IT201900006062A1 - Generatore di nebbia aria/olio - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

di una domanda di brevetto per Invenzione Industriale avente titolo:

“Generatore di nebbia aria/olio”

CAMPO DELL’INVENZIONE

Il presente trovato è relativo a un generatore di nebbia aria/olio.

In particolare, si riferisce a generatore di nebbia da utilizzarsi in un sistema di lubrificazione.

STATO DELLA TECNICA

Sono noti, nel campo della lubrificazione, generatori di nebbia che sfruttano il principio del tubo venturi. Uno di tali sistemi è attualmente commercializzato dalla richiedente con il nome commerciale NEBOL.

Esso comprende un tubo venturi in cui viene immessa assialmente aria in pressione. In corrispondenza della strozzatura del tubo venturi (sezione minima di passaggio) è previsto un ugello di pescaggio dell’olio. Di fatto, l’olio viene aspirato attraverso l’ugello dalla depressione che si viene a creare nella sezione minima di passaggio, proprio per effetto venturi.

I noti sistemi permettono di fornire un flusso di aria all’interno del quale è presente del lubrificante. Tuttavia, la dispersione delle particelle di olio nell’aria non è soddisfacente. Infatti, le particelle di olio che vengono a crearsi nei noti sistemi venturi sono piuttosto pesanti, e tendono a precipitare agglomerandosi tra loro, specialmente se le tubazioni sono piuttosto lunghe.

 

In alcuni impieghi nel campo della lubrificazione, ciò non crea particolari problemi, in quanto l’olio è comunque veicolato dall’aria all’utenza. In altri campi, tuttavia, sarebbe preferibile ottenere una migliore dispersione di particelle d’olio in aria, con particelle molto più fini, per aumentare le performance di lubrificazione.

La presenza di particelle di olio ‘grosse’ è svantaggiosa soprattutto se la nebbia deve lubrificare utensili o corpi rotanti dove un peso elevato delle particelle aumenta la coalizzazione e diminuisce quindi il rendimento dell’azione lubrificante.

La dimensione delle particelle d’olio e la loro dispersione influenza anche la struttura stessa dell’impianto di lubrificazione. Se le particelle sono ‘grossolane’ si devono utilizzare tubi più corti, mentre se le particelle sono finemente disperse e molto piccole, è possibile utilizzare dei tubi di distribuzione più lunghi, a tutti vantaggio della semplicità di progettazione del sistema di lubrificazione.

Sono anche noti sistemi alternativi di generazione di nebbia, ad esempio quelli in cui la miscelazione avviene senza l’utilizzo di un sistema venturi, ma tramite un c.d. sistema vortex, come quello descritto ad esempio nel brevetto US 4,335,804.

Il vantaggio dei sistemi vortex rispetto ai sistemi venturi, è che risultano più flessibili. Infatti il vortex risulta attivo (e quindi in grado di autosostenersi e generare nebbia) in un intervallo di pressioni e flussi d’aria più ampio.

Di fatto la pressione utilizzata dal sistema per generare la nebbia è la differenza tra la pressione di alimentazione del nebulizzatore (sia esso di tipo venturi o vortex) e la pressione interna alla camera ove viene accumulata la nebbia.

Ad esempio, se la pressione di alimentazione (di linea) è di 6 bar, e la pressione della camera è 4 bar, il sistema di generazione di nebbia opera con una pressione di 2 bar.

 

Un sistema vortex, permette un funzionamento in un range di pressioni e flusso più ampio rispetto a un sistema venturi.

Lo svantaggio del sistema vortex ‘convenzionale’ rispetto al sistema venturi è invece che le particelle di nebbia risultano più grossolane e meno omogenee rispetto a quelle generate tramite un sistema venturi.

RIASSUNTO DELL’INVENZIONE

Scopo del presente trovato è quello di fornire un generatore di nebbia aria/olio, che sia perfezionato rispetto alla tecnica nota.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di fornire un generatore che sia in grado di creare una nebbia aria/olio, in cui le particelle d’olio siano finemente disperse, in maniera estremamente omogenea, nel flusso d’aria.

Un altro scopo del presente trovato è quello di fornire un generatore che sia in grado di creare una nebbia di olio in aria, con particelle finissime.

