IT201600082433A1

IT201600082433A1 - Sensore di pressione per fluidi.

Info

Publication number: IT201600082433A1
Application number: IT102016000082433A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Marone
Original assignee: Elbi Int Spa
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2018-02-04
Also published as: EP3279915A1; EP3279915B1

Description

TITOLO: "Sensore di pressione per fluidi"

DESCRIZIONE

Settore tecnico

La presente invenzione si riferisce ad un sensore di pressione per fluidi, che può ad esempio essere applicato ad un elettrodomestico.

Sfondo tecnologico

Secondo l'arte nota, gli interruttori o microinterruttori associati a sensori di pressione hanno una commutazione tra le due posizioni (ad esempio "ON/OFF") molto precisa che avviene generalmente nell'ordine di decimi di millimetro e per alcune versioni addirittura in centesimi di millimetro.

Tuttavia una tale tipologia di dispositivi soffre di alcuni inconvenienti.

Un inconveniente è dato dal fatto che tale precisione di commutazione rappresenta un problema per l'utilizzo degli interruttori o microinterruttori per i sensori di pressione, in quanto la differenza fra le posizioni di ON e di OFF molto stretta genererebbe un'alternanza eccessivamente frequente tra le due posizioni di commutazione. Tale situazione può portare ad un'usura precoce dei contatti con conseguente aumento del rischio di incendio delle componenti del sensore.

Sintesi dell'invenzione

Uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sensore di pressione per fluidi in grado di risolvere questo ed altri inconvenienti della tecnica nota, e che nel contempo possa essere prodotto in modo semplice ed economico.

Secondo la presente invenzione, questo ed altri scopi vengono raggiunti mediante un sensore di pressione per fluidi realizzato secondo l'annessa rivendicazione indipendente.

Uno scopo della presente invenzione è realizzare un sensore di pressione per fluidi capace di ridurre l'alternanza eccessivamente frequente tra le due posizioni di commutazione.

E' da intendersi che le annesse rivendicazioni costituiscono parte integrante degli insegnamenti tecnici qui forniti nella descrizione dettagliata che segue in merito alla presente invenzione. In particolare, nelle annesse rivendicazioni dipendenti sono definite alcune forme di realizzazione preferite della presente invenzione che includono caratteristiche tecniche opzionali.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui: - la figura 1 è una sezione di un sensore di pressione realizzato secondo una prima forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione;

- la figura 2 è una sezione di un sensore di pressione realizzato secondo una seconda forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione;

- la figura 3 è una sezione di un sensore di pressione realizzato secondo una terza forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione;

- la figura 4 è una sezione di un sensore di pressione realizzato secondo una quarta forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione;

- la figura 5 è un grafico comparativo tra un sensore di arte nota ed uno realizzato in accordo con la presente invenzione.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Il sensore di pressione per fluidi, che può essere applicato ad esempio ad un elettrodomestico quale una macchina lavatrice o lavastoviglie, comprende:

- una cavità 2 atta ad accogliere un fluido, la cavità 2 essendo definita da un corpo 4 e da una membrana 6 deformabile dalla pressione del fluido,

- un interruttore 8 comprendente una porzione mobile 10 commutabile tra una prima posizione ed una seconda posizione, in cui la deformazione della membrana 6 determina il posizionamento della porzione mobile 10 nella prima posizione o nella seconda posizione,

- un mezzo elastico 12 configurato per agire sulla membrana 6 e sulla porzione mobile 10 al fine di influenzare la commutazione della porzione mobile 10 tra la prima posizione e la seconda posizione.

Ad esempio, l'interruttore 8 può essere un microinterruttore (anche denominato in lingua inglese come micro-switeh) .

