ITTO20121023A1

ITTO20121023A1 - FLEXIBLE LAMINATE VALVE

Info

Publication number: ITTO20121023A1
Application number: IT001023A
Authority: IT
Inventors: Leonardo Cadeddu
Original assignee: Vhit Spa
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-05-29

Description

VALVOLA A LAMINA FLESSIBILE FLEXIBLE REED VALVE

Settore della tecnica Technical sector

Questa invenzione si riferisce a una valvola a lamina flessibile per il controllo del flusso di un fluido, in particolare per pompe e simili. This invention refers to a flexible leaf valve for controlling the flow of a fluid, in particular for pumps and the like.

Preferibilmente, ma non esclusivamente, l'invenzione trova applicazione in una pompa per vuoto per uso nel settore automobilistico, e a questa applicazione preferita si farÃ particolare riferimento nel seguito della descrizione. Preferably, but not exclusively, the invention finds application in a vacuum pump for use in the automotive sector, and particular reference will be made to this preferred application in the following description.

Tecnica nota Known technique

Le valvole a lamina flessibile sono valvole unidirezionali comprendenti una lamina elastica che Ã ̈ fissata ad una superficie di un dispositivo di trattamento di un fluido in corrispondenza di un passaggio in cui occorre controllare il flusso del fluido stesso. La lamina Ã ̈ aderente alla superficie in una condizione chiusa della valvola e si solleva, flettendosi, in risposta alla spinta del fluido per aprire il passaggio. La corsa di apertura della lamina Ã ̈ limitata da un elemento di ritegno anch'esso fissato alla superficie suddetta. Queste valvole sono utilizzate in numerose applicazioni, tra cui, nel settore automobilistico, si possono citare i sistemi di aspirazione e di scarico di motori e le pompe per vuoto per l'azionamento di servofreni e altri apparati. Esempi di queste valvole sono descritti dei documenti GB 650,642, EP 1 234 956 e WO 2010/145633. In particolare quest'ultimo documento descrive l'applicazione ad una pompa per vuoto per servofreno. Flexible leaf valves are one-way valves comprising an elastic leaf which is attached to a surface of a fluid handling device at a passage where the flow of the fluid itself needs to be controlled. The foil adheres to the surface in a closed condition of the valve and rises, flexing, in response to the thrust of the fluid to open the passage. The opening stroke of the plate is limited by a retaining element which is also fixed to the aforesaid surface. These valves are used in numerous applications, including, in the automotive sector, the intake and exhaust systems of engines and vacuum pumps for actuating power brakes and other equipment can be mentioned. Examples of these valves are disclosed in documents GB 650,642, EP 1 234 956 and WO 2010/145633. In particular this last document describes the application to a vacuum pump for brake booster.

Secondo la tecnica nota l'elemento di ritegno Ã ̈ un elemento rigido opportunamente sagomato, preferibilmente riproducente la deformazione naturale della lamina elastica al momento dellâ€™arresto. According to the known art, the retaining element is a suitably shaped rigid element, preferably reproducing the natural deformation of the elastic sheet at the moment of stopping.

La presenza di un elemento di ritegno rigido dÃ origine ad alcuni problemi. In primo luogo, l'urto della lamina contro l'elemento di ritegno Ã ̈ fonte di rumore. Inoltre, in molti casi l'urto Ã ̈ abbastanza violento, e ciÃ² induce nella lamina deformazioni che provocano problemi di resistenza alla fatica e possono portare abbastanza rapidamente alla rottura, rendendo la valvola meno affidabile e riducendone la vita utile. Inoltre, in seguito all'urto, la lamina puÃ² rimbalzare, ciÃ² che provoca un controllo non ottimale del flusso e limita le prestazioni. The presence of a rigid retaining element gives rise to some problems. Firstly, the impact of the foil against the retaining element is a source of noise. Furthermore, in many cases the impact is quite violent, and this induces deformations in the foil which cause problems with resistance to fatigue and can lead to failure quite quickly, making the valve less reliable and reducing its useful life. In addition, the foil can bounce after a collision, which causes suboptimal flow control and limits performance.

