. Il campo d'impiego preferito della nota valvola a 2/2 vie è quello dei calcolatori idraulici digitali.

Una nota valvola di mandata, che rappresenta una valvola a 4/2 vie (DE 4040 797 Al), presenta un organo di comando realizzato a guisa di disco con un anello di tenuta circolare. Il disco si estende in un piano obliquo rispetto all'asse della camera della valvola ed è disposto in modo non girevole su un albero girevole, coassiale all'asse della camera. Due aperture di collegamento della valvola, sfalsate di volta in volta assialmente fra loro, le quali sono eseguite come fori radiali, sono disposte su lati diametralmente opposti della camera della valvola, e precisamente sono sfalsate assialmente fra loro in modo che, di volta in volta, una coppia di aperture sbocca in uno dei segmenti della camera della valvola, separati fra loro dal .disco. Quando l'organo di comando si trova in una posizione di comando, le aperture della coppia relativa che sbocca in un segmento della camera sono collegate di volta in volta fra loro e, quando esso si trova in una seconda posizione di comando, girata invece di 180°, in ciascun segmento della camera sono collegate reciprocamente di volta in volta due aperture diametralmente opposte fra loro.

L'invenzione si prefigge il compito di migliorare, dal punto di vista della riduzione dei suoi costi di lavorazione, una valvola a 3/3 vie del tipo citato avanti.

Il compito è risolto, secondo l'invenzione, con i particolari della rivendicazione brevettuale 1.

La valvola a 3/3 vie secondo l'invenzione ha il vantaggio che, siccome lo stantuffo di comando, malgrado le tre posizioni di comando necessarie per la distribuzione a tre vie, divide la camera della valvola soltanto in due segmenti e questi due segmenti sono collegati permanentemente fra loro, la valvola a 3/3 vie secondo l'invenzione ha il vantaggio non solo di concepire in modo molto semplice, dal punto di vista della lavorazione tecnica, l'organo di comando ma anche di rendere molto meno problematica la tenuta stagna dell'organo di comando rispetto al foro dell'involucro dal momento che l'organo di comando deve coprire, in tutte le posizioni di comando, soltanto le aperture di collegamento della valvola, e precisamente, in due posizioni di comando, di volta in volta soltanto un'apertura di collegamento della valvola e, in una posizione di comando, complessivamente due aperture di collegamento della valvola e non più diversi segmenti della camera. Nella esecuzione della valvola come valvola a chiusura scorrevole è sufficiente, come organo di comando, un semplice stantuffo cilindrico scorrevole con stelo centrale per il suo azionamento, il quale è condotto in modo scorrevole in una camera dell’involucro della valvola, la quale camera è eseguita come canna cilindro. Nella esecuzione della valvola come valvola a sede piana, l'organo di comando è un disco con segmenti di comando che poggiano di piatto sulle superfici frontali delle superfici del coperchio, il quale disco limita frontalmente la camera cilindrica della valvola. In entrambi i casi, in presenza di organo di comando in posizioni di comando in successione, in direzione di azionamento di detto organo, sono possibili le funzioni di comando desiderate, relative al ''mantenimento della pressione" , all'aumento della pressione' ' e alla ''riduzione della pressione' . Alla lavorazione non si pongono richieste di elevate tolleranze. La chiusura stagna dell'organo di comando è possibile per mezzo di anelli di tenuta che, ad esempio, nella variante della valvola a chiusura scorrevole, vengono eseguiti come semplici anelli torici che vanno inseriti in una scanalatura anulare sul perimetro dello stantuffo oppure in scanalature anulari nella parete interna del foro cilindrico tra le tre aperture.

Forme di esecuzione vantaggiose della valvola a 3/3 vie secondo l'invenzione emergono dalle altre rivendicazioni .

