IT201600113109A1 - Valvola di blocco perfezionata per cilindro oleodinamico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione fa riferimento a una valvola di blocco per il controllo di un cilindro oleodinamico. In particolare, la presente invenzione fa riferimento a una valvola di blocco che comprende un corpo, il quale si estende lungo un asse longitudinale ed è dotato di almeno ima prima apertura e di almeno una seconda apertura che permettono il passaggio di un fluido all’interno di tale corpo, la valvola di blocco comprendendo un elemento di intercettazione a tenuta che agisce da mezzo di chiusura di tale almeno una seconda apertura. La descrizione seguente è fatta con riferimento a questo campo di applicazione con il solo scopo di semplificarne l’esposizione.

Arte nota

Come è ben noto in questo specifico settore tecnico, una valvola di blocco, detta anche valvola di non ritorno, è una valvola che premette di intercettare il passaggio di un fluido, ad esempio olio idraulico in pressione impiegato in applicazioni oleodinamiche. La valvola di blocco consente in particolare il passaggio del fluido in una direzione e ne impedisce il passaggio in ima direzione opposta.

Generalmente, come mostrato in figura 1, una valvola di blocco 1 comprende un corpo 2 che a sua volta include una pluralità di componenti che permettono il passaggio del fluido da una prima apertura 3A a una pluralità di seconde aperture 3B, e ne impediscono il passaggio nella direzione opposta.

La valvola di blocco 1 può venire utilizzata per il controllo di un cilindro oleodinamico installato in particolari macchinari che richiedono azionamenti meccanici, quali ad esempio le macchine di movimento terra, gli ascensori o i trattori agricoli. In molte applicazioni, su un’estremità di tale cilindro oleodinamico sono generalmente agganciate particolari attrezzature che consentono l'applicazione di una forza meccanica.

In particolare, come mostrato in figura 2, la valvola di blocco 1 è generalmente associata a un cilindro oleodinamico 4 mediante opportuni tubi e raccordi di collegamento 5, i quali permettono il passaggio di fluido all 'interno di tale cilindro 4.

Generalmente, la valvola di blocco 1 viene collegata esternamente al cilindro oleodinamico 4 e per questo motivo necessita di ima struttura protettiva 6 che protegge la stessa e i tubi e raccordi di collegamento 5 da eventuali urti e danneggiamenti che possono occorrere durante l’utilizzo del cilindro oleodinamico 4. La struttura protettiva 6 usualmente si estende a partire dalle estremità del cilindro oleodinamico 4 così da sormontare la valvola di blocco 1.

Questa soluzione ha l’inconveniente che, nonostante la presenza della struttura protettiva 6, in alcuni casi i tubi di collegamento 5 e la stessa valvola di blocco 1 vengono urtati e si possono rompere causando situazioni pericolose per un operatore, nonché danni ad attrezzi collegati al cilindro oleodinamico 4. Il guasto provoca ovviamente anche un’interruzione del funzionamento del macchinario a cui il cilindro oleodinamico 4 è collegato, con conseguenti grosse perdite economiche.

Vi è inoltre da dire che l’utilizzo di componenti esterni al cilindro oleodinamico 4 comporta ingombri spaziali notevoli che ostacolano la poliedricità di applicazione di un tale cilindro.

Ulteriormente, le seconde aperture 3B della valvola di blocco 1 sono in genere fori circolari il cui diametro è sufficientemente grande da consentire l’utilizzo della stessa valvola con differenti flussi di fluido, senza tuttavia poter controllare con precisione tale flusso.

Pur essendo largamente utilizzata, questa soluzione ha lo svantaggio che quando la valvola di blocco 1 è utilizzata per il controllo di cilindri soggetti a predeterminati carichi, come nel caso di cilindri a doppio effetto utilizzati negli attacchi del terzo punto, il fluido che scorre nelle seconde aperture 3B della valvola di blocco 1 ha generalmente una portata così elevata che non è facilmente controllabile, il che porta a un funzionamento non ottimale della valvola stessa. Ciò ha come conseguenza il fatto che i carichi collegati al cilindro possono diventare instabili. In buona sostanza, si possono instaurare nel cilindro oleodinamico 4 fenomeni di cavitazione che portano ad un funzionamento intermittente della valvola di blocco 1.

Per questo motivo, come illustrato in figura 2, la tecnica nota ha suggerito di collegare alle seconde aperture 3B della valvola di blocco 1 un controllore di flusso 7, quale ad esempio uno strozzatore, per consentire un controllo più preciso del flusso del fluido. Questo anche allo scopo di consentire un movimento lento del cilindro oleodinamico 4, garantendo la sicurezza dell’operatore.

Di conseguenza, un cilindro oleodinamico 4 a doppio effetto comprende normalmente sia la valvola di blocco 1 sia il controllore di flusso 7 disposti all’esterno del cilindro 4 stesso, cosa che comporta tutti gli svantaggi già menzionati in precedenza.

Il problema tecnico della presente invenzione è quindi quello di escogitare una valvola di blocco avente caratteristiche strutturali e funzionali tali da consentire di superare le limitazioni e gli inconvenienti che tuttora affliggono le soluzioni note, in particolare che sia in grado di controllare il flusso di fluido che scorre attraverso una sua apertura senza richiedere la presenza un ulteriore componente aggiuntivo o esterno alla valvola, in modo tale che la valvola possa essere facilmente integrata in un componente di un cilindro oleodinamico.

Sommario dell'Invenzione

L'idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione è quella di realizzare una valvola di blocco in cui almeno un’apertura, ad esempio l'apertura di uscita, viene calibrata in modo opportuno riducendo l’area della sua sezione trasversale, tale riduzione essendo realizzata in funzione della pressione e della portata richiesta per un fluido che scorre attraverso tale apertura. In questo modo, opportunamente, la valvola di blocco viene integrata nel fondello di un cilindro oleodinamico che essa controlla.