Descrizione dell'invenzione Description of the invention

Lo scopo dell'invenzione Ã ̈ di fornire una valvola a lamina flessibile che ovvii agli inconvenienti della tecnica nota. The object of the invention is to provide a flexible leaf valve which obviates the drawbacks of the known art.

Secondo l'invenzione, ciÃ² Ã ̈ ottenuto per il fatto che l'elemento di ritegno Ã ̈ anch'esso un elemento flessibile. According to the invention, this is achieved due to the fact that the retaining element is also a flexible element.

Secondo una vantaggiosa caratteristica dell'invenzione, la lamina Ã ̈ atta a impegnarsi con l'elemento di ritegno dopo una parte iniziale della corsa di apertura, e a muoversi congiuntamente all'elemento di ritegno in una parte finale di detta corsa di apertura. According to an advantageous feature of the invention, the lamina is adapted to engage with the retaining element after an initial part of the opening stroke, and to move together with the retaining element in a final part of said opening stroke.

La valvola puÃ² essere configurata in modo da controllare il flusso di fluido in due passaggi separati. In questo caso, la lamina e l'elemento di ritegno sono fissati al dispositivo di trattamento del fluido comprendente la valvola in modo tale da definire due parti di valvola atte a controllare ciascuna il flusso in uno dei due passaggi, e le due parti di valvola possono esser configurate in modo che il controllo del flusso nei due passaggi avvenga secondo caratteristiche sostanzialmente identiche oppure secondo caratteristiche diverse. The valve can be configured to control fluid flow in two separate passages. In this case, the foil and the retaining element are fixed to the fluid treatment device comprising the valve in such a way as to define two valve parts each adapted to control the flow in one of the two passages, and the two valve parts they can be configured so that the flow control in the two passages takes place according to substantially identical characteristics or according to different characteristics.

Preferibilmente, la valvola fa parte di una pompa per vuoto per applicazioni nel settore automobilistico, in particolare una pompa per vuoto per il servofreno di un autoveicolo. In questo caso, se la valvola Ã ̈ configurata per controllare il flusso di fluido in due passaggi, essa puÃ² agire per esempio da valvola unidirezionale di scarico e da valvola unidirezionale di sicurezza in caso di controrotazione della pompa stessa. Preferably, the valve is part of a vacuum pump for applications in the automotive sector, in particular a vacuum pump for the brake booster of a motor vehicle. In this case, if the valve is configured to control the flow of fluid in two passages, it can act, for example, as a one-way drain valve and as a one-way safety valve in case of counter-rotation of the pump itself.

L'invenzione riguarda anche un metodo di controllo del flusso di un fluido mediante la valvola, comprendente l'operazione di far deformare elasticamente l'elemento di ritegno congiuntamente alla lamina durante una parte finale della corsa di apertura della valvola. The invention also relates to a method of controlling the flow of a fluid by means of the valve, comprising the operation of causing the retaining element to be elastically deformed together with the plate during a final part of the opening stroke of the valve.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione fatta a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui: These and other characteristics and advantages of the present invention will become clear from the following description of a preferred embodiment made by way of non-limiting example with reference to the attached drawings, in which:

- la fig. 1 Ã ̈ una vista assonometrica esplosa della valvola secondo l'invenzione montata su un coperchio di pompa, in posizione chiusa; - fig. 1 is an exploded axonometric view of the valve according to the invention mounted on a pump cover, in the closed position;

- la fig. 2 Ã ̈ una vista in sezione longitudinale della valvola secondo la linea II - II di fig. 1; e - fig. 2 is a longitudinal sectional view of the valve along the line II - II of fig. 1; And

- la fig. 3 Ã ̈ una vista simile alla fig. 2, che mostra la valvola in due condizioni di apertura. - fig. 3 is a view similar to fig. 2, showing the valve in two open conditions.

Descrizione di forme preferite di realizzazione Description of preferred embodiments

Con riferimento ai disegni, si sono indicati con 15 la lamina flessibile di una valvola 10 secondo l'invenzione e con 16 il suo elemento di ritegno. Queste due parti sono fissate ad una piastra piana 11 che, nell'applicazione preferita, puÃ² essere il coperchio di una pompa per vuoto. Il fissaggio Ã ̈ ottenuto mediante una vite 18 che si impegna in un foro filettato 19 della piastra 11. With reference to the drawings, 15 indicates the flexible plate of a valve 10 according to the invention and 16 its retaining element. These two parts are fixed to a flat plate 11 which, in the preferred application, can be the lid of a vacuum pump. The fixing is obtained by means of a screw 18 which engages in a threaded hole 19 of the plate 11.