L'invenzione è descritta più dettagliatamente in seguito con riferimento ad esempi di esecuzione rappresentati nei disegni. In essi, di volta in volta in vista schematica,

Le figure da 1 a 3 mostrano di volta in volta una valvola a 3/3 vie, realizzata come valvola a chiusura scorrevole, in tre diverse posizioni di comando,

la figura 4 mostra una sezione longitudinale secondo la linea IV-IV della figura 5 di una valvola a 3/3 vie eseguita come valvola a saracinesca a sede piana,

la figura 5 mostra una vista dall'alto di un organo di comando nella valvola a saracinesca a sede piana secondo la figura 4,

la figura 6 mostra una vista dal basso dell'organo di comando della figura 5.

La valvola a 3/3 vie, rappresentata a schizzo schematicamente in sezione longitudinale in tre diverse posizioni di comando, viene impiegata preferibilmente come valvola pneumatica di comando per aerare e disaerare cuscini d'aria di sedili ortopedici di veicoli. Detta valvola possiede un involucro 10 in cui è realizzata una camera 11, preferibilmente come foro cilindrico. Nella camera 11 della valvola è alloggiato un organo di comando 12 che divide la camera 11 della valvola in due segmenti 111 e 112, collegati fra loro in modo da scambiarsi fluido, in modo che nella valvola pneumatica di comando in ogni segmento ili e 112 sia pilotata la stessa pressione d'aria. Nell'esempio di esecuzione delle figure da 1 a 3, l'organo di comando 12 è eseguito come un semplice stantuffo scorrevole 13, il quale è condotto assialmente nella camera 11 della valvola ed è spostabile per mezzo di uno stelo di stantuffo 14 contro la forza di una molla di richiamo 15 nella camera 11 della valvola, dove i due segmenti 111, 112 della camera modificano il loro volume. All'interno della zona di scorrimento dello stantuffo scorrevole 13 sono disposte radialmente, nella parete cilindrica della camera 11 della valvola, al centro tra i due segmenti 111, 112, tre aperture da 16 a 18, disposte una accanto all'altra m direzione di moto dello stantuffo ' scorrevole 12. L'apertura 16 dell'utenza è collegata, in questo caso, tramite un tubo di alimentazione 19 con una utenza A e l'apertura di alimentazione 18 è collegata tramite un tubo di adduzione 20 con una sorgente di fluido P, mentre l'apertura di scarico 17, disposta tra l'apertura 16 dell'utenza e l'apertura di alimentazione 18, è allacciata ad un tubo di scarico 21. In caso di impiego di un fluido liquido, ad esempio di olio idraulico, il tubo di scarico 21 è un tubo di riflusso che porta ad un serbatoio di raccolta e, in caso di un fluido gassoso, il tubo di scarico 21 sbocca nell'atmosfera. Nel caso di impiego citato della valvola a 3/3 vie in sedili ortopedici di veicoli, il tubo di adduzione 20 è allacciato ad una sorgente di aria compressa, ad esempio ad un generatore di aria compressa e/o ad un accumulatore di aria compressa, e il tubo di alimentazione 19 è allacciato ad almeno un cuscino d'aria nel sedile ortopedico. Il tubo di scarico 21 sbocca nei dintorni della valvola o del sedile.

Le tre aperture 16 |18 sono disposte a distanze reciproche, adattate alla lunghezza dello stantuffo scorrevole 13, visto in direzione di moto, dove l'adattamento va eseguito in modo che lo stantuffo scorrevole 13 copra, in direzione di moto, in successione, nella sua prima posizione di comando, l’apertura di utenza 16 e l'apertura di scarico 17, nella sua seconda posizione di comando, copra soltanto l'apertura di scarico 17 e, nella sua terza posizione di comando, copra soltanto l'apertura di alimentazione 18. In questo modo, nella prima posizione di comando, l'apertura di utenza 16 è chiusa in modo da mantenere la pressione impostata nell'utenza A e, allo stesso tempo, l'apertura di scarico 17 è chiusa in modo che il fluido che affluisce dalla sorgente relativa P tramite l'apertura di alimentazione 18 non possa uscire attraverso l'apertura di scarico 17. Nella seconda posizione di comando, l'apertura dell'utenza 16 è collegata con l'apertura di alimentazione 18 in modo che dalla sorgente di fluido P possa affluire fluido nell'utenza A al fine di aumentare qui la pressione impostata. Nella terza posizione di comando, l'apertura dell'utenza 16 e l'apertura di scarico 17 sono collegate fra loro in modo che dall'utenza A possa uscire fluido tramite l'apertura dell'utenza 16 e l'apertura di scarico 17 al fine di ridurre la pressione impostata nell'utenza A. La seconda e la terza posizione di comando possono essere anche sostituibili.