Sulla base di tale idea di soluzione, il suddetto problema tecnico è primariamente risolto da una valvola di blocco per un cilindro oleodinamico, la valvola di blocco comprendendo un corpo, il quale si estende lungo un asse longitudinale ed è dotato di almeno una prima apertura e di almeno una seconda apertura che permettono il passaggio di un fluido ali’interno di tale corpo, tale valvola di blocco comprendendo un elemento di intercettazione a tenuta che agisce da mezzo di chiusura di tale almeno una seconda apertura, tale valvola di blocco essendo caratterizzata dal fatto che l’almeno una seconda apertura è calibrata riducendo l’area della sua sezione trasversale in funzione della pressione e della portata nominale richiesta per un fluido che la attraversa.

Più in particolare, l’invenzione comprende le seguenti caratteristiche supplementari e facoltative, prese singolarmente o all’occorrenza in combinazione.

Secondo un aspetto della presente invenzione, la relazione tra l’area della sezione trasversale della seconda apertura e la portata del fluido che scorre attraverso tale seconda apertura può essere data da:

Q = Ak-\[(2àp/p)

dove Q è la portata del fluido che scorre attraverso tale seconda apertura, A è l’area della sezione trasversale di tale seconda apertura, fc è un coefficiente di efflusso caratteristico della valvola di blocco, 4P è la differenza di pressione a valle e a monte della seconda apertura, e p è la densità del fluido.

Ulteriormente, la seconda apertura può avere una sezione trasversale la cui area è inferiore o uguale almeno a 7 mm<2>.

Ulteriormente, la valvola di blocco delflinvenzione può comprendere una pluralità di seconde aperture, la somma delle aree in sezione di tali seconde aperture essendo inferiore o uguale almeno a 7 mm<2>.

Si sottolinea che la valvola di blocco della presente invenzione può comprendere solo una seconda apertura.

Inoltre, tale almeno una seconda apertura può avere una sezione trasversale la cui area è compresa tra 0,2 mm<2>e 5 mm<2>.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, tale almeno una seconda apertura può avere una forma circolare.

Secondo un ulteriore aspetto ancora della presente invenzione, l'elemento di intercettazione a tenuta può essere una sfera atta a scorrere in una cavità, preferibilmente di forma cilindrica, ricavata internamente nel corpo della valvola di blocco.

Ulteriormente, l’elemento di intercettazione a tenuta può essere costantemente sollecitato in chiusura da un elemento elastico, tale elemento elastico comprimendosi in occasione di passaggio di fluido proveniente da tale almeno una prima apertura o in caso di pilotaggio esterno della valvola di blocco, ad esempio mediante un pistone pilota.

Inoltre, tale almeno una seconda apertura può essere un’apertura passante realizzata trasversalmente nel corpo della valvola di blocco, l’elemento di intercettazione a tenuta andando in battuta su uno spallamento per realizzare la chiusura a tenuta di tale almeno una seconda apertura.

La presente invenzione fa altresì riferimento ad un componente per cilindro oleodinamico, tale componente comprendendo opportuni condotti per il passaggio di un fluido attraverso di esso, tale componente essendo caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una valvola di blocco del tipo descritto in precedenza, tale valvola di blocco essendo integrata in tale componente.

Preferibilmente, tale componente è un fondello di un cilindro oleodinamico.

Inoltre, tale componente può comprendere mezzi di collegamento atti a consentire un collegamento a tenuta con un cilindro oleodinamico.

Secondo un aspetto della presente invenzione, i mezzi di collegamento possono essere o una filettatura, o una flangia, o una pluralità di tiranti.

Ulteriormente, tale componente può comprendere mezzi di attacco atti ad effettuare il collegamento di esso con tubi esterni per alimentazione e/o lo scarico di fluido.

Vi è inoltre da dire che tale componente può comprendere una valvola di blocco del tipo precedentemente descritto e un’ulteriore valvola di blocco, tali valvole,di blocco essendo pilotate in apertura da almeno un pistone disposto tra di esse.

Secondo un aspetto della presente invenzione, la valvola di blocco descritta precedentemente e tale ulteriore valvola di blocco possono essere integrate in un unico componente.

Inoltre, la presente invenzione fa anche riferimento a un cilindro oleodinamico comprendente un corpo principale che si estende lungo un asse longitudinale, tale corpo principale essendo cavo e alloggiando al proprio interno in modo scorrevole uno stelo, in tale corpo principale essendo definite una prima esimerà e una seconda camera, tale cilindro oleodinamico essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un componente di cilindro del tipo descritto in precedenza.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il componente per cilindro può essere collegato a tale cilindro in modo rimovibile.

Alternativamente, il componente può essere saldato al cilindro.

Ulteriormente, il cilindro oleodinamico dell’invenzione può essere un cilindro a doppio effetto. In questo caso, tale almeno una seconda apertura può essere un’apertura di ingesso di fluido nella seconda camera o un’apertura di uscita di fluido da tale seconda camera, tale almeno una seconda apertura essendo atta a ridurre la portata del fluido che scorre attraverso di essa. Alternativamente, tale almeno una seconda apertura può essere un’apertura di ingesso di fluido nella prima camera o un’apertura di uscita di fluido da tale prima camera, tale almeno una seconda apertura essendo atta a ridurre la portata del fluido che scorre attraverso di essa.

Infine, in maniera generale, la presente invenzione fa riferimento a un cilindro oleodinamico comprendente almeno una valvola di blocco del tipo descritto in precedenza, tale valvola di blocco essendo integrata in tale cilindro.

Le caratteristiche e i vantaggi della valvola di blocco e del cilindro della presente invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un loro esempio di realizzazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

Breve descrizione dei disegni

In tali disegni:

- la figura 1 mostra una vista in sezione schematica di una valvola di blocco realizzata in accordo con la tecnica nota;

- la figura 2 mostra una vista schematica di un cilindro oleodinamico realizzato in accordo con la tecnica nota;

- la figura 3 mostra una vista in sezione schematica di una valvola di blocco realizzata in accordo con la presente invenzione;

- la figura 4 A mostra una vista in sezione schematica di un fondello di cilindro oleodinamico comprendente la valvola di blocco della figura 3;

- la figura 4B mostra una vista in sezione schematica di un cilindro oleodinamico comprendente il fondello della figura 4A; e

- le figure 5A-5C mostrano schematicamente schemi idraulici del funzionamento del cilindro della figura 4B.