Secondo l'invenzione l'elemento di ritegno 16 Ã ̈ anch'esso un elemento flessibile, disposto in modo da permettere alla lamina 15 di flettersi inizialmente per moto proprio, come imposto dalla quantitÃ e dalla forza del fluido in uscita dall'apertura (come indicato con linea continua in fig. 3); al termine di tale flessione iniziale, la lamina 15 arriva a contatto con l'elemento flessibile di ritegno 16 e i due coopereranno muovendosi congiuntamente fino a raggiungere una posizione di apertura finale (come indicato con linea a tratti in fig. 3). According to the invention, the retaining element 16 is also a flexible element, arranged in such a way as to allow the lamina 15 to initially flex by its own motion, as imposed by the quantity and force of the fluid leaving the opening (such as indicated with a solid line in fig. 3); at the end of this initial bending, the lamina 15 comes into contact with the flexible retaining element 16 and the two will cooperate by moving together until they reach a final opening position (as indicated by broken lines in fig. 3).

L'elemento flessibile di ritegno 16 sarÃ preformato con una forma corrispondente alla forma assunta dalla lamina 15 al termine del tratto iniziale della sua corsa di apertura. Il rapporto tra i due tratti di corsa della lamina 15 sarÃ stabilito in base alle singole applicazioni. The flexible retaining element 16 will be preformed with a shape corresponding to the shape assumed by the lamina 15 at the end of the initial portion of its opening stroke. The relationship between the two stroke sections of the lamina 15 will be established on the basis of the individual applications.

Nella configurazione illustrata, la valvola 10 Ã ̈ destinata a controllare il flusso di fluido in due passaggi o aperture 12, 13 e, per questo scopo, il foro di fissaggio 19 Ã ̈ previsto in una posizione intermedia tra le due aperture 12, 13, e la lamina flessibile 15 e l'elemento di ritegno 16 sono fissati alla piastra 11 in una zona intermedia tra le due estremitÃ . Si definiscono cosÃ¬ due parti di valvola 10S, 10D (fig. 3). Una piastra di appoggio rigida 17, opportunamente sagomata, blocca il pacco lamellare costituito dalla lamina flessibile 15 e dall'elemento di ritegno 16, lasciando libere le zone in cui l'elemento di ritegno 16 puÃ² inflettersi quando Ã ̈ raggiunto dalla lamina 15. In the illustrated configuration, the valve 10 is intended to control the flow of fluid in two passages or openings 12, 13 and, for this purpose, the fixing hole 19 is provided in an intermediate position between the two openings 12, 13, and the flexible sheet 15 and the retaining element 16 are fixed to the plate 11 in an intermediate zone between the two ends. Two parts of the valve 10S, 10D are thus defined (fig. 3). A rigid supporting plate 17, suitably shaped, blocks the reed valve pack consisting of the flexible sheet 15 and the retaining element 16, leaving free the areas in which the retaining element 16 can bend when it is reached by the sheet 15.

Per esempio, con riferimento all'applicazione preferita, le due parti di valvola 10S, 10D possono agire rispettivamente da valvola unidirezionale di scarico dell'aria e da valvola unidirezionale di sicurezza in caso di contro-rotazione della pompa. For example, with reference to the preferred application, the two valve parts 10S, 10D can act respectively as one-way valve for air discharge and one-way safety valve in case of counter-rotation of the pump.

La lamina 15 e l'elemento di ritegno 16 possono essere realizzati in uno qualsiasi dei materiali utilizzati abitualmente per la realizzazione di molle, quali per esempio acciaio inossidabile per molle, acciaio al carbonio per molle, lamierini in lega d'ottone incrudito per molle, o anche in materiali flessibili non metallici ad alta resistenza, in particolare materiali compositi, comprendenti per esempio fibre di carbonio o di kevlar, ecc. The lamina 15 and the retaining element 16 can be made of any of the materials commonly used for the production of springs, such as for example stainless steel for springs, carbon steel for springs, hardened brass alloy laminations for springs, or also in flexible high-strength non-metallic materials, in particular composite materials, including for example carbon or kevlar fibers, etc.

