ITTO960816A1

ITTO960816A1 - Guarnizione di tenuta a manicotto in materiale elastomero, per apparec chi idraulici.

Info

Publication number: ITTO960816A1
Authority: IT
Inventors: Francesco Knapp
Original assignee: Gevipi Ag
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1998-04-08
Also published as: CA2238515C; WO1998015467A1; CA2238515A1; EP0923493A4; EP0923493A1; JP2000502433A; IT1288732B1; TR199801031T1

Description

DESCRIZIONE

dell'Invenzione Industriale avente per titolo

GUARNIZIONE DI TENUTA A MANICOTTO IN MATERIALE ELASTOMERO,

PER APPARECCHI IDRAULICI

La presente invenzione ha per oggetto una guarnizione dì tenuta a manicotto in materiale elastomero, per apparecchi idraulici. Queste guarnizioni sono sovente denominate "delex", e sono impiegate per realizzare la tenuta tra due parti di un apparecchio idraulico, principalmente in rubinetti ed in cartucce per rubinetti. La guarnizione a manicotto viene inserita in una sede incavata in una delie due parti tra le quali deve essere stabilita la tenuta, ed è spinta elasticamente a contatto con l'altra parte, con una certa pressione. La sollecitazione elastica è sovente applicata da una molla alloggiata dentro il manicotto, ma può anche essere realizzata per mezzo di organi diversi o diversamente disposti, o grazie all’elasticità del materiale elastomero costituente il manicotto stesso. Per stabilire nei miglior modo la tenuta Idraulica, queste guarnizioni dovrebbero essere costituite da un materiale elastomero presentante una elevata cedevolezza elastica. Di regola, nelle forme note, queste guarnizioni a manicotto possono presentare trasversalmente soltanto una sezione circolare.

Le guarnizioni a manicotto note presentano gravi inconvenienti. Gii apparecchi idraulici devono, sia per ragioni tecniche che a norma di regolamenti, poter resistere a pressioni elevate, che secondo talune norme giungono a 50 bar ed anche a 120 bar. Se le guarnizioni a manicotto sono costituite da materiale elastomero assai cedevole per assicurare una perfetta tenuta, in presenza di elevate pressioni, e specialmente di colpi di pressione, esse possono deformarsi ed anche scoppiare. Ciò obbliga a realizzare tali guarnizioni con materiale elastomero relativamente rigido, che peraltro non è in grado di stabilire la tenuta nel miglior modo. Questo fenomeno si verifica anche quando le guarnizioni sono installate in condizioni operativamente statiche, ossìa quando esse devono stabilire la tenuta tra parti operativamente immobili Cuna rispetto all'altra.

Quando poi simili guarnizioni sono installate in condizioni operativamente dinamiche, vaie a dire quando esse devono stabilire la tenuta tra parti reciprocamente mobili, si verifica ancora un altro inconveniente. Quando una delle due parti tra le quali la guarnizione a manicotto stabilisce la tenuta si sposta rispetto all'altra parte, nella quale è insediata la guarnizione a manicotto, la guarnizione tende ad essere trascinata per attrito e si deforma. Se la parte mobile è un otturatore presentante delle luci di passaggio che devono essere scoperte od intercettate durante lo spostamento, la deformazione della guarnizione modifica le posizioni relative in corrispondenza delle quali le luci di passaggio vengono controllate, e se tale deformazione è eccessiva essa compromette la precisione dei funzionamento dell'otturatore e, in certi casi, pregiudica addirittura la corretta chiusura, per esempio, di un rubinetto.

È già stato proposto di irrigidire una guarnizione a manicotto inserendo nei suo interno una bussola in materiale rigido, per esempio un'adatta materia plastica. Tuttavìa questo provvedimento non si rivela sufficientemente efficace, specialmente per il fatto che la pressione può trasmettersi nell'interfaccia tra la guarnizione a manicotto e la bussola inserita, ed agire quindi sulla guarnizione stessa, causando gli inconvenienti già citati.

