ITTO990027A1 - Valvola a due vie. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Valvola a due vie"

TESTO DELTA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce al campo delle valvole a due vie, del tipo comprendente un corpo definente un'apertura di ingresso ed un'apertura di uscita del fluido, e una cavità interna comunicante con dette aperture, ed un otturatore mobile nel corpo e cooperante con una sede di valvola definita all'interno della suddetta cavità per controllare la comunicazione fra detta apertura di ingresso e detta apertura di uscita.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare una valvola a due vie che sia in grado di operare anche in presenza di differenziali di pressione elevati e che ciò nonostante risulti di ingombro molto ridotto e comporti un basso consumo di energia.

In vista di raggiungere tale scopo, l'invenzione ha per oggetto una valvola a due vie del tipo sopra indicato, caratterizzato dal fatto che la suddetta sede di valvola è definita da un elemento a cestello fissato entro la cavità del corpo, avente un cerchio connesso tramite una pluralità di razze ad un elemento di fondo, dal fatto che detto otturatore comprende uno stantuffo tubolare disposto all'interno di detto elemento a cestello ed avente una superficie di estremità atta a cooperare con una prima sede di valvola definita da detto elemento di fondo, l'estremità opposta dello stantuffo tubolare avendo una flangia circonferenziale atta a cooperare con una seconda sede di valvola, definita da una superficie anulare del suddetto cerchio, e dal fatto che detto attuatore è guidato rispetto al corpo della valvola mediante una membrana 34 di tenuta che è atta a contribuire al bilanciamento delle forze agenti sull'otturatore, permettendo il richiamo dell'otturatore verso una condizione di apertura della valvola.

In una forma preferita di attuazione, il suddetto otturatore mobile comprende uno stelo tubolare disposto concentricamente all'interno dello stantuffo tubolare e connesso ad esso mediante una pluralità di razze, mezzi elastici essendo interposti fra detto stelo e detto elemento di fondo del cestello, tendenti a mantenere l'otturatore in una posizione di apertura della comunicazione fra l'apertura di ingresso e l'apertura di uscita della valvola, detta membrana 34 avendo una parte centrale connessa operativamente allo stelo 27 e il suo bordo periferico fissato al corpo della valvola.

La suddetta membrana permette di raggiungere un triplice risultato: realizza una tenuta perfetta, non ha attriti dovuti a parti in strisciamento (per cui la valvola non è soggetta al rischio di un bloccaggio dovuto a depositi calcarei o impurità presenti nel fluido) o di ossidazione, i bassi attriti migliorano l'isteresi e quindi migliorano la capacità di controllo. Infine, la membrana contribuisce al bilanciamento delle forze agenti sull'otturatore, in quanto tende a richiamare quest 'ultimo verso la condizione aperta per effetto della pressione del fluido agente su di essa.

I mezzi attuatori predisposti per il comando dell'otturatore possono essere di vario tipo. In una prima soluzione, essi sono costituiti da un solenoide proporzionale a controllo elettronico. La particolare geometria della valvola secondo l'invenzione consente di comandare l'otturatore della valvola, anche in presenza di differenziali di pressione elevati (ad esempio nell'ordine di un bar) con forze relativamente basse, il che permette di usare un solenoide di ingombro ridotto e con ridotto assorbimerito di energia elettrica. Alternativamente, l'otturatore può essere comandato mediante mezzi pneumatici o mediante un attuatore a depressione, soprattutto nel caso di applicazione ad un motore di autoveicolo.

La valvola secondo l'invenzione si presta ad essere utilizzato in svariati campi. Una possibile applicazione prevista è quella dei circuiti di raffreddamente per motori di autoveicolo.

E' possibile pure utilizzare mezzi attuatori del tipo includente elementi di lega metallica a memoria di forma, di qualsiasi conformazione, che si deformano a seguito di un riscaldamento provocato per effetto Joule, mediante alimentazione attraverso di essi di una corrente elettrica.

Secondo un'ulteriore caratteristica della forma preferita di attuazione, il suddetto stelo dell'otturatore mobile è connesso al corpo della valvola mediante una membrana deformabile.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi forniti, a puro titolo di esempio non limitativo, in cui: la figura X è una vista in sezione di una forma di attuazione della valvola secondo l'invenzione, in una prima condizione operativa,

la figura 2 illustra la sezione della figura 1 in una seconda condizione operativa, e

la figura 3 è una vista prospettica esplosa della valvola delle figure 1, 2.