Descrizione dettagliata

Con riferimento a tali figure, e in particolare all’esempio di figura 3, con 10 è globalmente e schematicamente indicata una valvola di blocco per un cilindro oleodinamico realizzata in accordo con la presente invenzione.

È opportuno notare che le figure rappresentano viste schematiche e non sono disegnate in scala, ma sono invece disegnate in modo da enfatizzare le caratteristiche importanti dell’invenzione. Ulteriormente, nelle figure, i diversi componenti sono rappresentati in modo schematico, la loro forma potendo variare a seconda dell’applicazione desiderata. È inoltre opportuno notare che nelle figure numeri di riferimento identici si riferiscono ad elementi identici per forma o funzione.

La valvola di blocco 10 della presente invenzione trova applicazione nel controllo di attuatori meccanici di particolari macchine, quali ad esempio cilindri oleodinamici montati su macchine movimento terra, ascensori, trattori agricoli o simili apparecchiature che richiedono movimentazioni meccaniche. A titolo di esempio non limitativo della presente invenzione, la valvola di blocco 10 può venire utilizzata per regolare il funzionamento di un puntone incluso in un attacco a tre punti di un trattore agricolo, vale a dire il cosiddetto attacco terzo punto di un trattore con un attrezzo, come verrà illustrato con maggior dettaglio più avanti.

La valvola di blocco 10 è strutturata in modo da permettere il passaggio di un fluido, ad esempio olio idraulico, in una direzione e impedirne il passaggio in una direzione opposta.

Come illustrato in figura 3, la valvola di blocco 10 comprende un corpo 1 1 che si sviluppa attorno ad un asse longitudinale H-H, tale corpo 11 definendo una camera 11’ al suo interno ed essendo dotato di almeno una prima apertura 12A e di almeno una seconda apertura 12B, le quali permettono il passaggio del fluido airintemo di tale camera 11’ lungo un percorso di fluido. Nel seguito la seconda apertura 12B verrà definita anche come apertura di uscita senza però che questo termine risulti limitativo dei diritti della Richiedente, tale seconda apertura potendo infatti essere anche un’apertura di entrata di fluido.

Nell’esempio di figura 3, la prima apertura 12A è un’apertura di entrata del fluido mentre la seconda apertura 12B è un’apertura di uscita del fluido. In altre parole, il fluido entra nella camera 11' della valvola di blocco 10 secondo il verso indicato dalla freccia A in figura 3 in corrispondenza della prima apertura 12A ed esce dalla camera 11 ’ secondo il verso indicato dalla freccia B in figura 3 in corrispondenza della seconda apertura 12B.

Ovviamente, nel caso di valvole di blocco opportunamente pilotate (ad esempio tramite un opportuno pistone pilota), la seconda apertura 12B può anche essere un'apertura di entrata del fluido, come verrà illustrato più avanti.

Ulteriormente, nell’esempio di figura 3, la prima apertura 12A è un’apertura longitudinale, ovvero che si estende lungo l’asse longitudinale H-H, mentre la seconda apertura 12B è un’apertura trasversale, ovvero che si estende in una direzione ortogonale a tale asse longitudinale H-H.

Il corpo 11 della valvola di blocco 10 è preferibilmente realizzato in acciaio, anche se altri materiali adatti sono ovviamente possibili.

La valvola di blocco 10 comprende ulteriormente un elemento di intercettazione a tenuta o otturatore 13 alloggiato nella camera 11’ del corpo I l e che può muoversi all’interno di tale camera 11’.

In particolare, la camera 1 Γ è preferibilmente un foro cilindrico avente una parete interna W che realizza, in una prima porzione PI di tale camera 11’, una guida per l’elemento di intercettazione a tenuta 13. In altre parole, l’elemento di intercettazione a tenuta 13 è libero di scorrere lungo l’asse longitudinale H-H nel foro cilindrico della camera interna 11 ' delimitata dalla parete W.

In una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, l’elemento di intercettazione a tenuta 13 è una sfera il cui diametro è sostanzialmente coincidente con un diametro interno DI (inteso come una dimensione trasversale massima) del foro cilindrico nella prima porzione PI. Si sottolinea che anche altre forme per l’elemento di intercettazione a tenuta 13 sono ovviamente possibili, ad esempio è possibile prevedere un elemento di intercettazione a tenuta 13 conformato sostanzialmente a fungo.

L’elemento di intercettazione a tenuta 13 è realizzato preferibilmente in acciaio.

Ulteriormente, l’elemento di intercettazione a tenuta 13 è costantemente sollecitato verso la posizione di chiusura della seconda apertura 12B da un elemento elastico 14, quale ad esempio una molla, ad una estremità della quale esso è collegato.

Ulteriormente, in una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, la camera 11’ presenta almeno una seconda porzione P2 con un secondo diametro D2 inferiore al primo diametro DI, così che nella camera 11’ è definita una superfice di battuta o gradino su cui l’elemento di intercettazione a tenuta 13 va in battuta. In altre parole, il gradino tra le porzioni PI e P2 di diverso diametro rappresenta uno spallamento S contro il quale l’elemento di intercettazione a tenuta 13 va in battuta.

In particolare, l’elemento di intercettazione a tenuta 13 è in battuta contro lo spallamento S quando non vi è fluido in entrata dalla prima apertura 12A o quando non vi è su di esso una sufficiente pressione del fluido che proviene dalla prima apertura 12 A, ovvero quando la valvola di blocco 10 si trova in una condizione di riposo.

