ITTO940632A1 - Dispositivo valvolare per regolazione di portata, in particolare per piccole portate. - Google Patents

Abstract

Dispositivo valvolare composto da un corpo a tenuta di fluido presentante un ingresso e due uscite, e da un elemento di regolazione montato scorrevole all'interno del corpo, in cui il corpo ed il detto elemento scorrevole di regolazione portano mezzi cooperanti divisori di portala per suddividere un flusso di un fluido convogliato attraverso detto ingresso in due flussi separati, ciascuno di portata prefissata e dipendere dalla posizione assiale dell'elemento scorrevole, convogliati attraverso dette uscite.(Figura 1 e 2).

Description

D E S C R I Z I O N E

di Brevetto per Invenzione Industriale,

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo valvolare utilizzabile per regolare piccole portate di un fluido, in particolare di un liquido.

E' noto che i regolatori di portata sono dei dispositivi valvolari che, di solito, agiscono in base al principio di parzializzare più o meno un condotto attraverso il quale è convogliato il flusso di fluido la cui portata è da controllare. In altri casi, la regolazione di portata si ottiene, viceversa, mediante valvole a tre vie, che, agendo in modo "on-off" oppure sempre per parzializzazione progressiva di orifizi calibrati, riciclano la parte di portata eccedente in derivazione all'utilizzatore.

Entrambi questi sistemi di regolazione della portata non danno risultati accettabili nel caso in cui la portata da regolare sia molto piccola, per esempio dell'ordine dei litri/ora, come per esempio accade in numerose applicazioni nei banchi prova motore per motori di autoveicoli. In particolare, i sistemi tradizionali a parzializzazione risultano imprecisi e possono innescare fastidiose oscillazioni idrodinamiche che ·rendono difficoltoso il prelevare misure.

Scopo del trovato è quello di fornire un dispositivo valvolare regolatore di portata che sia esente dagli inconvenienti descritti e che, in particolare, sia di semplice, economica e compatta costruzione, che permetta di ottenere ridotte perdite di carico e che sia di elevata precisione e, soprattutto, sia incapace di innescare oscillazioni idrodinamiche nel flusso di cui regola la portata.

In base all'invenzione viene pertanto realizzato un dispositivo regolatore di portata, in particolare per piccole portate, comprendente un corpo a tenuta di fluido presentante un ingresso e due uscite, ed un elemento di regolazione montato scorrevole all'interno del corpo, c a r a t t e r i z z a t o dal fatto che il corpo ed il detto elemento scorrevole di regolazione portano mezzi cooperanti divisori di portata per suddividere un flusso di un fluido convogliato attraverso detto ingresso in due flussi separati, ciascuno di portata prefissata e dipendente dalla posizione assiale dell'elemento scorrevole, convogliati attraverso dette uscite.

In particolare, i mezzi divisori di portata comprendono un condotto tubolare provvisto all'interno di detto corpo e presentante due opposte estremità, ciascuna connessa idraulicamente ad una -rispettiva detta uscita, una parete mobile montata scorrevolmente all'interno del detto condotto tubolare per suddividerlo in due camere adiacenti di volume variabile, la detta parete mobile essendo vincolata a muoversi solidalmente al detto elemento scorrevole di regolazione, ed almeno una feritoia praticata radialmente passante attraverso una parete laterale del detto condotto tubolare, per una lunghezza prefissata e parallelamente all'asse del condotto medesimo; la detta feritoia essendo in comunicazione idraulica con detto ingresso ed essendo ricavata tra dette opposte estremità del condotto tubolare, in modo da essere intercettata, in una pluralità di posizioni assiali differenti, dalla detta parete mobile.

In questo modo, la portata del flusso di liquido che entra nell'ingresso del dispositivo valvolare dell'invenzione viene con precisione, e sostanzialmente senza alcuna parzializzazione del flusso, suddivisa in due portate più piccole (e la cui somma è pari alla portata in ingresso), di valore variabile tra zero e quello dell'intera portata in ingresso, che formano due flussi diretti ciascuno ad una rispettiva uscita: qui i due flussi di portata desiderata possono essere utilizzati entrambi presso due utilizzatori diversi, oppure uno ricircolato e l'altro inviato all'utilizzatore, che può quindi essere alimentato, semplicemente cambiando la posizione assiale della parete mobile rispetto alla feritoia, con una portata di liquido variabile da zero all'intero ammontare della portata disponibile in ingresso. E' inoltre chiaro che potendo realizzare la feritoia di larghezza (in senso circonferenziale) anche molto piccola, con il sistema dell'invenzione si possono controllare con precisione portate parimenti molto piccole, dell'ordine del litro/ora.