Uno scopo della presente invenzione è pertanto quello di realizzare una guarnizione a manicotto del tipo considerato, che sia in grado di resistere ad elevate pressioni e colpi di pressione pur essendo costituita da un materiale elastomero relativamente cedevole e quindi in grado di stabilire la tenuta nelle migliori condizioni. Un altro scopo dell'invenzione è quello di realizzare una guarnizione a manicotto del tipo considerato, che sta particolarmente adatta per un funzionamento dinamico per il fatto di non subire deformazioni eccessive quando tende ad essere trascinata per attrito dallo spostamento di una delle parti tra le quali stabilisce la tenuta. Ancora uno scopo dell'invenzione è quello di realizzare una guarnizione a manicotto del tipo considerato che, quando occorre, possa essere conformata con una sezione trasversale non circolare.

Questi scopi si raggiungono, secondo la presente invenzione, per il fatto che la guarnizione presenta una struttura composita, la quale è costituita da un materiale elastomero (il quale può anche essere notevolmente cedevole) nelle porzioni destinate a stabilire la tenuta, ed è costituita da un materiale rigido o semirigido (quale un’adatta materia plastica, oppure anche un materiale metallico) in corrispondenza di un'anima almeno parzialmente incorporata nel materiale elastomero della guarnizione.

Grazie a questa struttura composita, il materiale elastomero assume soltanto la funzione dì stabilire la tenuta idraulica, restando esonerato in modo praticamente totale dalle funzioni di resistenza meccanica della guarnizione, che sono interamente o quasi interamente affidate all'anima incorporata, la quale sopporta le sollecitazioni alle quali la guarnizione viene sottoposta, sia in condizioni statiche che in condizioni dinamiche. Ne consegue la possibilità di progettare separatamente con diversi criteri, specialmente per quanto riguarda la scelta dei materiali, le due parti della struttura della guarnizione, con la possibilità di ottenere nello stesso tempo elevate qualità di tenuta, grazie alla scelta di un elastomero sufficientemente cedevole, ed elevate qualità di resistenza alle deformazioni, grazie alla scelta di forme e composizioni adeguate dell’anima.

Preferibilmente detta anima incorporata nel materiale elastomero è provvista di mezzi di ancoraggio, suscettibili di solidarizzare in modo sicuro il materiale elastomero all'anima stessa.

In particolare, detta anima può vantaggiosamente essere costituita da una porzione estendentesi assialmente, avente una sezione trasversale sostanzialmente corrispondente a quella della guarnizione, dalla quale si dipartono dei tratti di flangia che si estendono almeno in parte più o meno radialmente nel materiale elastomero.

La guarnizione secondo l'invenzione è preferibilmente realizzata iniettando un materiale elastomero allo stato fluido in uno stampo in modo da incorporare un’anima rigida o semirigida, e procedendo successivamente alia reticolazione del materiale elastomero costituente la guarnizione.

A differenza dalle guarnizioni a manicotto note, la guarnizione secondo l’invenzione non è limitata dalla necessità di presentare una sezione trasversale circolare. La guarnizione può invece discostarsi anche notevolmente da tale forma abituale, a condizione, naturalmente, che ia sede nella quale essa deve essere inserita presenti una forma corrispondente. Diviene però anche possibile assegnare forme differenti alla porzione della guarnizione che è insediata in una sede di una delle due parti tra le quali deve essere stabilita la tenuta, ed alla porzione della guarnizione che effettua la tenuta rispetto all'altra di dette due parti.

Queste ed altre caratteristiche, scopi e vantaggi dell'oggetto della presente invenzione appariranno piu chiaramente dalla seguente descrizione di alcune forme di realizzazione, costituenti degli esempi non limitativi, con riferimento al disegno allegato, nel quale:

Fig. 1 illustra schematicamente in grande scala ed in sezione assiale un esempio di come una guarnizione secondo la tecnica nota può essere deformata da uria elevata pressione interna;

Fig. 2 illustra analogamente un primo esempio di realizzazione di guarnizione conforme alla presente invenzione; e

Fig. 3 illustra analogamente un secondo esempio di realizzazione di guarnizione conforme alia presente invenzione.

La guarnizione di tipo noto rappresentata nella figura 1 è destinata a stabilire una tenuta tra una prima parte 1 (per esempio il fondo di un rubinetto o di una cartuccia per rubinetto) ed una seconda parte 4 (per esempio una piastrina fissa di controllo del flusso), in corrispondenza di rispettivi passaggi 2 e 5. La prima parte 1 presenta a tale scopo una sede incavata 3 nella quale é inserita la guarnizione. Questa guarnizione comprende un corpo 6 in materiale elastomero, dotato di rilievi periferici esterni per fare tenuta nella sede 3 della prima parte 1 , e formante alia sua estremità superiore una testa 7 destinata a fare tenuta contro la superficie inferiore della seconda parte 4. Una molla β è alloggiata dentro il corpo 6 della guarnizione ed agisce tra il fondo della sede 3 e la testa 8 della guarnizione in modo da spingere quesi’ultima a contatto con la seconda parte 4 sotto una certa pressione, adeguata per stabilire la tenuta.