Quando l’elemento di intercettazione a tenuta 13 è in battuta sullo spallamento S, esso chiude la seconda apertura 12B e quindi non è possibile che il fluido scorra dalla seconda apertura 12B verso la prima apertura 12 A. In altre parole, nella condizione di riposo, l’elemento elastico 14 posiziona l’elemento di intercettazione a tenuta 13 in battuta contro lo spallamento S. L’elemento di intercettazione a tenuta 13 agisce quindi da mezzo di chiusura della seconda apertura 12B.

Alternativamente, una volta superato un determinato valore di pressione del fluido che entra dalla prima apertura 12A (almeno superiore alla forza elastica esercitata deU’elemento elastico 14), l’elemento di intercettazione a tenuta 13 comprime l’elemento elastico 14 e il fluido è libero di scorrere dalla prima apertura 12A alla seconda apertura 12B, la quale è aperta a causa del movimento di tale elemento di intercettazione a tenuta 13 che comprime la molla 14. In altre parole, la valvola di blocco 10 è monodirezionale in quanto, quando non pilotata in apertura, consente al fluido di scorrere nella direzione indicata dalle frecce A e B della figura 3 e non in una direzione opposta.

L’elemento di intercettazione a tenuta 13 è quindi in grado di controllare il passaggio del fluido tra la prima apertura 12A e la seconda apertura 12B.

Si sottolinea che, in forme di realizzazione alternative della presente invenzione (non mostrate nelle figure) che prevedono differenti layout costruttivi per la valvola di blocco 10, lo spallamento S può anche non essere presente, ad esempio nel caso in cui la tenuta è realizzata tramite opportune guarnizioni.

Ovviamente nel caso in cui la valvola di blocco 10 sia pilotata con opportuni mezzi attuatoli (come ad esempio un pistone pilota), è possibile consentire anche un passaggio di fluido in senso inverso, vale a dire dalla seconda apertura 12B fino alla prima apertura 12A. In particolare, tali mezzi attuatori possono spingere l’elemento di intercettazione a tenuta 13 e/o comprimere l’elemento elastico 14 così che l’elemento di intercettazione a tenuta 13, spostandosi, consente il passaggio di fluido dalla seconda apertura 12B fino alla prima apertura 12A.

In generale, la prima apertura 12A ha preferibilmente "una forma circolare con un’area in sezione generalmente superiore a 20 mm<2>.

La seconda apertura 12B ha preferibilmente la forma di un foro circolare, anche se altre forme sono ovviamente possibili.

Vantaggiosamente secondo la presente invenzione, le dimensioni della seconda apertura 12B sono opportunamente calibrate, ovvero tale seconda apertura 12B ha un’area in sezione trasversale ridotta, in modo da regolare la velocità, e quindi la portata, del fluido che scorre in tale seconda apertura 12B.

Con il termine apertura calibrata si intende un’apertura le cui dimensioni sono selezionate in funzione della pressione di lavoro del fluido e in funzione della portata richiesta per il fluido che scorre attraverso tale apertura, tali valori potendo variare a seconda dell’applicazione desiderata, in particolare a seconda del cilindro oleodinamico a cui viene associata la valvola.

In buona sostanza, la seconda apertura 12B è calibrata in modo opportuno riducendo l’area della sua sezione trasversale in funzione della pressione e della portata nominale richiesta per un fluido che la attraversa, tali grandezze essendo legate dalla relazione seguente:

Q = Ak-I(2Np/p)

dove Q è la portata del fluido che scorre nella seconda apertura 12B, A è l’area della sezione trasversale di tale seconda apertura 12B, k è un coefficiente di efflusso caratteristico della valvola, 4P è la differenza di pressione a valle e a monte della seconda apertura 12B e p è la densità del fluido. A titolo di esempio, il parametro k, che dipende principalmente dalla geometria della valvola, può variare generalmente da 0,6 a 1, tale esempio non essendo tuttavia limitativo della portata della presente invenzione.

In particolare, studi sperimentali condotti dalla Richiedente hanno dimostrato che, quando utilizzata per il controllo di un cilindro oleodinamico, la valvola di blocco 10 mostra un funzionamento ottimale nel caso in cui la seconda apertura 12B ha una sezione trasversale la cui area è sostanzialmente inferiore o uguale almeno a circa 7 mm<2>.

Questo equivale a una seconda apertura 12B avente sezione circolare il cui diametro è inferiore o uguale almeno a circa 3 mm.

È evidente che lo stesso effetto può essere ottenuto da una valvola di blocco 10 che comprende, in una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione, una pluralità di seconde aperture 12B, la somma delle aree in sezione trasversale di tali seconde aperture essendo sostanzialmente inferiore o uguale almeno a circa 7 mm<2>.

Ancora più preferibilmente, si ottiene un funzionamento ottimale della valvola di blocco 10 nel caso in cui la seconda apertura 12B ha una sezione trasversale la cui area è sostanzialmente compresa tra 0,2 mm<2>e 5 mm<2>.

Questo equivale a un’apertura avente sezione circolare il cui diametro è compreso tra circa 0,5 mm e 2,5 mm.

Anche in questo caso, è evidente che lo stesso effetto può essere ottenuto da una valvola di blocco 10 che comprende una pluralità di seconde aperture 12B, la somma delle aree in sezione di tali seconde aperture 12B essendo comunque sostanzialmente compresa tra 0,2 mm<2>e 5 mm<2>.

Come menzionato in precedenza, l’area della sezione trasversale della seconda apertura 12B è selezionata in modo da regolare la portata del fluido che scorre attraverso tale apertura a seconda della pressione di lavoro della valvola, tali valori variando a seconda delle particolari applicazioni della valvola di blocco 10.

A titolo di esempio, considerata una differenza di pressione del fluido di circa 150 bar, una seconda apertura 12B circolare avente un diametro di 3 mm corrisponde ad una portata in uscita da tale apertura 12B di circa 60 litri al minuto, così come una seconda apertura 12B circolare avente un diametro di 2,5 mm corrisponde ad una portata in uscita di circa 42 litri al minuto.