Questo ed altri scopi sono raggiunti da un generatore realizzato secondo gli insegnamenti tecnici delle annesse rivendicazioni.

Vantaggiosamente il generatore è in grado di selezionare le particelle di olio più fini, e immettere verso un’uscita solamente quelle selezionate, così da migliorare la sospensione delle stesse nel flusso d’aria di lubrificazione.

Ancora più vantaggiosamente il generatore è in grado di generare una nebbia molto omogenea, con micro-particelle di olio, sia nel caso di portate d’aria richieste medio/alte (ad esempio per lavorazioni con utensili di dimensioni standard) sia nel caso di portate d’aria molto basse (ad esempio per lavorazioni con utensili molto piccoli).

 

Nel presente testo, con il termine micro-particelle, si intendono particelle di lubrificante con diametro inferiore a un micron.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’innovazione risulteranno evidenti dalla descrizione di una forma preferita ma non esclusiva del dispositivo, illustrata a titolo esemplificativo e quindi non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista in sezione di un nebulizzatore che fa parte del generatore della presente invenzione;

la figura 2 è una sezione semplificata presa lungo la linea II-II di figura 1;

la figura 3 è una sezione semplificata di un particolare del generatore;

la figura 4 è un ingrandimento del particolare racchiuso nel cerchio di figura 3;

la figura 5 è una vista prospettica complessiva di un generatore secondo la presente invenzione;

la figura 6 è una vista schematica di un sistema di lubrificazione che comprende il generatore di figura 5;

la figura 7 è una vista in sezione di una variante del generatore secondo il presente trovato, che presenta nello specifico due nebulizzatori, uno di alta pressione e uno di bassa pressione;

la figura 8 è una vista in pianta di un particolare del nebulizzatore di alta pressione, di figura 7;

la figura 9 è una vista prospettica del generatore di figura 7; e

 

la figura 10 è una rappresentazione schematica di un sistema di alimentazione del generatore delle figure 7 e 9.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Con riferimento alle figure citate viene mostrato un generatore di nebbia aria/olio indicato complessivamente con il numero di riferimento 1.

Si faccia inizialmente riferimento alla figura 5, che mostra una possibile configurazione del generatore. Esso può comprendere una prima 30 e una seconda piastra 31, che tramite tiranti 32, stringono a sandwich e a tenuta (tramite guarnizioni T) un elemento cilindrico 35 (o di altra sezione) cavo internamente, così da formare una camera di accumulo 2. Nella camera di accumulo 2 viene a formarsi una nebbia aria/olio, e contemporaneamente essa può fungere da serbatoio di olio.

Esternamente alla camera di accumulo 2 può essere previsto un indicatore 37 (fig.6) del livello dell’olio presente nella camera. L’indicatore può essere del tipo a colonna, formato da un tubicino trasparente che mostra il livello presente nella camera di accumulo 2. Vantaggiosamente può essere previsto anche un sensore elettronico di livello (non mostrato) connesso alla porta 33, che misura il livello dell’olio presente nella camera. Il sensore può essere opportunamente interfacciato con un’unità di controllo che reintegra il livello attraverso l’ulteriore porta 36 (ad esempio dotata di valvola manuale) oppure attraverso altri accessi alla camera non mostrati.

La porta 36, dotata di una valvola ad esempio manuale, può anche essere utilizzata per svuotare completamente la camera di accumulo 2.

La prima piastra 30 presenta una pluralità di fori passanti (eventualmente filettati, per l’accoppiamento con tappi o agganci rapidi 4A), che vanno a definire varie uscite 4 di nebbia aria/olio. Di fatto, quando un’uscita 4 è aperta, essa risulta in comunicazione con l’interno della

 

camera di accumulo 2, e (si veda la figura 6) attraverso di ciascuna di esse viene erogata ad un utilizzatore U1, U2, attraverso una opportuna tubazione T1, T2, la nebbia aria/olio. Vantaggiosamente le tubazioni T1, T2, possono essere intercettate da eletto-valvole E1, E2 opportunamente comandate, o da valvole manuali.