Nel caso di portate maggiori, la larghezza della feritoia può essere aumentata, e/o possono essere previste più feritoie, disposte per esempio in corona; in questo modo, ad un aumento della portata utile si fa corrispondere un aumento della sezione di passaggio totale disponibile, con conseguente mantenimento di valori di perdita di carico attraverso il dispositivo valvolare dell'invenzione molto bassi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione con riferimento alle figure del disegno annesso, nel quale:

- la figura 1 illustra in elevazione ed in sezione una vista laterale di un dispositivo valvolare realizzato secondo il trovato; e

- la figura 2 è una sezione secondo un piano di traccia II-II della figura 1.

Con riferimento alle figure 1 e 2, è indicato con 1 un dispositivo valvolare comprendente essenzialmente un corpo 2 realizzato a tenuta di fluido e presentante un ingresso 3 e due uscite 4 e 5, un elemento di regolazione 6 montato scorrevole all'interno del corpo 2 e collegabile in modo noto e non illustrato per semplicità ad un attuatore comandato di qualsiasi tipo, e mezzi cooperanti divisori di portata, indicati nel complesso con 10, portati parte dal corpo 2 e parte dall'elemento 6 ed atti a suddividere un flusso 11 di un liquido convogliato attraverso l'ingresso 3 in due flussi separati Ila e llb, ciascuno di portata prefissata e dipendente dalla posizione assiale dell'elemento scorrevole 6, convogliati attraverso le uscite 4 e 5 rispettivamente.

Con riferimento all'esempio non limitativo di attuazione mostrato in figura 1, il corpo 2 comprende un elemento tubolare cilindrico 12 chiuso a tenuta di fluido, alle opposte estremità aperte, da un primo e da un secondo coperchio, indicati con 13 e 14; l'elemento 12 è provvisto radialmente, sostanzialmente in mezzeria, di un primo bocchettone filettato 15 definente l'ingresso 3 e, sempre radialmente e in prossimità delle sue estremità, di un secondo ed un terzo bocchettone filettato, 16 e 18 rispettivamente, definenti le uscite 4 e 5;'il coperchio 13 porta scorrevolmente passante a tenuta di fluido, mediante un premistoppa 19 e rispettive guarnizioni dinamiche 20 note, uno stelo 21 cilindrico provvisto di pezzo, verso una estremità 22 tuffante entro il corpo 4, di un pistone 23. Questo e lo stelo 22 costituiscono, come si vedrà il citato elemento di regolazione 6.

Tra i coperchi 13 e 14, che sono fissati contro l'elemento 12 mediante viti 24, è montato a pacco entro l'elemento tubolare 12, coassialmente con quest'ultimo e con lo stelo 21, un tubo 25 cilindrico definente al proprio interno un condotto tubolare 26 rettilineo disposto all'interno del corpo 4 trasversalmente all'ingresso 3 ed alle uscite 4 e 5 e tra le stesse, e provvisto di pezzo, radialmente sull'esterno, di una coppia di dischi 27. Questi sono accoppiati cooperanti a tenuta di fluido con una parete laterale interna 28 dell'elemento .tubolare 12 per creare all'interno di quest'ultimo, sull'esterno del tubo 26, tre camere anulari adiacenti 29, intermedia, e 30,31, terminali, separate tra loro a tenuta di fluido e connesse rispettivamente la 29 all'ingresso 3 e le 30,31 alle uscite 3 e 5 rispettivamente.

I citati mezzi divisori di portata 10 comprendono, secondo l'invenzione, il condotto 26, una parete mobile costituita nella fattispecie dal pistone 23, che risulta montato scorrevolmente all'interno del condotto 26 cooperando a scorrimento con la parete laterale interna del tubo 25, ed almeno una feritoia 32 praticata radialmente passante attraverso la parete laterale del tubo 25 definente il condotto 26, per una lunghezza prefissata e parallelamente all'asse del condotto 26 medesimo.