Nell’esempio di figura 3, la seconda apertura 12B è un’apertura passante realizzata trasversalmente nel corpo 11 della valvola di blocco 10, una distanza h, misurata lungo l’asse longitudinale H-H, di tale seconda apertura 12B dallo spallamento S essendo pari a circa 1 mm.

La riduzione della portata del fluido che scorre attraverso la seconda apertura 12B della valvola di blocco 10 comporta notevoli vantaggi, in particolare quando tale valvola di blocco 10 controlla il funzionamento di cilindri oleodinamici.

Infatti, come osservato in precedenza, la valvola di blocco 10 della presente invenzione è atta a essere collegata a un cilindro oleodinamico, quale ad esempio un cilindro che funziona da attuatore di particolari macchinari, per controllarne il funzionamento in modo particolarmente preciso.

In particolare, vantaggiosamente secondo la presente invenzione, la valvola di blocco 10 sopradescritta viene integrata in un componente di un cilindro oleodinamico, tale componente essendo preferibilmente un fondello di un cilindro oleodinamico.

Facendo ora riferimento alla figura 4A, con 100 viene globalmente e schematicamente indicato un fondello di cilindro oleodinamico secondo la presente invenzione.

Come illustrato in tale figura 4A, il fondello 100 comprende opportuni condotti per il passaggio di fluido e almeno una valvola di blocco 10 del tipo sopra descritto per il controllo e la regolazione del passaggio del fluido attraverso di esso.

Opportunamente, la valvola di blocco 10 è integrata all’interno del fondello 100, e quindi non è disposta esternamente ad esso. Vale a dire, il fondello 100 comprende opportuni recessi in grado di alloggiare almeno una valvola di blocco 10, ad esempio del tipo illustrato nella figura 3 e nella relativa descrizione.

Nello specifico, il fondello 100 comprende almeno un primo condotto 10 1A collegato alla prima apertura 12A della valvola di blocco 10 in esso integrata, nonché almeno un secondo condotto 101B collegato alla seconda apertura 12B di tale valvola di blocco 10. Poiché la seconda apertura 12B ha un’area ridotta, la portata di un fluido che scorre attraverso tale seconda apertura 12B è conseguentemente ridotta, come descritto in precedenza.

II fondello 100 rappresenta un’estremità di un cilindro oleodinamico 1000, il quale è schematicamente rappresentato in figura 4B.

In particolare, il cilindro oleodinamico 1000 comprende un corpo principale o canna 1001 che si estende lungo un asse longitudinale H’-H’, tale corpo principale 1001 essendo cavo e alloggiando al proprio interno in modo scorrevole uno stelo 1002, tale stelo potendo scorrere attraverso una testata 1005, la quale rappresenta l’estremità del cilindro opposta al fondello 100.

Un’estremità dello stelo 1002 è collegata ad imo stantuffo 1003 che riceve e/o esercita una spinta da/ su un fluido oleodinamico airinterno del cilindro, come verrà spiegato in modo più dettaglio in quanto segue.

Opportunamente, il cilindro 1000 comprende il fondello 100 descritto in precedenza, il quale è associato al suo corpo principale 1001.

In particolare, in una forma di realizzazione della presente invenzione, il fondello 100 è fissato al corpo principale 1001 del cilindro 1000 per mezzo di una saldatura a tenuta.

Ulteriormente, in una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione, il fondello 100 non è saldato al cilindro 1000 ma comprende mezzi di collegamento atti al collegamento di tale fondello 100 con il corpo principale 1001 del cilindro 1000, così che tale fondello 100 e tale cilindro oleodinamico 1000 possono essere associati in modo rimovibile. A titolo di esempio, il fondello 100 può comprendere una filettatura per l’avvitamento al corpo principale 1001 del cilindro 1000, oppure può essere strutturato in modo da essere associato al cilindro 1000 per mezzo di una flangia o di tiranti, un’opportuna guarnizione essendo interposta tra il fondello 100 e il corpo principale 1001 del cilindro 1000 per assicurare la tenuta di tale cilindro 1000.

Lo stantuffo 1003 definisce almeno due camere all’interno del corpo principale 1001 del cilindro 1000, vale a dire una prima camera 1001’ collegata con il fondello 100 {chiamata anche “camera lato fondello”) e una seconda camera 1001” situata dalla parte opposta del fondello 100 rispetto allo stantuffo 1003 (chiamata anche “camera lato stelo”). Ulteriormente, lo stantuffo 1003 comprende opportune guarnizioni 1004 per Tisolamento della prima camera 1001’ dalla seconda camera 1001”.

Si sottolinea che, in una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione (non illustrata nelle figure), la valvola di blocco 10 può anche essere integrata nella testata 1005 del cilindro oleodinamico 1000, complicando in questo caso il disegno costruttivo del cilindro stesso.

La presente invenzione verrà di seguito illustrata con maggiore dettaglio in una sua forma di realizzazione preferita in cui il cilindro oleodinamico 1000 è un cilindro oleodinamico a doppio effetto, quale ad esempio un cilindro oleodinamico utilizzato come puntone nel terzo punto di attacco di un trattore agricolo, e la valvola di blocco 10 è integrata nel fondello 100 di tale cilindro oleodinamico 1000. Si osserva tuttavia che il presente esempio non deve essere in alcun modo inteso come limitativo della portata della presente invenzione, tale cilindro oleodinamico 1000 potendo essere utilizzato in molte altre applicazioni. Il cilindro oleodinamico 1000 può infatti essere anche un cilindro a semplice effetto, come descritto più avanti.

In particolare, facendo di nuovo riferimento alle figure 4A e 4B, nel caso di un cilindro a doppio effetto, il fondello 100 del cilindro 1000 comprende la valvola di blocco 10 secondo la presente invenzione e descritta in precedenza e almeno una seconda valvola di blocco, indicata nelle figure come lObis, entrambe le valvole essendo integrate in tale fondello 100.