Quindi, la pressione del fluido determina la deformazione della membrana 6 e conseguentemente la commutazione della porzione mobile 10 nella prima o seconda posizione. Nell'esempio, l'aumento della pressione del fluido causa una flessione della membrana 6 verso l'alto. A titolo di esempio, il fluido può essere un liquido, quale acqua od una miscela d'acqua, od un gas. L'interruttore 8 ed il corpo 4 possono essere mutuamente fissati, eventualmente in modo removibile, tramite mezzi di fissaggio di per sé noti, quali viti, bulloni, staffe, od ulteriori mezzi di montaggio. In risposta al rilevamento del sensore, 1 'elettrodomestico è atto ad eseguire predeterminati comandi, come ad esempio eseguire alcune funzioni o fornire un segnale all'utente.

Il mezzo elastico 12 è convenientemente una molla, ad esempio una molla elicoidale; tuttavia, è possibile applicare ulteriori mezzi elastici o molle di per sé noti. In particolare, la porzione mobile 10 è in grado di traslare tra la prima e la seconda posizione. In particolare, la porzione mobile 10 raffigurata nelle figure può traslare verticalmente. Ad esempio, nella prima posizione la porzione mobile 10 è in posizione abbassata, e nella seconda posizione la porzione mobile 10 è in posizione sollevata. Preferibilmente, la porzione mobile 10 è configurata per scattare nel passaggio tra la prima e la seconda posizione. La porzione mobile 10 è mobile rispetto ad un corpo principale dell'interruttore 8, quale un involucro esterno. Negli esempi illustrati, il mezzo elastico 12 è coassiale all'asse di scorrimento della porzione mobile 10, tale asse di scorrimento essendo in particolare verticale.

Con riferimento alle varianti delle figure 1 e 3, il mezzo elastico 12 è interposto tra la porzione mobile 10 e la membrana 6. In particolare, in figura 1, il mezzo elastico 12 è configurato per entrare in contatto con la porzione mobile 10 e con la membrana 6. Ai fini della presente descrizione, un oggetto definito "interposto" tra due elementi non esclude necessariamente la presenza di ulteriori oggetti presenti tra i due elementi, e non indica necessariamente che l'oggetto debba essere in contatto con uno dei due elementi.

Con riferimento alla variante di figura 2, il mezzo elastico 12 è collocato nella cavità 2. La membrana 6 è interposta tra la porzione mobile 10 ed il mezzo elastico 12. In particolare, la membrana 6 è configurata per entrare in contatto con la porzione mobile 10 ed il mezzo elastico 12. Opzionalmente, vi è una superficie di appoggio 13 collocata tra la membrana 6 e l'interruttore 8. Essa 13 è utile per limitare la corsa della membrana 6 verso l'interruttore 8. La superficie di appoggio 13 può essere montata all'interruttore 8. La superficie di appoggio 13 è preferibilmente di forma sostanzialmente planare.

Preferibilmente, il sensore comprende mezzi di regolazione per regolare l'intensità della forza meccanica esercitata dal mezzo elastico 12. In particolare, i mezzi di regolazione includono un elemento scorrevole, quale una vite 14 o grano, azionabile da un utente. Tale elemento scorrevole è configurato per comprimere o distendere il mezzo elastico 12, in particolare la molla. Negli esempi illustrati, la vite 14 è raffigurata in battuta contro la molla. È quindi possibile effettuare una regolazione del "pre-carico" del mezzo elastico 12, in particolare della molla. In figura 2, il grano o vite 14 è collocato nella cavità 2 ed agisce contro il mezzo elastico 12 che è anch'esso nella cavità 2. Negli esempi illustrati, la vite 14 o grano, tramite l'avvitamento, è suscettibile di traslare verticalmente per regolare l'intensità della forza meccanica esercitata dal mezzo elastico 12, in particolare per comprimere o distendere la molla.

Opzionalmente, vi è un elemento di appoggio 16 interposto tra la membrana 6 ed il mezzo elastico 12 (in particolare, configurato per entrare in contatto con essi) per distribuire la forza esercitata dal mezzo elastico 12 su una superficie della membrana 6. L'elemento di appoggio 16 può essere ad esempio una lamina, un dischetto, una piastra, una superficie conica o tronco-conica, etc.