La parete mobile definita dal pistone 23 suddivide l'interno del condotto tubolare 26 in due camere adiacenti 33 e 34 di volume variabile in funzione della posizione assiale relativa del pistone 23; trattandosi di dover dividere uno stesso liquido non è importante che il pistone 23 cooperi a tenuta di fluido con il tubo 25, per cui sono ammessi trafilamenti tra le due camere 33 e 34.

La feritoia 32 è ricavata tra le opposte estremità del condotto 26, sostanzialmente in corrispondenza della mezzeria del tubo 25, in modo da trovarsi affacciata a, ed in comunicazione idraulica con (attraverso la camera anulare intermedia 29), l'ingresso 3, ed in modo da essere intercettata, in una pluralità di posizioni assiali differenti (figura 1) dalla parete mobile definita dal pistone 23. In particolare, la feritoia 32 è ricavata in senso assiale attraverso tutto lo spessore del tubo 25 per una tratto di tubo 25 compreso tra i due dischi 27; verso le proprie opposte estremità, cooperanti in battuta contro i coperchi 13 e 14, il tubo 25 è invece provvisto di rispettivi fori radiali passanti 35, in modo che le corrispondenti opposte estremità cieche (in quanto chiuse dai coperchi 13,14) del condotto 26 da esso definito risultano connesse idraulicamente, mediante le camere anulari 30 e 31 circondanti il tubo 25 sull'esterno, rispettivamente con l'uscita 4 e con l'uscita 5.

Secondo quanto ben illustrato in figure l e 2, dunque, l'elemento di regolazione 6 formato dallo stelo 21 e dal pistone 23 risulta mobile nel senso delle frecce 40 per una corsa di ampiezza prefissata, le cui posizioni estreme sono evidenziate dalle due posizioni assumibili in tali circostanze dal pistone 23, illustrate a tratteggio in figura l. In una qualsiasi posizione tra le citate due posizioni estreme di fine corsa, la parete mobile definita dal pistone 23 intercetta la feritoia 32 per suddividerla in due semiferitoie indicate con 41 e 42 in figura 2, di lunghezza ed L2 rispettivamente. Essendo il pistone 23 mobile assialmente lungo la feritoia 23, tali lunghezze delle semiferitoie 41 e 42 risultano variabili in modo inversamente proporzionale in funzione della posizione dell pistone 23; inoltre, ciascuna semiferitoia 41 e 42 risulta costantemente in comunicazione idraulica con la rispettiva camera 33 o 34 in cui il medesimo pistone 23 suddivide il condotto 26, mentre le camere 33 e 34 sono permanentemente tenute in comunicazione idraulica con le rispettive uscite (la 33 con la 4 e la 34 con la 5) dai fori 35.

In uso, dunque, un flusso 11 di liquido di una certa portata arriva nella camera 29 attraverso l'ingresso 3 e passando attraverso la feritoia 32 di lunghezza L e viene suddiviso dal pistone 23 in due flussi Ila e llb di portate proporzionali rispettivamente alle lunghezze e

delle semiferitoie 41 e 42 attraverso le quali i due flussi passano nelle camere 33 e 34 per essere poi scaricati nelle uscite 4 e 5 attraverso i fori 35 e le camere anulari 30 e 31. La somma delle due lunghezze L1 e è pari alla lunghezza L, salvo che per il termine S, pari allo spessore in senso assiale del pistone 23. Essendo le due posizioni di fine corsa del pistone 23 (illustrate a tratteggio) corrispondenti alle due opposte estremità terminali della feritoia 32, inoltre, è evidente che quando il pistone 32 è in una di tali posizioni di fine corsa esso lascia libera l'intera feritoia 32 per cui l'una delle due lunghezze e si riduce a zero, mentre l'altra assume valore pari ad L.