La seconda valvola di blocco lObis può essere una valvola di blocco di tipo noto, ovvero non comprendente una seconda apertura 12B calibrata. Ovviamente è anche possibile prevedere che la seconda valvola di blocco lObis sia anch’essa una valvola di blocco 10 secondo la presente invenzione.

In questa forma di realizzazione, il fondello 100 comprende almeno un terzo condotto 102 A collegato ad una prima apertura della valvola di blocco lObis in esso integrata, nonché almeno un quarto condotto 102B collegato ad una seconda apertura di tale valvola di blocco lObis per il passaggio di fluido alTintemo del cilindro oleodinamico 1000, in particolare, nell’esempio della figura 4B, all’interno della prima camera 1001’.

Vi è anche da dire che la valvola di blocco 10 e la valvola di blocco lObis possono essere integrate in un unico componente, in pratica una cartuccia manipolabile, a sua volta integrato nel fondello 100, tale unico componente essendo chiamato “valvola di blocco pilotata a doppio effetto”, secondo un temine noto in questo specifico settore tecnico.

Opportunamente, all’interno del fondello 100, è integrato anche almeno un pistone pilota 106 opportunamente disposto in modo da pilotare entrambe le valvole di blocco 10 e lObis, ossia in modo da azionare in apertura gli elementi di intercettazione a tenuta in contrasto alla forza esercitata dai mezzi elastici. Ovviamente nel caso in cui la valvola di blocco 10 e la valvola di blocco lObis sono integrate in un unico componente, anche il pistone 106 è integrato in tale unico componente e viene opportunamente disposto tra le due valvole di blocco, così da poter agire alternativamente su entrambi gli elementi di intercettazione a tenuta per aprire o chiudere le due valvole a seconda del movimento richiesto al cilindro.

A seconda dell’applicazione desiderata, il fluido può essere immesso sia nella prima camera 1001’ sia nella seconda camera 1001” alTintemo del corpo principale 1001 del cilindro 1000, provocando il movimento dello stelo 1002 nell’uno o nell’altro verso lungo l’asse longitudinale H’-H’ a seconda della camera in cui viene immesso il fluido.

In particolare, il fondello 100 comprende mezzi di attacco 104 e 105, preferibilmente nella forma di recessi filettati, rispettivamente collegati al primo condotto 101A e al terzo condotto 102A, per permettere il collegamento del fondello 100 con tubi esterni che alimentano fluido proveniente da una pompa e da una valvola di controllo (o distributore) e/o scaricano fluido in un serbatoio, a seconda delle condizioni di utilizzo del cilindro 1000. Ulteriormente, il secondo condotto 101B è collegato ad un tubo 107 (o ad un altro condotto che può essere ad esempio parzialmente annegato nel corpo del cilindro) per l’alimentazione e/o scarico di fluido nella/ dalla seconda camera 1001”.

Si sottolinea inoltre che il corpo principale 1001 del cilindro 1000 è realizzato in acciaio (o in qualunque altro materiale idoneo), mentre il fondello 100 comprende un corpo principale sempre realizzato in acciaio (o in qualunque altro materiale idoneo) .

Come illustrato nella figura 5A, nel caso di un cilindro a doppio effetto utilizzato come puntone di un attacco a tre punti, al fine di causare un movimento dello stelo 1002 verso il fondello 100, il fluido, proveniente da un serbatoio T, viene mandato tramite una pompa P e un distributore D nella seconda esimerà 1001” del cilindro 1000 passando attraverso la valvola di blocco 10 secondo la presente invenzione, dalla prima apertura 12A alla seconda apertura 12B, così che la portata del fluido in ingresso in tale seconda camera 1001” è opportunamente ridotta. Il fluido viene invece scaricato nel serbatoio T passando attraverso la valvola di blocco 10 bis, la quale viene pilotata in apertura tramite il pistone 106, il quale viene a sua volta azionato da una piccola quantità del fluido mandato verso la valvola di blocco 10.

Quando invece si desidera un movimento dello stelo 1002 in una direzione opposta, ovvero in allontanamento dal fondello 100, come indicato in figura 5B, il fluido viene mandato tramite la pompa P e il distributore D (che si trova in posizione “incrociata”) nella prima camera 100 Γ del cilindro 1000 passando attraverso la valvola di blocco lObis, mentre il fluido viene scaricato nel serbatoio T passando attraverso la valvola di blocco 10 della presente invenzione, la quale viene pilotata in apertura tramite il pistone 106 in modo da lasciar passare fluido dalla sua seconda apertura 12B verso la sua prima apertura 12A. In questo modo, il fluido che passa attraverso la seconda apertura 12B in uscita dalla seconda camera 1001” del cilindro 1000 viene opportunamente strozzato.

È evidente che in entrambi i casi sopradescritti, la seconda apertura calibrata 12B della valvola di blocco 10, la quale permette una riduzione della portata del fluido che entra/esce nella/dalla seconda camera 1001” del cilindro 1000, causa un aumento delle prestazioni del cilindro 1000 stesso, eliminando eventuali fenomeni di cavitazione senza l’utilizzo di componenti aggiuntivi.

Infine, come illustrato in figura 5C, quando non viene mandato olio verso il cilindro 1000, ad esempio quando si imposta il distributore di fluido D esterno al cilindro in una posizione neutra, lo stelo 1002 viene mantenuto in posizione dalle valvole di blocco 10 e lObis, le quali esercitano la loro funzione di ritegno.

Nell’esempio illustrato nelle figure 5A-5C, solamente la valvola di blocco 10 comprende un’apertura calibrata, mentre la valvola di blocco lObis è di tipo noto, una sola apertura calibrata essendo in generale sufficiente a ridurre fenomeni di cavitazione airinterno di un cilindro. Inoltre, nell’esempio illustrato nelle figure 5A-5C, la strozzatura (ovvero la riduzione della portata del fluido) è realizzata sull’apertura della valvola in collegamento con la seconda camera 1001” lato stelo del cilindro 1000.