Secondo il trovato, il generatore comprende almeno un nebulizzatore 3 sfociante proprio in detta camera di accumulo 2.

Il nebulizzatore 3, nel caso qui illustrato, è di ‘medio/bassa pressione’ è ben visibile in figura 1.

Nel presente testo per medio/bassa pressione si intende che esso è configurato per lavorare in maniera ottimale con una pressione di ingesso di aria compresa tra i 4 e gli 8 bar, preferibilmente tra 5 e 6 bar.

Come si vede, il nebulizzatore 3 può comprendere un primo ugello 7 alimentato da aria in pressione, ad esempio attraverso lo scasso anulare 40 alimentato tramite il passaggio 41, direttamente connesso all’uscita di un regolatore di pressione R.

L’ugello 7 può presentare primi canali 8 alimentati dall’aria in pressione proveniente dal regolatore R.

I canali 8 sono ben visibili in figura 2, e ciascuno di essi è dotato di una uscita 8A su di una superficie 70 del primo ugello che definisce almeno parzialmente una prima camera 9 assialmente simmetrica rispetto ad un asse A.

Specificamente l’uscita 8A può essere prevista su di una sezione ‘cilindrica’ del primo ugello 7, che si raccorda con una sezione convergente di cui si discuterà in seguito.

I canali 8 sono orientati in modo da generare una rotazione (si vedano le frecce di figura 1) dell’aria immessa nella prima camera 9 intorno a detto asse A; preferibilmente essi sboccano

 

tangenzialmente rispetto alla superficie 70, che risulta di sezione circolare in corrispondenza delle uscite 8A.

I canali 8 possono avere una sezione costante, come raffigurato, oppure possono essere essi stessi convergenti verso l’uscita 8A.

Come si vede dalla figura 1, la superficie 70 del primo ugello prevede almeno un tratto convergente verso un foro d’uscita 10 (dell’ugello stesso).

Vantaggiosamente l’area del foro d’uscita 10 deve essere maggiore rispetto all’area complessiva delle uscite 8A, per permettere la generazione di una ‘depressione’ all’interno della camera 9, la cui utilità sarà chiarita in seguito.

Vantaggiosamente il rapporto tra l’area complessiva delle uscite 8A e l’area del foro d’uscita 10 può essere minore di 0.7, preferibilmente compreso tra 0,3 e 0,5. Ciò, in modo da creare una area di depressione nella camera 9, che permetta un risucchio di lubrificante dal secondo ugello 6.

Nella configurazione illustrata l’ugello può essere realizzato in un unico pezzo, e presenta una spalla 41 che, per il montaggio, va in battuta contro un riscontro 42 della prima piastra 30.

A valle del primo ugello 7, verso la camera di accumulo 2, è previsto un canale divergente 11, in cui sfocia il foro d’uscita 10 del primo ugello 7. Vantaggiosamente il canale divergente può essere definito da un passaggio di sezione troncoconica, realizzato nella prima piastra 30.

Tornando alla figura 1, si nota che il canale divergente 11 può essere definito da una parete 120 (ad esempio della prima piastra 30) che è distanziata rispetto al perimetro del foro

 

d’uscita 11 (misura M1 indicata nel disegno), almeno su di un piano che comprende la sezione d’uscita del foro 10 stesso.

Si è verificato che tale distanza M1 può migliorare la dimensione delle particelle emesse nella camera di accumulo 2, probabilmente a causa del distacco di un flusso turbolento che si crea direttamente a valle del foro 10, a causa dell’immediato recupero di pressione.

La distanza M1 influisce notevolmente sulla qualità e dimensione delle particelle e si è verificato che quella minima è almeno la metà del diametro di uscita D1, preferibilmente la distanza M1 minima è almeno pari a un diametro di uscita D1.

La misura ottimale di M1 è sostanzialmente compresa tra una volta e mezzo il diametro di uscita e 4,5 volte il diametro di uscita.

La parete divergente 120 poi, unita alla rotazione impressa di canali del primo ugello 7 (e quindi dell’aria), ottimizza la dimensione delle particelle di olio espulse.

Un'altra caratteristica che influisce sulla dimensione delle particelle di olio è la rugosità della parete 120 del canale divergente 11. Più è ‘rugoso’ tale tratto, meglio coalizza le particelle di dimensioni maggiori, rimuovendole efficacemente dal flusso.