Convenientemente, nella cavità 2 vi è una struttura di guida 18 per guidare il moto della vite 14, che in particolare è atto a traslare verticalmente, consentendo il passaggio del fluido da e verso la cavità 2.

Con riferimento alla variante di figura 3, il mezzo elastico 12 è in contatto con la porzione mobile 10 e con l'elemento di appoggio 16. L'elemento di regolazione, in particolare la vite 14 o grano, è nella cavità 2. Quindi, la membrana 6 è in contatto superiormente con l'elemento di appoggio 16 ed inferiormente con l'elemento di regolazione.

In accordo ad una particolare variante, vi è un secondo mezzo elastico 20 (preferibilmente una molla, ad esempio una molla elicoidale) configurato per agire sulla membrana 6. Il secondo mezzo elastico 20 è preferibilmente interposto tra l'interruttore 8 e la membrana 6. Convenientemente, il secondo mezzo elastico 20 è coassiale al mezzo elastico 12. Con riferimento particolare alla figura 3, il secondo mezzo elastico 20 è in contatto con l'elemento di appoggio 16; in alternativa, il secondo mezzo elastico 20 poggia direttamente sulla membrana 6. In generale, il secondo mezzo elastico 20 è interposto tra la membrana 6 e la superficie di supporto 13. Preferibilmente, il secondo mezzo elastico 20 è in contatto inoltre con la superficie di appoggio 13. Almeno un elemento di regolazione 22, preferibilmente una coppia di elementi di regolazione 22, è atto a regolare la distanza tra la superficie di appoggio 13 e l'interruttore 8. L'elemento di regolazione mobile 22, che è preferibilmente una vite di taratura, è scorrevole (in particolare verticalmente) in un'assieme di guida 24, il quale 24 può eventualmente essere montato all'interruttore 8. Tramite l'elemento di regolazione 22 è possibile definire una pressione di commutazione della porzione mobile 10 tra la prima e la seconda posizione. In questo modo, è possibile fornire un'ulteriore possibilità per regolare il comportamento della commutazione, conferendo particolare versatilità al sensore di pressione.

Con riferimento alla variante di figura 4, è presente una pluralità di (in particolare, una coppia di) interruttori 8, ciascun interruttore 8 avendo una sua porzione mobile 10. Le due porzioni mobili 10 sono atte a scorrere parallelamente, in particolare verticalmente. La deformazione della membrana 6 determina il posizionamento delle due porzioni mobili 10 nella prima posizione o nella seconda posizione. Tra la membrana 6 e le due porzioni mobili 10 è interposto l'elemento di appoggio 16, che nell'esempio sostiene il mezzo elastico 12. In particolare, il mezzo elastico 12 è sostanzialmente una lamina, in particolare una lamina ondulata. Convenientemente, uno degli interruttori 8 è ridondante e funge da interruttore di sicurezza. Nel dettaglio, si osserva che la membrana 6 è fissata al corpo 4 tramite l'inserimento di un'estremità 6a della membrana 6 in un recesso 4a del corpo 4. L'estremità 6a è pizzicata o premuta nel recesso 4a, permettendo di rimuovere, quando necessario, la membrana 6 dal corpo 4. Nell'esempio illustrato vi è il mezzo elastico 12 agente sulle porzioni mobili 10 per influenzare le posizioni di commutazione delle porzioni mobili 10.