Come già detto, in tutte le posizioni di comando dello stantuffo scorrevole 13, i due segmenti di camera 111, 112 sono sempre collegati fra loro. Il collegamento costante dei segmenti di camera 111 e 112 viene prodotto per mezzo di un foro passante 22 nello stantuffo scorrevole 13. In alternativa o in aggiunta a ciò, anche il collegamento dei due segmenti di camera 111, 112 può essere realizzato tramite un canale di connessione 23, realizzato nell'involucro 10 della valvola, il quale canale, come indicato nell'esempio di esecuzione delle figure 1 | 3, si estende sul lato posteriore della camera il della valvola ed è collegato, tramite fori 24, 25 nella parete cilindrica della camera 11 della valvola, con i due segmenti 111, 112 della camera.

L'esempio di esecuzione della valvola a 3/3 vie, rappresentata a schizzo in viste diverse nelle figure 4 6, è concepito come valvola a saracinesca a sede piana in cui per il comando d'inversione della valvola è necessario un movimento rotatorio. L'involucro 10 della valvola, realizzato a mò di scatola, è costituito da un cilindro cavo 26 e da due flange di copertura 27, 28 che chiudono frontalmente il cilindro cavo 26. La camera 11 della valvola, racchiusa dall'involucro 10 della valvola, viene divisa, a sua volta, dall'organo di comando 12, qui realizzato come disco 29, in due segmenti 111,1112 che sono collegati fra loro per lo scambio di fluido tramite il foro passante 22 nel disco 29. Il disco 29 è tenuto in modo non girevole su un perno fisso 30, il quale è supportato in un cuscinetto radente 31 nella flangia di copertura 28. Il perno fisso 30 serve, allo stesso tempo, al comando di inversione manuale della valvola a 3/3 vie, cosa che viene prodotta dalla rotazione del disco 29 intorno ad angoli di rotazione prestabiliti.

Nella flangia di copertura 27 è disposta l'apertura di alimentazione 18 per il collegamento della sorgente P del fluido e nella flangia di copertura 28 è disposta sia l'apertura di utenza 16 per il collegamento dell'utenza A sia l'apertura di scarico 17 di volta in volta come foro assiale. Le tre aperture da 16 a 18 sono disposte in modo sfalsato fra loro con gli stessi angoli di rotazione in senso di rotazione dell'organo di comando 12. Mentre l'apertura di alimentazione 18 e l'apertura di scarico 17 si trovano sullo stesso arco di cerchio, l'apertura di scarico 16 è spostata invece radialmente verso l'interno. Nell'esempio di esecuzione delle figure da 4 a 6, le tre aperture da 16 a 18 sono spostate di volta in volta di 120° in direzione periferica fra loro però, per l'ottenimento di corse di regolazione minori della valvola, gli angoli di spostamento possono essere eseguiti in modo da risultare anche molto più piccoli.