Il materiale usato per la lamina 15 puÃ² essere diverso da quello usato per l'elemento di ritegno 16. The material used for the lamina 15 may be different from that used for the retainer 16.

L'elemento di ritegno 16 avrÃ in generale rigiditÃ maggiore della lamina 15: ciÃ² puÃ² essere ottenuto realizzando l'elemento 16 con uno spessore maggiore e/o con un'opportuna scelta del materiale. The retaining element 16 will generally have greater rigidity than the lamina 15: this can be obtained by making the element 16 with a greater thickness and / or with an appropriate choice of material.

L'elemento di ritegno 16 ha funzioni di ammortizzatore della lamina elastica 15 e ne ammortizzerÃ la parte terminale della corsa di apertura, addolcendo il movimento della lamina 15 per lâ€™effetto composto della resistenza alla flessione e dellâ€™attrito radente tra le due superfici premute in contatto, attrito che si crea per effetto dello scorrimento, tra la lamina 15 e l'elemento di ritegno 16, in particolare a causa di rispettivi differenti raggi di curvatura, durante la flessione congiunta. The retaining element 16 acts as a shock absorber for the elastic sheet 15 and will cushion the terminal part of the opening stroke, softening the movement of the sheet 15 due to the compound effect of the resistance to bending and the sliding friction between the two. surfaces pressed into contact, friction which is created due to the sliding effect, between the lamina 15 and the retaining element 16, in particular due to respective different radii of curvature, during the joint bending.

E' anche conveniente che l'elemento di ritegno 16 abbia lunghezza e larghezza maggiori di quelle della lamina 15, per fornire un buon appoggio alla lamina stessa durante la parte comune della loro corsa. It is also convenient for the retaining element 16 to have a length and width greater than those of the lamina 15, in order to provide a good support to the lamina itself during the common part of their stroke.

E' chiaro che l'invenzione risolve i problemi indicati sopra. Grazie al fatto che l'elemento di ritegno Ã ̈ flessibile e si muove con la lamina durante una parte della corsa di apertura della valvola si evitano gli urti e i rimbalzi che la lamina subirebbe per opera di un elemento di ritegno rigido e le conseguenti sollecitazioni che possono portare a rottura per fatica. La valvola Ã ̈ quindi piÃ¹ efficiente, ha una vita operativa piÃ¹ lunga ed inoltre, vantaggiosamente, Ã ̈ anche piÃ¹ silenziosa delle valvole realizzate secondo l'arte nota. It is clear that the invention solves the problems indicated above. Thanks to the fact that the retaining element is flexible and moves with the plate during a part of the opening stroke of the valve, the shocks and rebounds that the plate would undergo due to the action of a rigid retaining element and the consequent stresses that they can lead to fatigue failure. The valve is therefore more efficient, has a longer operating life and, moreover, advantageously, it is also quieter than the valves manufactured according to the prior art.

E' evidente che quanto descritto Ã ̈ dato unicamente a titolo di esempio non limitativo e che varianti e modifiche sono possibili senza uscire dal campo di protezione dell'invenzione. It is evident that what has been described is given only by way of non-limiting example and that variations and modifications are possible without departing from the scope of the invention.

Per esempio, anche se nell'esempio illustrato nei disegni la lamina 15 e l'elemento di ritegno 16 sono fissati nella loro zona centrale in modo da formare due parti di valvola 10S, 10D uguali fra loro, cosicchÃ© le caratteristiche di controllo del fluido sono uguali per i due passaggi 12, 13, si puÃ² adottare una configurazione asimmetrica creando un differente comportamento di controllo sui due flussi. CiÃ² Ã ̈ importante od essenziale in molte applicazioni, tra cui l'applicazione preferita come valvola di scarico e valvola di sicurezza di una pompa per vuoto, in quanto si deve garantire che la parte di valvola che funge da valvola di sicurezza non si apra durante il funzionamento normale della pompa e non consenta ingresso di aria nella camera di aspirazione. For example, even if in the example illustrated in the drawings the lamina 15 and the retaining element 16 are fixed in their central zone so as to form two valve parts 10S, 10D equal to each other, so that the fluid control characteristics they are the same for the two passages 12, 13, it is possible to adopt an asymmetrical configuration creating a different control behavior on the two flows. This is important or essential in many applications, including the preferred application as a drain valve and safety valve of a vacuum pump, as it must be ensured that the part of the valve which acts as a safety valve does not open during normal operation of the pump and does not allow air to enter the suction chamber.