Quando attraverso i passaggi 2 e 5 viene trasmessa all'interno del corpo 6 della guarnizione una elevata pressione, la testa 7 di essa tende ad essere spinta verso l'esterno nello spazio che separa le due parti 1 e 4, deformandosi come è rappresentato in 7 A nella parte sinistra della figura 1. Questa deformazione può essere permanente e pregiudicare definitivamente il funzionamento della guarnizione. Ne discendono gli inconvenienti citati, che l'invenzione tende a prevenire.

Nelle figure 2 e 3 sono rappresentate due forme di realizzazione di guarnizioni a manicotto secondo l'invenzione. In queste figure, le parti corrispondenti a quelle della figura 1 sono designate dagli stessi riferimenti numerici, e non saranno ulteriormente descritte.

La guarnizione secondo la figura 2 comprende un corpo in materiale elastomero 9 con rilievi periferici per la tenuta nella sede 3 della prima parte 1, ed una testa 10 destinata a fare tenuta contro la superficie inferiore della seconda parte 4. Nel materiale elastomero costituente il corpo 9 e la testa 10 è almeno parzialmente incorporata un'anima in materiale rigido, costituita da una porzione 11 che si estende assialmente lungo il corpo 9 con una sezione trasversale sostanzialmente corrispondente a quella della guarnizione a manicotto, e da tratti di flangia superiori 12 che si estendono nell'interno della testa 10 della guarnizione. Come si comprende, la presenza di quest'anima, indissolubilmente legata al corpo 9-10 in materiale elastomero, impedisce positivamente la deformazione di esso, e segnatamente della testa 10, anche in presenza di elevate pressioni trasmesse attraverso i passaggi 2 e 5 all'interno del corpo 9. Una scelta opportuna della forma dell'anima 11-12 e del materiale che la costituisce permette di portare la resistenza delia guarnizione alle pressioni a qualunque valore elevato che può essere richiesto per ragioni tecniche o regolamentari.

Preferibilmente, come mostra la figura 2, la porzione 11 dell'anima si estende anche inferiormente a formare tratti di flangia 13 che limitano inferiormente il corpo 9 in materiale elastomero, contribuendo alla sua stabilità.

Nella forma di realizzazione secondo la figura 3, la porzione 11 dell'anima presenta ancora i tratti di flangia superiori 12 incorporati nella testa 10 della guarnizione, i quali come si vede possono essere rivolti verso l'esterno, anziché verso l’interno come secondo la figura 2; essi potrebbero peraltro essere previsti da entrambi i lati della porzione 11 , cioè sia verso l'interno che verso l'esterno. Questa disposizione è rappresentata per altri tratti di flangia 14 che, in questo caso, sono disposti in corrispondenza della superficie inferiore delia testa 10, ed hanno anche la funzione di provvedere una superficie rìgida di appoggio per la molla 8. È chiaro che le flange 13 secondo la figura 2 e 14 secondo la figura 3 potrebbero anche coesistere.

I tratti di flangia 12, 13 e 14 possono estendersi in modo continuo tutt'attorno alla porzione 11 del'anima, per conferire a quest'ultima la maggior resistenza alle sollecitazioni radiali. Alternativamente i tratti di flangia possono anche essere interrotti oppure forati per assicurare un più perfetto ancoraggio dell’anima rispetto al materiale elastomero. Allo stesso scopo, anche la porzione 11 pud presentare delle perforazioni.

L’invenzione prevede che la guarnizione a manicotto sia preferibilmente realizzata iniettando un materiale elastomero allo stato fluido, destinato a formare il corpo 9 e la testa 10, in uno stampo contenente un'anima 11 ed eventualmente 12-13-14 dì materiale rigido o semirigido, e procedendo successivamente alla reticolazione del materiale elastomero costituente la guarnizione. Questo procedimento permette di realizzare agevolmente le guarnizioni composite secondo l'invenzione, che altrimenti non sarebbero di facile realizzazione. Il procedimento viene facilitato se si prevede (come nelle forme di realizzazione rappresentate) che l'anima incorporata resti in parte scoperta verso l'interno, perché ciò permette di creare facilmente nello stampo degli efficaci sopporti per le anime da incorporare ne! materiale elastomero.