Il mezzo elastico 12 è interposto tra le porzioni mobili 10 e la membrana 6, in particolare tra le porzioni mobili 10 e l'elemento di appoggio 16. Nel particolare esempio illustrato, il mezzo elastico 12 è una lamina o placca deformabile elasticamente. All'aumentare della pressione del fluido nella camera 2, la membrana 6 si deforma sollevando l'elemento di appoggio 16; tale elemento di appoggio 16 tocca la placca portandola in battuta contro le porzioni mobili 10 per sollevare le porzioni mobili 10 e portarle verso una delle due posizioni di commutazione. Nell'esempio, una porzione centrale della lamina (mezzo elastico 12) poggia su una porzione centrale, in particolare a forma di cuspide, dell'elemento di appoggio 16. Tale lamina ha due porzioni laterali che sono atte ad andare in battuta, o ad agire, contro le due porzioni mobili 10. In particolare, le porzioni laterali della lamina sono curve e sono atte ad appoggiarsi su rispettive cuspidi laterali dell'elemento di appoggio 16.

Convenientemente, vi è il secondo mezzo elastico 20 configurato per agire sulla membrana 6, che 20 in particolare è collocato in posizione sostanzialmente centrale tra i due interruttori 8. Nell'esempio, il secondo mezzo elastico 20 poggia sull'elemento di appoggio 16, od eventualmente sulla lamina (mezzo elastico 12). Il secondo mezzo elastico 20 è preferibilmente una molla, ad esempio elicoidale. Tale secondo mezzo elastico 20 è atto a variare la soglia di pressione dell'interruttore 8 agendo sulla membrana 6. Opzionalmente, il secondo mezzo elastico 20 ha rispettivi mezzi di regolazione azionabili da un utente, quali una vite 15, per regolare l'intensità della forza esercitata sulla membrana 6.

Preferibilmente, vi è un involucro 28 alloggiante i due interruttori 8, e che è montato al corpo 4. L'involucro 28 ed il corpo 4 sono montati in maniera removibile, in particolare tramite mezzi ad incastro, ad esempio tramite profili complementari. Tuttavia, è possibile impiegare ulteriori mezzi di fissaggio removibili di per sé noti, ad esempio filettature complementari sul corpo 4 e sull'involucro 28 per consentirne il mutuo avvitamento, oppure usando viti, etc. Anche in questa variante vi sono preferibilmente i mezzi di regolazione agenti sul mezzo elastico 12.

In modo di per sé noto, nella forma di realizzazione illustrata a solo titolo esemplificativo, l'interruttore 8 comprende un mezzo di richiamo (in aggiunta a quelli precedentemente descritti e numerati con 12, 20), quale un mezzo elastico, configurato per portare la porzione mobile 10 selettivamente verso una tra la prima posizione e la seconda posizione. In questa maniera, la porzione mobile 10 è monostabile, come un pulsante. Ad esempio, il mezzo di richiamo tende a portare la porzione mobile 10 verso la prima posizione (in cui la porzione mobile è abbassata); quando la pressione del fluido aumenta, la membrana 6 si deforma sollevando la porzione mobile 10 e portandola nella seconda posizione; e quando la pressione del fluido diminuisce, il mezzo di richiamo riporta la porzione mobile nella prima posizione.

La figura 5 mostra un grafico sperimentale comparativo tra un sensore di pressione realizzato secondo l'arte nota (linea A), ed un sensore di pressione realizzato secondo l'invenzione (linea B). Il grafico riporta sull'asse orizzontale la corsa della porzione mobile 10 (millimetri), e sull'asse verticale la forza (espressa a titolo di esempio in grammi) per azionare la porzione mobile 10. Quindi, trattasi di un grafico forza/spostamento della porzione mobile 10. Ogni linea A, B parte da un rispettivo punto di inizio Al, B1 della corsa della porzione mobile 10 e giunge un punto finale A2, B2 della corsa. Ogni linea A, B ha un rispettivo tratto di andata a', b' ed un rispettivo tratto di ritorno a'', b''. Il tratto a ' parte dal punto Al e giunge al punto A2 ; il tratto a ' ' esegue il percorso inverso. Il tratto b' parte dal punto B1 e giunge al punto B2, il tratto b ' ' esegue il percorso inverso. Come si nota, il tratto di andata a', b' non coincide con quello di ritorno a'', b''.