Inoltre, ovviamente, la lamina 15 e l'elemento di ritegno 16 possono anche essere montati di sbalzo, se l'applicazione richiede il controllo del flusso attraverso un solo passaggio. Furthermore, of course, the lamina 15 and the retaining element 16 can also be cantilever mounted, if the application requires flow control through a single passage.

Si fa notare infine che il termine "lamina flessibile", come usato qui, non Ã ̈ limitato a lamine costituite da un singolo elemento, ma anche lamine composte da piÃ¹ elementi sovrapposti, che si flettono come un tutto unico in risposta alla spinta del fluido. Finally, it should be noted that the term "flexible lamina", as used here, is not limited to laminae consisting of a single element, but also laminae composed of several superimposed elements, which flex as a single whole in response to the thrust of the fluid. .

Claims

Claims 1. One-way valve for controlling the flow of a fluid in at least one passage (12, 13), comprising: - a flexible plate (15) able to deform elastically, in response to a thrust exerted by the fluid flowing in the at least one passage (12, 13), to pass from a closed position to an open position of the valve (10) and vice versa ; And - a retaining element (16) of the flexible plate (15), which cooperates with this to define the open position of the valve (10); characterized by the fact that said retaining element (16) is a flexible element.

2. Valve according to claim 1, in which the lamina (15) is able to engage with the retaining element (16) at the end of an initial part of an opening stroke thereof, and to move together with the retaining element (16) in one part end of said opening stroke.

3. Valve according to claim 1 or 2, in which the flexible retaining element (16) is preformed with a shape corresponding to a shape assumed by the lamina (15) at the end of said initial part of the opening stroke.

4. Valve according to any one of the preceding claims, wherein the retaining element (16) has greater rigidity and dimensions than those of the lamina (15).

5. Valve according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a rigid plate (17) associated with the retaining element (16) in a fixing area of the retaining element (16) and of the plate (15) to a fluid treatment device (11) comprising the valve (10), said plate (17) being shaped so as to define an inflection zone of the retaining element (16) by the action of the lamina (15) during the part end of the opening stroke.

Valve according to any one of the preceding claims, wherein the foil (15) and the retaining element (16) are fixed to the fluid treatment device (11) in such a way as to define two valve parts adapted to control the fluid flow in two passages (12, 13) according to substantially identical flow control characteristics.

Valve according to any one of claims 1 to 5, wherein the lamina (15) and the retaining element (16) are fixed to the fluid handling device (11) in such a way as to define two valve parts adapted to controlling the fluid flow in two passages (12, 13) according to different flow control characteristics for the two passages.

Valve according to any one of the preceding claims, wherein the fluid treatment device (11) is a vacuum pump, in particular for applications in the automotive sector.

9. Method of controlling the flow of a fluid in at least one passage (12, 13) by means of a one-way valve (10) comprising a flexible foil (15), the method comprising, in a step of opening the valve (10), the operations of - cause the flexible plate (15) to deform, in response to a thrust of the fluid, and of - bringing the flexible foil (15) into engagement with a retaining element (16) of the foil (15) itself, characterized in that it further comprises the operation of: - causing the retaining element (16) to be elastically deformed together with the flexible lamina (15) during a final part of said opening step.

10. Method according to rev. 9, in which the operation of deforming the retaining element (16) comprises the operations of: - preforming the retaining element (16) with a shape corresponding to a shape assumed by the flexible foil (15) at the moment of engagement with the retaining element (16); And - arranging the retaining element (16) in such a position as to allow the flexible plate (15) to move by its own motion during an initial part of the opening phase.