Si presume infatti che le micro particelle, incontrando le “creste” della superficie, si dividano ulteriormente rimpicciolendosi ancora. Parte delle particelle più grosse invece si frema nelle valli della superficie, rimanendo esclusa dal flusso.

Il valore della rugosità ottimale per la parete del canale divergente 11, può essere preferibilmente 1,2 µm Ra o maggiore.

Preferibilmente la rugosità è quella ottenuta tramite una lavorazione che crea sulla superficie una spirale che “idealmente” ruota in senso inverso rispetto alla direzione di rotazione del vortice di aria e olio.

 

La prima camera 9 può essere ulteriormente definita da una superficie piana di un elemento intermedio 44 che può essere pressato contro l’ugello 7 da un opportuno elemento a vite 45, ad esempio avvitato alla prima piastra 30.

Ovviamente sono presenti vari O-ring tra l’elemento intermedio e la prima piastra 30, ma anche tra il primo ugello 7 e quest’ultima, per confinare l’aria in pressione nella posizione desiderata. Le tenute sono ben visibili in figura 1.

Vantaggiosamente, i canali 8 possono essere definiti dall’ugello 7, e dalla superficie piana a cui esso è poggiato.

Si nota che, per l’afflusso di olio, il nebulizzatore 3 prevede inoltre un secondo ugello 6 sfociante in detta prima camera 9.

Ad esempio, il secondo ugello 6 è inserito assialmente in un foro dell’elemento intermedio 44, con opportune tenute O-ring, e prevede una punta (in cui è realizzato un foro di erogazione 6A) che sporge leggermente rispetto alla sopracitata superficie piana dell’elemento intermedio affacciata alla camera 9.

Vantaggiosamente, come si può notare dalla figura 1, il secondo ugello 6 presenta un secondo foro 6A di erogazione che è coassiale rispetto all’asse A. Inoltre, il secondo ugello 6 è associato a un canale CA di alimentazione che può aspirare l’olio presente all’interno della camera di accumulo 2. Ad esempio, il canale di alimentazione presenta passaggi 500 connessi a un tubicino d’aspirazione 51, che pesca l’olio accumulatosi in prossimità del fondo della camera di accumulo 2. Il canale di alimentazione può prevedere una valvola di regolazione 50 fine della portata di olio che raggiunge il secondo ugello 6; vantaggiosamente il flusso è rappresentato visivamente sull’indicatore 34.

 

Si è verificato che, per ottenere una ottima resa del nebulizzatore, è preferibile che il secondo ugello 6 sfoci in corrispondenza dell’uscita 8A di detti canali 8, preferibilmente in corrispondenza di una mezzaria di tale uscita 8A.

Inoltre è utile che il secondo ugello sfoci assialmente rispetto all’ugello 7.

Secondo un aspetto del trovato, il foro d’uscita 10 del primo ugello 7, è affacciato a un condensatore 5 previsto all’interno della camera di accumulo 2, il condensatore essendo preferibilmente posto a valle del canale divergente 11.

Il condensatore può prevedere delle dimensioni tali per cui l’impronta I ottenuta dal prolungamento della parte 120 conica sia interamente contenuta dal condensatore.

C’è da dire che nel presente testo, si è utilizzato il termine condensatore 5, per definire l’elemento piastriforme 5 posizionato dinnanzi all’uscita del nebulizzatore 3 (vantaggiosamente sorretto da viti e bulloni 46 vincolati alla prima piastra 30).

Anche se il condensatore 5 è refrigerato dall’afflusso di aria che lo investe, esso non agisce per “condensare” (in senso fisico) le particelle d’olio che la investono.

Al più, esso funge da schermo che agevola la coalescenza di particelle d’olio di dimensioni rilevanti, che investono il condensatore 5, e che non riescono, per via del loro peso rilevante, a essere trasportate dall’aria negli spazi circostanti il condensatore stesso, all’interno della camera di accumulo 2.