Nelle figure 2 e 3 si è supposto che la guarnizione secondo l’invenzione sia spinta nelle condizioni di lavoro da una molla 8 alloggiata nel corpo 9, come è il caso più frequente. Tuttavia la molla 8 può essere diversamente disposta oppure essa può essere sostituita da qualunque altro mezzo elastico. In particolare, può essere prevista una porzione inferiore del corpo 9, eventualmente estendentesi oltre l'estremità dell'anima 11 , predisposta per appoggiare contro il fondo della sede 3 e per esercitare la spinta elastica richiesta dalla guarnizione.

In considerazione della grande resistenza che può essere assegnata alla guarnizione a manicotto secondo l'invenzione, questa non è limitata ad una sezione trasversale circolare, come d'abitudine, e può discostarsi più o meno da questa forma, inserendosi in una sede 3 corrispondente. In particolare, diviene possibile assegnare alla testa 10 della guarnizione una forma più o meno differente da quella del corpo 9.

Si deve intendere che l'invenzione non è limitata alle forme di realizzazione descritte ed illustrate come esempi. Parecchie modificazioni sono alla portata del tecnico del ramo, ed alcune di esse sono state descritte. Queste ed altre modificazioni ed ogni sostituzione con equivalenti tecnici possono essere apportate a quanto descritto ed illustrato, senza per questo dipartirsi dall'ambito dell'invenzione e dalla portata del presente brevetto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Guarnizione di tenuta a manicotto in materiale elastomero, per un apparecchio idraulico, destinata ad essere inserita in una sede incavata in una di due parti tra le quali deve essere stabilita una tenuta, e ad essere spinta elasticamente a contatto con l'altra parte, caratterizzata dal fatto che la guarnizione presenta una struttura composita, la quale è costituita da un materiale elastomero nelle porzioni destinate a stabilire la tenuta, ed è costituita da un materiale rigido o semirigido in corrispondenza di un’anima almeno parzialmente incorporata nel materiale elastomero della guarnizione.
2 . Guarnizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dai fatto che i) materiale elastomero che la costituisce presenta notevole cedevolezza.
3 . Guarnizione secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che il materiale costituente la sua anima è una materia plastica oppure un materiale metallico.
4 . Guarnizione secondo la rivendicazione 1 . caratterizzata dal fatto che detta anima incorporata nel materiale elastomero è provvista di mezzi di ancoraggio, suscettibili di solidarizzare in modo sicuro il materiale elastomero all'anima stessa.
5 . Guarnizione secondo la rivendicazione 4, caratteri zzata dal fatto che detta anima è costituita da una porzione estendetesi assialmente, avente una sezione trasversale sostanzialmente corrispondente a quella della guarnizione, dalia quale si dipartono dei tratti di flangia che si estendono almeno in parte più o meno radialmente nel materiale elastomero.
6 . Guarnizione secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti tratti di flangia si estendono in modo continuo tutt’attorno alla porzione estendentesi assialmente dell'anima.
7 . Guarnizione secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti tratti di flangia sono interrotti o/e forati.
8 . Guarnizione secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che fa porzione dell'anima estendentesi assialmente presenta delle perforazioni.
9 . Guarnizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dai fatto che é realizzata iniettando un materiale elastomero allo stato fluido in uno stampo in modo da incorporare un'anima rigida o semirigida, e procedendo successivamente alia reticolazione del materiale elastomero costituente la guarnizione.
10 , Guarnizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che presenta una sezione trasversale non circolare.
11 . Guarnizione secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che la porzione della guarnizione che è destinata ad essere insediata in una sede di una delle due parti tra le quali deve essere stabilita la tenuta ha una forma differente da quella della porzione della guarnizione che deve effettuare la tenuta rispetto all'altra di dette due parti,
12 . Guarnizione di tenuta a manicotto in materiate elastomero, per apparecchi idraulici, caratterizzata dalle particolarità, disposizioni, funzionamento e metodo di produzione, quali appaiono dalla descrizione sopraestesa e dai disegno annesso, o sostituiti da loro equivalenti tecnici, presi nel loro insieme, ne/le loro varie combinazioni o separatamente.