È ovviamente anche possibile prevedere applicazioni in cui entrambe le valvole di blocco comprendono un’apertura calibrata, eventualmente con valori diversi di calibrazione, ovvero di area dell’apertura calibrata, così come è possibile prevedere applicazioni in cui solo una valvola di blocco comprende un’apertura calibrata, ma in collegamento con la prima camera 100 l’ Iato fondello.

Ulteriormente, in una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione (non illustrata nelle figure) il cilindro oleodinamico 1000 può anche essere un cilindro a semplice effetto, ovvero comprendente una singola valvola di blocco 10 secondo la presente invenzione. In questo caso, il fluido viene immesso solamente in una tra la prima camera 100Γ e la seconda camera 1001” del cilindro 1000, provocando il movimento dello stelo 1002 solamente in un verso lungo l’asse longitudinale H’-H’. In questo caso, il cilindro 1000 comprende opportuni mezzi di spinta (non illustrati nelle figure) che permettono il movimento dello stelo 1002 anche nel verso opposto rispetto al verso di spinta del fluido. A titolo di esempio, i mezzi di spinta possono essere nella forma di una molla che esercita una forza opposta a quella esercitata dal fluido. Ovviamente è sempre possibile prevedere la presenza di un pistone che pilota in apertura la valvola di blocco 10 durante l’azione dei mezzi di spinta.

In questo caso, la valvola di blocco 10 viene chiamata “valvola di blocco pilotata a semplice effetto”. Si sottolinea tuttavia che è anche possibile prevedere un cilindro a doppio effetto che comprende solamente una valvola di blocco pilotata a semplice effetto, ad esempio nel caso in cui si voglia controllare il carico collegato a tale cilindro in una sola direzione.

In un’ulteriore forma di realizzazione alternativa della presente invenzione (anch’essa non rappresentata nelle figure), il cilindro oleodinamico 1000 può anche essere un cilindro tuffante, comprendente solo lo stelo 1002 e non lo stantuffo 1003, ovvero un cilindro in cui l’estremità dello stelo 1002 rivolta verso il fondello 100 funziona essa stessa da stantuffo.

In conclusione, la presente invenzione fornisce una valvola di blocco comprendente almeno un’apertura che viene calibrata in modo opportuno riducendo l’area della sua sezione trasversale, realizzando pertanto una strozzatura per il fluido che l’attraversa. In questo modo viene ottenuta una riduzione della sezione di passaggio di fluido, tale riduzione essendo realizzata in funzione della pressione di lavoro e della portata richiesta per un fluido che scorre attraverso tale apertura, tale valvola di blocco essendo opportunamente integrata in un componente, particolarmente preferibilmente un fondello, di un cilindro oleodinamico.

Vantaggiosamente secondo la presente invenzione l’utilizzo di un’apertura calibrata, in particolare avente un’area in sezione ridotta, permette di ridurre la portata di un fluido che la attraversa, così da poter regolare in modo opportuno il movimento di un cilindro idraulico che tale valvola controlla.

Ad esempio, nel caso di cilindri a doppio effetto quali i puntoni degli attacchi a tre punti dei trattori, l’opportuna riduzione di portata del fluido in ingresso al cilindro (nel caso di discesa dello stelo) o in uscita dal cilindro (nel caso di salita dello stelo) permette un movimento lento e continuo di tale cilindro quando esso deve movimentare un determinato carico.

In particolare, questo accorgimento elimina in modo semplice eventuali fenomeni di cavitazione all’interno del cilindro, che si verificano quando la portata del fluido in uscita dal cilindro è molto maggiore di quella in entrata e che possono provocare un funzionamento intermittente delle valvole di blocco. In casi estremi, questo può portare alla vibrazione o addirittura alla rottura delle valvole, rendendo instabili i carichi applicati al cilindro. Il problema sopramenzionato viene quindi vantaggiosamente risolto dalla presente invenzione.

Ancora più vantaggiosamente, un tale accorgimento permette la riduzione della portata del fluido senza l’utilizzo di ulteriori componenti esterni alla valvola di blocco, quali ad esempio valvole di strozzamento collegate ad una sua apertura, permettendo quindi la facile integrazione di tale valvola di blocco all’interno del fondello del cilindro e quindi un’inusitata compattezza strumentale.

In questo modo, non è più necessario collegare le valvole di blocco e di strozzamento esternamente al cilindro, evitando quindi eventuali danneggiamenti o rotture delle valvole stesse, nonché una loro manovra non autorizzata da parte di un utente, il quale non deve più regolare eventuali strozzatori.

Ulteriormente, la presente soluzione riduce l’ingombro spaziale del cilindro in cui le valvole vengono integrate.

Questo garantisce notevoli risparmi economici (si utilizza un singolo componente e si evitano rotture di tubazioni esterne e/o delle valvole stesse), nonché un aumento della sicurezza di un utente che utilizza tale cilindro.

La sicurezza dell’operatore è ulteriormente garantita anche dal fatto che la velocità del fluido è regolata automaticamente dalla valvola di blocco stessa, evitando che egli possa regolare in modo errato la valvola di strozzamento utilizzata nelle soluzioni note.

Si sottolinea che l’apertura calibrata della valvola di blocco della presente invenzione viene dimensionata in funzione dell’applicazione particolare, nello specifico in funzione di una portata ottimale del fluido che attraversa tale apertura.

È quindi possibile fornire un cilindro idraulico, con valvole di blocco integrate nel fondello, calibrando in modo semplice la valvola di blocco, semplicemente riducendo le dimensioni di una sua apertura in funzione della portata richiesta del fluido che la attraversa.

Infine, si sottolinea che la presente invenzione può essere applicata a una vasta gamma di cilindri oltre a quelli già citati, ad esempio ai bracci portattrezzi (detti “parallele”) e agli stabilizzatori di un attacco a tre punti di un trattore agricolo, così come anche ai bracci portattrezzi anteriori di un trattore e su molte altre applicazioni ancora.