Per il controllo delle tre aperture da 16 a 18, il disco 29 porta, su ogni superficie di esso, un segmento 32 e rispettivamente 33 a forma di arco, il quale è distanziato radialmente dalla superficie del disco, si estende fino alla flangia di copertura 27 e rispettivamente 28 ed ivi poggia a tenuta stagna sulla sua superficie interna. Nel segmento 32 del disco disposto sul lato superiore di detto disco 29 sono realizzati, in questo modo, due segmenti 321 322 a forma di arco, dei quali il segmento 321 serve a controllare l'apertura di utenza 16 e il segmento 321 serve a controllare l'apertura di scarico 17. Il segmento 321, spostato radialmente verso l'interno, è, in questo caso, molto più corto, in questo caso pari alla metà, del segmento 322 esterno. Nell'esempio di esecuzione delle figure da 4 a 6, corrispondentemente alla disposizione delle aperture da 16 a 18, il segmento 33 del disco per il controllo dell'apertura di alimentazione 18 si estende sul lato inferiore del disco 29 per un angolo periferico di 120°, e precisamente, riferito ad una posizione di base di 0° nella figura 5, tra 0° e 120°, il segmento 321 per il controllo dell'apertura di utenza 16 si estende, sul lato superiore del disco 29, nello stesso ambito di angolo e il segmento 322 per il controllo dell'apertura di scarico 17 si estende sul lato superiore del disco 29 nell’ambito di angolo di rotazione tra 0° e 240°. Se le tre aperture di scarico da 16 a 18 sono sfalsate fra loro per gli stessi angoli di rotazione sul perimetro, il segmento 33 del disco nonché i segmenti 321 e 322 del segmento 32 del disco hanno una dimensione corrispondentemente minore.

Nelle figure 5 e 6, il disco 29 è rappresentato, nella sua posizione di base, in vista da sopra e da sotto. Le aperture 16 e 17 disponibili nella flangia di copertura 28 sono indicate a tratteggio analogamente all'apertura di alimentazione 18 disponibile nella flangia di copertura 27. In presenza di disco 29 in posizione di base, la valvola si trova nella sua prima posizione di comando in cui l'apertura di utenza 16 e l’apertura di scarico 17 sono coperte dal segmento 32 del disco, cioè la pressione pilotata nell'utenza A viene mantenuta. L'apertura di alimentazione 18 non è coperta dal segmento 33 del disco. Se il disco 29 nella figura 5 viene ruotato in senso antiorario, dopo una rotazione di 120° si libera l'apertura di utenza 16, mentre l'apertura di scarico 17 continua a rimanere chiusa e l'apertura di utenza 18 continua a rimanere aperta in modo che ora all'utenza A possa affluire fluido attraverso l'apertura di alimentazione 18 e l'apertura di utenza 16. In questo modo, la pressione nell'utenza A aumenta. Se il disco 29 viene ruotato ulteriormente in senso antiorario, l'apertura di alimentazione 18, dopo un angolo di rotazione complessivo di 240°, viene chiusa dal segmento 33 del disco e l'apertura di scarico 17 viene liberata dal segmento 32 del disco. L'apertura di utenza 16 continua a rimanere aperta in modo che ora dall'utenza A possa uscire fluido attraverso l'apertura di scarico 17, abbassando, quindi, la pressione nell'utenza A.