Nei disegni, il numero di riferimento 1 indica nel suo insieme una valvola a due vie comandata mediante un attuatore elettromagnetico 2 a controllo elettronico, di tipo proporzionale, ossia del tipo atto ad effettuare una regolazione che è funzione della corrente elettrica alimentata all'attuatore. I dettagli costruttivi dell'attuatore 2 non sono qui illustrati in quanto tale attuatore è di un qualunque tipo noto ed in quanto esso non rientra, preso a se stante, nell’ambito dell'invenzione. Fondamentalmente , l'attuatore 2 comprende un involucro 3 entro cui è spostabile a seguito dell'attivazione di un solenoide un elemento mobile connesso ad uno stantuffo 4 disposto all'esterno dell'involucro 3. L'eccitazione del solenoide dell'attuatore 2 provoca un abbassamento (con riferimento alle figure 1, 2) dello stantuffo 4 dalla posizione sollevata illustrata nella figura 2, corrispondente alla condizione diseccitata del solenoide, alla posizione abbassata illustrata nella figura 1. Come risulterà evidente dalla descrizione che segue, la valvola secondo l'invenzione è del tipo fail-safe, cioè si mantiene in una condizione aperta (figura 2) quando il solenoide dell'attuatore 2 è diseccitato.

Il numero di riferimento 5 indica nel suo insieme il corpo della valvola secondo l'invenzione. Come visibile chiaramente nella figura 3, nell'esempio di attuazione illustrato il corpo 5 include un primo elemento cilindrico 6 presentante una cavità interna 7 comunicante con un foro radiale 8 entro cui è montato un raccordo di ingresso 9, definente l'apertura di ingresso 10 del fluido nella valvola (vedere anche le frecce nelle figure 1, 2 che indicano la direzione di flusso del fluido attraverso la valvola).

Il corpo 5 della valvola include una secondo elemento 11 avente nell’esempio illustrato una conformazione cilindrica ad imbuto, che presenta alla sua estremità di diametro maggiore una flangia circonferenziale 12 che è serrata in contatto con l’elemento 6 mediante un anello di bloccaggio 13 che è avvitato all'elemento 6 mediante viti (non illustrate) che impegnano fori 13a, 6a predisposti rispettivamente nell'anello 13 e nell'elemento 6 (vedere figura 3). Il collo di estremità dell'elemento ad imbuto 11 costituisce un raccordo 14 definente un’apertura di uscita 15. La cavità interna dell'elemento ad imbuto 11 costituisce cosi un'estensione della cavità 7 definita dall'elemento 6.

All'interno del corpo 5 è fissato un elemento a cestello 16, includente un cerchio 17 che è bloccato fra uno spallamento 18 dell'elemento 6 ed uno spallamento 19 dell'elemento 11. Il cerchio 17 è connesso tramite una pluralità di razze 20 ad un elemento di fondo 21 assialmente distanziato dal cerchio 17. L’elemento 21 ha una superficie inferiore 22 conformata ad ogiva, per consentire il flusso regolare del fluido verso il raccordo di uscita 15, ed una superficie anulare superiore 23 destinata a costituire una prima sede di valvola.

La valvola secondo l’invenzione comprende un otturatore 24, includente uno stantuffo tubolare 25 connesso mediante razze 26 ad uno stelo tubolare 27 disposto concentricamente all'interno dello stantuffo 25 e sporgente da un'estremità di quest’ultimo.

Lo stantuffo 25 dell'otturatore 24 presenta una superficie di estremità inferiore 28 cooperante con la prima sede di valvola definita dalla superficie anulare 23. All'estremità opposta, lo stantuffo tubolare 25 presenta una flangia 29 che coopera con la sua superficie inferiore (con riferimento alla figura 1) con una seconda sede di valvola definita da una superficie anulare di battuta 30 del cerchio 17.

L'elemento di fondo 21 del cestello 25 presenta un perno superiore di guida 31 sopra il quale è montato scorrevole lo stelo tubolare 27. Una molla elicoidale 32 è interposta tra la superficie di estremità del perno di guida 31 e un elemento 33 fissato in modo regolabile all'interno dello stelo tubolare 27, al fine di richiamare l'otturatore 24 verso la posizione sollevata illustrata nella figura 2, in cui la superficie di estremità 28 dello stantuffo 25 è distanziata dalla prima sede di valvola 23, e la flangia superiore 29 dello stantuffo 25 è distanziata dalla seconda sede di valvola 32, per cui la valvola si trova nella condizione aperta illustrata nella figura 2. In tale condizione aperta, il fluido può entrare nella cavità interna 7 della valvola attraverso il raccordo di ingresso 10 e fuoriuscire dal raccordo di uscita 15 dopo essere fluito sia all'interno, sia all'esterno dello stantuffo tubolare 25.

Come risulta evidente nella figura 2, nella condizione completamente aperta illustrata nella figura 2 od in ogni ulteriore condizione intermedia fra la condizione completamente aperta e la condizione completamente chiusa illustrata nella figura 1, in cui la valvola può essere disposta controllando conseguentemente 1'attuatore 2, lo stantuffo 25 è sottoposto alla pressione del fluido sia sulla sua superficie di estremità superiore (con riferimento alle figure 1, 2), sia in corrispondenza della sua superficie di estremità inferiore, sia in corrispondenza della superficie anulare inferiore della flangia superiore 29. Grazie a tale caratteristica, anche quando si è in presenza di differenziali di pressione elevati fra ingresso ed uscita, ad esempio nell'ordine di un bar, l'otturatore può essere comandato con forze relativamente modeste, il che consente di adottare un attuatore 2 a solenoide di dimensioni molto ridotte, con un consumo di corrente altrettanto ridotto .