Più avanti nella descrizione, con particolare rifermento alla figura 7, verranno illustrate altre configurazioni possibili del nebulizzatore 3, che però può presentare le stesse dimensioni fondamentali più sopra descritte. E ciò vale anche per l’ulteriore nebulizzatore 3A che verrà descritto in riferimento alla figura 7.

 

Il funzionamento del trovato è evidente dalla descrizione che precede, ed è sostanzialmente il seguente.

La camera di accumulo 2 viene preventivamente riempita con una certa quantità di olio, in modo da poter alimentare il pescante 51, che ha una lunghezza tale da protendersi verso il fondo della camera.

Il regolatore R, quando è richiesta una lubrificazione da parte di un’utenza, invia aria in pressione all’ugello 7 (ad esempio tramite lo scasso 40 e l’alimentazione 41).

L’aria in pressione passa attraverso i canali 8 dell’ugello. Una volta raggiunta la camera 9 l’aria in pressione assume un movimento vorticoso intorno all’asse A del nebulizzatore 3, proprio a causa della conformazione e della disposizione dei canali 8.

All’interno del primo ugello 7 l’aria in rotazione viene convogliata verso il foro 10 dal tratto convergente 70 dell’ugello stesso, aumentando la propria velocità e diminuendo la propria pressione.

Anche a causa del rapporto fra l’area complessiva delle uscite 8A e del foro 10, all’interno della camera 9 si crea una depressione che risucchia l’olio dal secondo ugello 6, e l’olio risucchiato si mischia, polverizzandosi, all’aria che ruota vorticosamente nella camera 9.

Appena l’aria mischiata all’olio viene espulsa dal foro 10, il tratto divergente (distanziato di M1) consente un repentino recupero di pressione dell’aria con la creazione di vortici, e al contempo sulla parete 120 del tratto divergente si accumulano le particelle di olio più pesanti, che vengono quindi estromesse dal flusso di aria/olio.

Solo le particelle più leggere rimangono in sospensione nell’aria che supera il tratto divergente, e tali piccole particelle si diffondono nella camera di accumulo 2.

 

Dato che il condensatore 5 fronteggia l’uscita del nebulizzatore 3, esso raccoglie una parte delle particelle pesanti di olio che si ‘condensano’ su di esso, ricadendo poi nel fondo della camera di accumulo 2.

La struttura sopra descritta permette di creare all’interno della camera di accumulo 2 una nebbia di particelle d’olio finissime in sospensione, di diametro indicativo che può essere minore di 1μm, che viene trascinata dall’aria che fluisce attraverso l’uscita 4.

La collocazione dell’uscita 4, sul cielo della camera, seleziona ulteriormente le particelle di olio, e solo quelle davvero piccole e leggere riescono ad essere trascinate dall’aria in pressione che fuoriesce dall’uscita 4.

Il sistema sopra descritto, riesce a generare particelle di olio davvero piccole, che formano una nebbia molto fine e che riescono a essere trascinate dall’aria in pressione erogata dal generatore 1, fornendo quindi una lubrificazione ottimale.

Ovviamente le particelle che si condensano sulla parete 120 divergente, sul condensatore 5, o che non riescono a raggiungere l’uscita 4 perché troppo pesanti, scolano sul fondo nella camera di accumulo 2, unendosi all’olio già presente in essa.

Vantaggiosamente la camera di accumulo 2 è associata a un regolatore di pressione differenziale 12, che immette nella camera dell’aria compressa quando la differenza tra la pressione interna della camera di accumulo 2 e la pressione di alimentazione supera un valore di soglia predefinito.

Ciò avviene nel caso in cui la richiesta d’aria lubrificata da parte delle utenze sia particolarmente alta, ed ‘ecceda’ quella trattabile direttamente dal nebulizzatore.

 

In questo caso il regolatore di pressione differenziale 12 (fig. 3 e 4) veicola all’interno della camera di accumulo 2 un “surplus” di aria in pressione, permettendo quindi l’alimentazione delle utenze U1, U2.