Ovviamente un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare alla valvola di blocco e al cilindro sopra descritti numerose modifiche e varianti, tutte comprese nell'ambito di protezione dell'invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (24)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola di blocco (10) per un cilindro oleodinamico, detta valvola di blocco (10) comprendendo un corpo (11), il quale si estende lungo un asse longitudinale (H-H) ed è dotato di almeno una prima apertura (12A) e di almeno una seconda apertura (12B) che permettono il passaggio di un fluido all’interno di detto corpo (11), detta valvola di blocco (10) comprendendo un elemento di intercettazione a tenuta (13) che agisce da mezzo di chiusura di detta almeno una seconda apertura (12B), detta valvola di blocco (10) essendo caratterizzata dal fatto che detta almeno una seconda apertura (12B) è calibrata riducendo Tarea della sua sezione trasversale in funzione della pressione e della portata nominale richiesta per un fluido che la attraversa.
2. 2. Valvola di blocco (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la relazione tra l’area della sezione trasversale di detta almeno una seconda apertura (12B) e la portata del fluido che scorre attraverso detta almeno una seconda apertura (12B) è data da: Q = Akyf (2Δρ/ρ) dove Q è la portata del fluido che scorre attraverso detta seconda apertura (12B), A è l’area della sezione di detta seconda apertura (12B), k. è un coefficiente di efflusso caratteristico di detta valvola di blocco (10), Δρ è la differenza di pressione a valle e a monte di detta seconda apertura (12B), e p è la densità del fluido.
3. 3. Valvola di blocco (10) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detta almeno una seconda apertura (12B) ha una sezione trasversale la cui area è inferiore o uguale almeno a 7 mm<2>.
4. 4. Valvola di blocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di seconde aperture (12B), la somma delle aree in sezione di dette seconde aperture essendo inferiore o uguale almeno a 7 mm<2>.
5. 5. Valvola di blocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto di comprendere solo una seconda apertura (12B).
6. 6. Valvola di blocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta almeno una seconda apertura (12B) ha una sezione trasversale la cui area è compresa tra 0,2 mm<2>e 5 mm<2>.
7. 7. Valvola di blocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta almeno una seconda apertura (12B) ha una forma circolare.
8. 8. Valvola di blocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di intercettazione a tenuta (13) è una sfera atta a scorrere in una cavità (11’) ricavata internamente in detto corpo (11) di detta valvola di blocco (10).
9. 9. Valvola di blocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di intercettazione a tenuta (13) è costantemente sollecitato in chiusura da un elemento elastico (14), detto elemento elastico (14) comprimendosi in occasione di passaggio di fluido proveniente da detta almeno una prima apertura (12A) o in caso di pilotaggio esterno di detta valvola di blocco (10).
10. 10. Valvola di blocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta almeno una seconda apertura (12B) è un’apertura passante realizzata trasversalmente in detto corpo (11) di detta valvola di blocco (10), detto elemento di intercettazione a tenuta (13) andando in battuta su uno spallamento (S) per realizzare la chiusura a tenuta di detta almeno una seconda apertura (12B).
11. 11. Componente (100) per cilindro oleodinamico, detto componente (100) comprendendo opportuni condotti (101A, 101B, 102A, 102B) per il passaggio di un fluido attraverso di esso, detto componente (100) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una valvola di blocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, detta valvola di blocco (10) essendo integrata in detto componente (100).
12. 12. Componente (100) secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di essere un fondello di un cilindro oleodinamico.
13. 13. Componente (100) secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di collegamento atti a consentire un collegamento a tenuta con un cilindro oleodinamico.
14. 14. Componente (100) secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento sono o una filettatura, o una flangia, o una pluralità di tiranti.
15. 15. Componente (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 14, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di attacco {104, 105) atti ad effettuare il collegamento di detto componente (100) con tubi esterni per ralimentazione e/o lo scarico di fluido.
16. 16. Componente secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 15, caratterizzato dal fatto di comprendere una valvola di blocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10 e un'ulteriore valvola di blocco (lObis), dette valvole di blocco essendo pilotate in apertura da almeno un pistone (106).
17. 17. Componente (100) secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che detta valvola di blocco (10) e detta ulteriore valvola di blocco (lObis) sono integrate in un unico componente.
18. 18. Cilindro oleodinamico (1000) comprendente un corpo principale (1001) che si estende lungo un asse longitudinale (Η'-Η'), detto corpo principale (1001) essendo cavo e alloggiando al proprio interno in modo scorrevole uno stelo (1002), in detto corpo principale (1001) essendo definite almeno una prima camera (1001’) e almeno una seconda camera (1001”), detto cilindro oleodinamico (1000) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere un componente (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 17.
19. 19. Cilindro oleodinamico (1000) secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detto componente (100) è collegato a esso in modo rimovibile.
20. 20. Cilindro oleodinamico (1000) secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detto componente (100) è saldato ad esso.
21. 21. Cilindro oleodinamico (1000) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 18 a 20, caratterizzato dal fatto di essere un cilindro a doppio effetto.
22. 22. Cilindro oleodinamico (100) secondo la rivendicazione 21 caratterizzato dal fatto che detta almeno una seconda apertura (12B) è un’apertura di ingesso di fluido in detta seconda camera (1001”) o un’apertura di uscita di fluido da detta seconda camera (1001”), detta almeno una seconda apertura (12B) essendo atta a ridurre la portata del fluido che scorre attraverso di essa.
23. 23. Cilindro oleodinamico (100) secondo la rivendicazione 21, caratterizzato dal fatto che detta almeno una seconda apertura (12B) è un’apertura di ingesso di fluido in detta prima camera ( 1001 ’) o un’apertura di uscita di fluido da detta prima camera (1001’), detta almeno una seconda apertura (12B) essendo atta a ridurre la portata del fluido che scorre attraverso di essa.
24. 24. Cilindro oleodinamico (1000) comprendente almeno una valvola di blocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, detta valvola di blocco (10) essendo integrata in detto cilindro (1000).