Secondo un’ulteriore caratteristica dell'invenzione, al fine di garantire la tenuta ermetica della cavità 7 sul lato dell'attuatore 2, l'estremità superiore dello stelo 27 è connessa alla parte centrale di una membrana deformabile 34, costituita di materiale elastomero, che presenta il suo bordo periferico incastrato fra l'elemento 6 del corpo della valvola e l’involucro dell'attuatore 2, e la parte centrale mobile con lo stantuffo 4 comandato dall'attuatore 2. La figura 2 illustra la membrana nella condizione di riposo, corrispondente alla condizione aperta della valvola, mentre la figura 1 illustra la membrana 34 nella configurazione corrispondente alla chiusura della valvola.

Naturalmente, i mezzi attuatori 2 a solenoide possono essere sostituiti da qualsiasi altro tipo di attuatore, ad esempio un attuatore pneumatico con regolatore di pressione o un attuatore a depressione. E' anche possibile utilizzare elementi attuatori del tipo costituito da una lega metallica a memoria di forma che sono in grado di deformarsi a seguito di un riscaldamento, ad esempio ottenuto per effetto Joule, facendo percorrere l'elemento da corrente elettrica. Nel caso di tale forma di attuazione, l'attuatore deve essere preferibilmente disposto in una zona ventilata, al fine di permettere il rapido raffreddamento dell'elemento a memoria di forma al cessare dell'impulso di corrente elettrica.

La valvola secondo l'invenzione è utilizzabile in svariate applicazioni, ad esempio in circuiti di raffreddamento di motori di autoveicoli, ed è caratterizzata da una bassa perdita di carico e da una ridotta corsa di apertura dell'otturatore, derivante dalla elevata area di passaggio del fluido .

I materiali scelti per realizzare i vari elementi della valvola possono essere qualsiasi, in particolare materiali metallici o termoplastici.

La predisposizione della membrana 34 consente di raggiungere i risultati che sono stati sopra menzionati .

Naturalmente, fermo restando al principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola a due vie, comprendente: - un corpo (5) definente un'apertura di ingresso (10) ed un'apertura di uscita (15) del fluido, ed una cavità interna (7) comunicante con dette aperture (10, 15), e - un otturatore (24) mobile nel corpo (5) e cooperante con una sede di valvola (23, 32) per controllare la comunicazione fra detta apertura di ingresso (10) e detta apertura di uscita (15), caratterizzata dal fatto che detta sede di valvola è definita da un elemento a cestello (25) fissato entro la cavità (7) del corpo (5), avente un cerchio (17) connesso tramite una pluralità di razze (20) ad un elemento di fondo (21), dal fatto che detto otturatore (24) comprende uno stantuffo tubolare (25) disposto all'interno di detto elemento a cestello (16) ed avente una superficie di estremità (28) atta a cooperare con una prima sede di valvola (23) definita da detto elemento di fondo (21), l'estremità opposta dello stantuffo tubolare (25) avendo una flangia circonferenziale (29) atta a cooperare con una seconda sede di valvola (30), definita da una superficie anulare di detto cerchio (17), e dal fatto che detto attuatore è guidato rispetto al corpo della valvola mediante una membrana (34) di tenuta che è atta a contribuire al bilanciamento delle forze agenti sull'otturatore, permettendo il richiamo dell'otturatore (24) verso una condizione di apertura della valvola.
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto otturatore (24) comprende uno stelo (27) tubolare disposto concentricamente all'interno dello stantuffo tubolare (25) e connesso ad esso da una pluralità di razze (26), mezzi elastici (32) essendo interposti fra detto stelo (27) e l'elemento di fondo (21) dell'elemento a cestello (16), per richiamare l'otturatore (24) verso una posizione corrispondente all'apertura della valvola, detta membrana (34) avendo una parte centrale connessa operativamente allo stelo (27) e il suo bordo periferico fissato al corpo della valvola.
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il corpo (5) della valvola è connesso ad un attuatore (2) per il comando di un otturatore (24).
4. 4. Valvola secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto attuatore (2) è costituito da un solenoide a controllo elettronico di tipo proporzionale.
5. 5. Valvola secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il suddetto attuatore (2) è un attuatore pneumatico.
6. 6. Valvola secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il suddetto attuatore (2) è un attuatore a depressione.
7. 7. Valvola secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il suddetto attuatore (2) include un elemento costituito da una lega metallica a memoria di forma suscettibile di deformarsi a seguito di un riscaldamento ottenuto per effetto Joule facendo percorrere il suddetto elemento da corrente elettrica. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.