Nell’esempio descritto, il regolatore di pressione differenziale 12 può comprendere un elemento valvolare 13 caricato da una molla 14 in direzione di una apertura 15 in comunicazione con l’alimentazione di aria in pressione (ovvero il regolatore R); la molla 14 e parte dell’elemento valvolare 13 sono invece in comunicazione con la camera di accumulo 2 cosicché, quando la pressione nella camera di accumulo 2 scende al di sotto di un valore di soglia predefinito dal carico della molla sull’elemento valvolare 13 (ad esempio tarato a 2 bar), l’elemento valvolare 13 libera l’apertura 15 consentendo un flusso di aria dall’alimentazione di aria in pressione verso la camera di accumulo 2.

Per evitare che l’immissione d’aria all’interno della camera abbia un effetto negativo sulla nebbia in essa presente, l’uscita del regolatore differenziale 12 all’interno della camera di accumulo 2 prevede un silenziatore 16, che ‘spacca’ l’aria immessa in modo da impedire delle interferenze sostanziali con la nebbia presente nella camera.

Nella descrizione qui sopra, si è descritto un generatore 1 che prevede un solo nebulizzatore 3, che funziona preferibilmente a media/bassa pressione (ovvero tramite la pressione di linee di alimentazione comune in molti complessi industriali, di circa 6 bar).

Un sistema come quello sin ora descritto è adatto ad alimentare macchine (ad esempio di taglio) con utensili di una gamma ‘media’, e quindi che richiedono portate d’aria di lubrificazione anch’esse ‘medie’ ovvero nell’ordine 2-8 m<3>/ora.

Nel caso in cui si lavori con utensili che richiedono una minore portata di ‘nebbia’ per la lubrificazione e il raffreddamento, si è verificato che il sistema sopra descritto risulta poco adatto. O meglio, si è verificato che in caso di ‘basse’ portate, ovvero al di sotto di 2 m<3>/ora, la

 

capacità di generare una nebbia di particelle fini cala in maniera sensibile. Ciò perché la contropressione presente nella camera di accumulo 2 risulta troppo alta per mantenere in funzione il sistema vortex del nebulizzatore 3.

Per alimentare in maniera più efficacie sistemi che prevedono utenze con portate d’aria molto variabili, e per mantenere il più possibile costante la concentrazione di particelle d’olio anche in flussi a bassa portata, si è congegnato il generatore 1A rappresentato nelle figure dalla 7 alla 10.

In tali figure si sono utilizzati gli stessi riferimenti numerici già utilizzati in precedenza per indicare parti funzionalmente simili a quelle già descritte.

Come si può notare specificamente dall’analisi della figura 7, tale generatore è sostanzialmente simile a quello precedentemente descritto e anch’esso presenta un nebulizzatore 3 funzionalmente identico a quello descritto.

Ad esempio, le dimensioni del nebulizzatore 3 funzionali alla generazione della nebbia, sono quelle già descritte sopra.

Tuttavia in questa specifica configurazione esso presenta un ugello 7 che, oltre a definire la camera 9, integra o meglio definisce anche il canale divergente 11.

Come già accennato, le caratteristiche della camera 9 e del canale divergente 11, per il nebulizzatore 3, sono esattamente quelle già descritte e non verranno pertanto più riprese.

La semplificazione introdotta dall’integrazione nello stesso pezzo sia della camera 9 che del canale divergente 11 è evidente. Infatti la lavorazione della piastra 30 di questa variante, necessaria ad alloggiare il nebulizzatore 3, se confrontata con quella descritta in figura 1, è molto più semplice in quanto presenta un banale foro passante di sezione cilindrica, che alloggia e supporta (sempre tramite la spalla 41 e il gradino 42) la nuova configurazione dell’ugello.

 

Ovviamente, anche nel caso descritto in figura 1, ovvero in cui sia presente un solo nebulizzatore 3 nel generatore 1, sarà possibile utilizzare la versione semplificata dell’ugello 7 (che comprende il divergente 11) e della piastra 30 qui descritte.

Tornando ora alla descrizione del generatore 1A, la differenza più evidente con quanto descritto nella versione a singolo nebulizzatore, è la presenza di un ulteriore nebulizzatore 3A configurato per generare una nebbia a partire da una pressione più alta rispetto al nebulizzatore 3.

A titolo di esempio, l’ulteriore nebulizzatore 3A presenta lo stesso funzionamento concettuale del nebulizzatore 3, ma è configurato per lavorare a pressioni maggiori e flussi minori.