Di conseguenza, quando il pistone 23 è in una qualsiasi posizione intermedia tra quelle di fine corsa illustrate a tratteggio, la portata in ingresso in 3 viene suddivisa in due portate uscenti Ila e llb regolate, delle quali, per esempio, l'una può essere avviata verso un utilizzatore e l'altra ricircolata; la riduzione di sezione di passaggio causata dallo spessore S del pistone 23 è trascurabile e, pertanto, la regolazione della portata avviene sostanzialmente senza alcuna parzializzazione della sezione di passaggio e, quindi, con bassa perdita di carico, alta precisione e nessun rischio di innesco di fenomeni dinamici nel flusso di liquido. Quando, viceversa, il pistone 23 si trova in una delle due posizioni di fine corsa, tutta la portata 11 viene trasferita ad uno solo dei flussi in uscita Ila o llb, mentre l'altro viene azzerato: di conseguenza, o l'utilizzatore viene alimentato a piena portata, oppure non viene alimentato per niente, tutta la portata venendo ricircolata.

Claims (6)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo regolatore di portata, in particolare per piccole portate, comprendente un corpo a tenuta di fluido presentante un ingresso e due uscite, ed un elemento di regolazione montato scorrevole all'interno del corpo, c a r a t t e r i z z a t o dal fatto che il corpo ed il detto elemento scorrevole di regolazione portano mezzi cooperanti divisori di portata per suddividere un flusso di un fluido convogliato attraverso detto ingresso in due flussi separati, ciascuno di portata prefissata e dipendente dalla posizione assiale dell'elemento scorrevole, convogliati attraverso dette uscite.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi divisori di portata comprendono un condotto tubolare provvisto all'interno di detto corpo e presentante due opposte estremità, ciascuna connessa idraulicamente ad una rispettiva detta uscita, una parete mobile montata scorrevolmente all'interno del detto condotto tubolare per suddividerlo in due camere adiacenti di volume variabile, la detta parete mobile essendo vincolata a muoversi solidalmente al detto elemento scorrevole di regolazione, ed almeno una feritoia praticata radialmente passante attraverso una parete laterale del detto condotto tubolare, per una lunghezza prefissata e parallelamente all'asse del condotto medesimo; la detta feritoia essendo in comunicazione idraulica con detto ingresso ed essendo ricavata tra dette opposte estremità del condotto tubolare, in modo da essere intercettata, in una pluralità di posizioni assiali differenti, dalla detta parete mobile.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la detta parete mobile intercetta la detta feritoia per suddividerla in due semiferitoie, di lunghezza variabile in modo inversamente proporzionale in funzione della posizione della parete mobile, ciascuna semiferitoia essendo in comunicazione idraulica con una rispettiva detta camera di volume variabile nella quale il detto condotto tubolare è suddiviso da detta parete mobile, ciascuna detta camera di volume variabile essendo permanentemente in comunicazione idraulica con una rispettiva detta uscita.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detto corpo comprende un elemento tubolare cilindrico chiuso a tenuta di fluido, alle opposte estremità, da un primo e da un secondo coperchio; l'elemento tubolare essendo provvisto radialmente, sostanzialmente in mezzeria, di un primo bocchettone filettato definente detto ingresso e, sempre radialmente e in prossimità delle dette estremità, di un secondo ed un terzo bocchettone filettato definenti dette uscite; un primo detto coperchio portando scorrevolmente passante a tenuta di fluido uno stelo provvisto di pezzo di un pistone atto a definire detta parete mobile; e tra detti coperchi essendo montato a pacco entro detto elemento tubolare, coassiale con quest'ultimo e con il detto stelo, un tubo cilindrico definente detto condotto tubolare e provvisto di pezzo, radialmente sull'esterno, di una coppia di dischi cooperanti a tenuta di fluido con una parete laterale interna del detto elemento tubolare del corpo per creare all'interno di quest'ultimo tre camere anulari adiacenti separate tra loro a tenuta di fluido, connesse rispettivamente una al detto ingresso e le altre due alle dette uscite.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto tubo cilindrico è provvisto in senso assiale, tra detti due dischi, della detta feritoia radiale passante e, verso le proprie opposte estremità, di rispettivi fori radiali passanti; il detto pistone cooperando a scorrimento con una parete laterale interna del detto tubo cilindrico.
6. 6. Dispositivo regolatore di portata, in particolare per piccole portate, sostanzialmente come descritto e come illustrato, con ri al disegna annesso