Con riferimento ai tratti di andata a ' e b', la linea verticale S2 indica la posizione della corsa in cui la porzione mobile 10 scatta dalla prima posizione alla seconda posizione, che come si vede è sostanzialmente uguale per la porzione mobile 10 appartenente al sensore di pressione dell'arte nota (linea A) e per quello dell'invenzione (linea B). Al punto S2, la forza necessaria per incrementare lo spostamento della porzione mobile 10 diminuisce .

Con riferimento al tratto di ritorno a'' (arte nota), la linea verticale Sl-A indica la posizione in cui la porzione mobile 10 scatta dalla seconda posizione alla prima posizione. Quindi, è indicata con "d" la distanza tra le linee verticali Sl-A ed S2, cioè le posizioni in cui avviene la commutazione della porzione mobile 10 tra la prima e la seconda posizione.

Invece, con riferimento al tratto di ritorno b'' (invenzione), la linea verticale Sl-B indica la posizione in cui la porzione mobile 10 scatta dalla seconda posizione alla prima posizione. Quindi, è indicata con "D" la distanza tra le linee verticali Sl-B ed S2, cioè le posizioni in cui avviene la commutazione della porzione mobile 10 tra la prima e la seconda posizione.

Come si nota, D>d, da cui consegue un minore numero di commutazioni tra la prima e la seconda posizione quando la pressione del fluido oscilla intorno ad un valore sostanzialmente intermedio tra il valore relativo alla prima ed alla seconda posizione.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sensore di pressione per fluidi, avente: - una cavità (2) atta ad accogliere un fluido, la cavità (2) essendo definita da un corpo (4) e da una membrana (6) deformabile dalla pressione del fluido, - un interruttore (8) comprendente una porzione mobile (10) commutabile tra una prima posizione ed una seconda posizione, in cui la deformazione della membrana (6) determina il posizionamento della porzione mobile (10) nella prima posizione o nella seconda posizione, caratterizzato dal fatto di comprendere un mezzo elastico (12) configurato per agire sulla membrana (6) e sulla porzione mobile (10) al fine di influenzare la commutazione della porzione mobile (10) tra la prima posizione e la seconda posizione.
2. Sensore secondo la rivendicazione 1, in cui il mezzo elastico (12) è interposto tra la membrana (6) e la porzione mobile (10).
3. Sensore secondo la rivendicazione 1, in cui il mezzo elastico (12) è all'interno della cavità (2).
4. Sensore secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, comprendente mezzi di regolazione per regolare l'intensità della forza meccanica esercitata dal mezzo elastico (12) .
5. Sensore secondo la rivendicazione 4, in cui i mezzi di regolazione includono un elemento scorrevole azionabile da un utente quale una vite (14) o grano, ed in cui il mezzo elastico (12) è una molla; tale elemento scorrevole essendo configurato per comprimere o distendere la molla.
6. Sensore secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, comprendente un secondo mezzo elastico (20) configurato per agire sulla membrana (6).
7 Sensore secondo la rivendicazione 6, comprendente: - una superficie di appoggio (13) collocata tra la membrana (6) e l'interruttore (8); - un elemento di regolazione (22) atto a regolare la distanza tra la superficie di appoggio (13) e l'interruttore (8); in cui il secondo mezzo elastico (20) è interposto tra la membrana (6) e la superficie di appoggio (13).
8. Sensore secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, comprendente un elemento di appoggio (16) interposto tra la membrana (6) ed il mezzo elastico (12) per distribuire la forza esercitata dal mezzo elastico (12) su una superficie della membrana (6).
9. Sensore secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, comprendente una pluralità di interruttori (8), ciascun interruttore (8) avendo una sua porzione mobile (10); in cui la deformazione della membrana (6) determina il posizionamento delle due porzioni mobili (10) nella prima posizione o nella seconda posizione.
10. Sensore secondo la rivendicazione 2 e 9, in cui il mezzo elastico (12) è una lamina o placca deformabile elasticamente .