Per l'ottenimento di piccole corse di regolazione è vantaggioso eseguire le distanze degli angoli di rotazione tra le aperture da 16 a 18 in modo da risultare notevolmente inferiori a 120° dove, opportunamente, i segmenti 32, 33 del disco debbono essere accorciati. In questo caso si deve assicurare però che tra la copertura e la liberazione in successione delle aperture da 16 a 18 tramite l'organo di comando 12 rimanga una zona di copertura sufficiente per la tenuta stagna.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Valvola a 3/3 vie con una camera (11) realizzata in un involucro (10), la quale presenta, di volta in volta, un'apertura di collegamento (18, 16) per una sorgente di fluido (P) e una utenza di fluido (A) nonché un'apertura di scarico (17), e con un organo di comando (12) mobile nella camera (11) della valvola rispetto a questa in tre posizioni di comando nelle quali viene realizzato, di volta in volta, un mantenimento di pressione, un aumento di pressione nonché una riduzione di pressione nell'utenza di fluido (A), caratterizzata dal fatto che la camera (11) della valvola è divisa dall'organo di comando (12) in due segmenti (111, 112) limitati da detto organo, i quali sono collegati fra loro dal punto di vista dello scambio di fluido, e dal fatto che le tre aperture di collegamento (16 - 18) sono disposte a distanze sintonizzate fra loro in modo che l'organo di comando (12), in una posizione di comando, copra l'apertura di utenza (16) e l'apertura di scarico (17) (mantenimento di pressione), in un'altra posizione di comando, copra soltanto l'apertura di scarico (17) (aumento di pressione) e, in un'altra posizione di comando, copra soltanto l'apertura di alimentazione (18) (riduzione di pressione).
2. Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il collegamento di scambio di fluido tra i segmenti /111, 112) della camera è realizzato attraverso un foro passante (22) nell'organo di comando (12).
3. Valvola secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzata dal fatto che il collegamento di scambio di fluido tra i segmenti (il, 12) della camera è ottenuto tramite un canale (23) realizzato nell'involucro (10) della valvola.
4. Valvola secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che la camera (11) della valvola è strutturata come foro cilindrico nell'involucro (10) della valvola e l'organo di comando (12) è strutturato come uno stantuffo scorrevole (13) con stelo (14), condotto in modo assialmente mobile nel foro cilindrico, il quale limita, con i suoi lati frontali opposti fra loro, i due segmenti (111, 112) della camera e dal fatto che le tre aperture (16-18) sono disposte una accanto all'altra nella parete del foro, centralmente, tra i due segmenti (111, 112) della camera in direzione di scorrimento dello stantuffo scorrevole (13).
5. Valvola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che lo stantuffo scorrevole (13) è caricato da una molla di richiamo (15) che lo tiene in una posizione di base in cui esso assume una posizione di comando.
6. Valvola secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che la camera (11) della valvola è limitata da un cilindro cavo (26) e da una flangia di copertura inferiore e superiore (27, 28), le quali sono disposte frontalmente sul cilindro cavo (26), dal fatto che in una flangia di copertura (28) è disposta l'apertura di alimentazione (18) e nell'altra flangia di copertura (27) è disposta l'apertura di utenza e l’apertura di scarico (16, 17), dal fatto che l'organo di comando (12) è realizzato come un disco (29) disposto per mezzo di un perno fisso (30) in una flangia di copertura (28), il quale disco divide la camera (11) della valvola in due segmenti (111, 112), e dal fatto che il disco (29) per il controllo delle aperture (16 18) porta, su ogni superficie del disco, un segmento (32, 33) perpendicolarmente distanziato, intimamente attiguo alla superficie interna della flangia di copertura (28 e rispettivamente 27), estendentesi a forma di arco in direzione periferica del disco.
7. Valvola secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che le tre aperture (16-18) sono disposte in direzione periferica in modo da risultare sfalsate fra loro con le stesse angolazioni, dal fatto che l'apertura di utenza (16) e l'apertura di scarico (17) sono spostate radialmente fra loro, dal fatto che un tratto (321) del segmento (32) del disco che comanda l'apertura di scarico (17) ha una lunghezza pari al doppio della lunghezza di un tratto (322) del segmento (32) del disco che comanda l’apertura di utenza (16) e dal fatto che il segmento (33) del disco che comanda l'apertura di alimentazione (18) e il tratto (321) del segmento (32) del disco che comanda l'apertura di utenza (16) si estende per lo stesso intervallo di angolo di rotazione sul disco (29)
8. Valvola secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzata dal suo impiego come valvola di comando pneumatica per aerare e disaerare cuscini d'aria in sedili ortopedici di veicoli, l'apertura di alimentazione (18) essendo allacciata ad una sorgente di aria copressa e l'apertura di utenza (16) essendo allacciata ad almeno un cuscino d'aria e l'apertura di scarico (17) sboccando liberamente nei dintorni del sedile.