Quindi la differenza sostanziale con il nebulizzatore 3 risiede nella area del foro 10A e nell’area complessiva delle uscite 8A’ (che può essere una sola).

L’ulteriore nebulizzatore 3 può essere configurato per funzionare con una pressione di alimentazione compresa tra le 2 e le 4 volte, preferibilmente a circa tre volte la pressione di linea che normalmente è intorno ai 6 bar.

Di fatto i due nebulizzatori 3, 3A sono geometricamente simili, ma l’ulteriore nebulizzatore 3A (e nello specifico l’ugello 7’) presenta dimensioni ottimizzate per funzionare (generando nebbia) con un flusso di aria minore.

Ciò si evince immediatamente dall’analisi della figura 8, che mostra la conformazione dell’ugello 7A, nella parte in cui definisce la camera 9. Di fatto si tratta di una vista dall’alto del solo ugello 7A.

Esso presenta un unico canale 80 (o comunque un numero minore di canali 8 rispetto al nebulizzatore 3). Anche la sezione di passaggio del canale 80, e di conseguenza l’area

 

dell’uscita 8A’ risulta più piccola dell’uscita 8A dei canali 8 del nebulizzatore 3. Ciò si può facilmente rilevare dall’analisi della figura 7 dove l’uscita 8A’ del canale 80 dell’ulteriore nebulizzatore 3A risulta quasi invisibile, se comparata a quelle del primo.

Le rimanenti ‘dimensioni’ dell’ulteriore nebulizzatore 3A sono sostanzialmente corrispondenti (o al più scalate) rispetto a quelle del nebulizzatore 3, ma ottimizzate per lavorare ad una pressione maggiore.

Nello specifico, sempre dalla figura 7, si nota che il semi-angolo α1 di apertura del tratto divergente 11 del nebulizzatore 3 può corrispondere all’angolo α2 dell’ulteriore nebulizzatore 3A. L’angolo α1 e/o α2 può essere compreso tra 10° e 35° Preferibilmente di 15°.

Anche l’altezza H1 del tratto divergente 11 del nebulizzatore 3, può essere corrispondente all’altezza H2 dello stesso tratto dell’ulteriore nebulizzatore 3A.

L’altezza H1 e/o H2 è preferibilmente maggiore di 1,5 volte il diametro di uscita D1, D2. Preferibilmente l’altezza H1, H2 è sostanzialmente 2 volte il diametro di uscita D1, e/o 4 volte il diametro di uscita D2.

I valori qui sopra indicati sono particolarmente importanti; infatti si è giunti a queste specifiche misure e angoli tramite un processo di ottimizzazione piuttosto lungo e complesso, basato su ‘prove e errori’. I range e le dimensioni sopra descritti sono quelli che hanno permesso di fornire le migliori performance al dispositivo.

L’alimentazione di aria all’ulteriore nebulizzatore 3A può essere ottenuta tramite una linea AL, sui cui può essere presente un moltiplicatore di pressione 800 (si veda un possibile schema di alimentazione in figura 10), che pressurizza un serbatoio 801 di aria in alta pressione. Al posto del moltiplicatore di pressione è ovviamente possibile utilizzare un compressore di alta pressione.

 

Il moltiplicatore di pressione può essere alimentato da un opportuno gruppo per il trattamento dell’aria 803 e sulla linea di alimentazione può essere previsto un manometro 804.

L’ulteriore nebulizzatore 3A (di alta pressione) può prevedere una alimentazione dell’olio tramite lo stesso pescante 51 descritto in precedenza. Vantaggiosamente la linea CA di alimentazione d’olio dell’ulteriore nebulizzatore non presenta alcun sistema di regolazione fine.

Per completare la descrizione dello schema di figura 10, si può notare che la linea di alimentazione BA del nebulizzatore 3 è del tutto simile a quella già descritta in precedenza, con la sola ulteriore previsione di una eventuale valvola di non ritorno 807, posizionata sull’alimentazione d’aria del nebulizzatore 3 di media/bassa pressione.

Il funzionamento del generatore 1A delle figure 7-10 è sostanzialmente il seguente.

Preliminarmente viene immessa quantità di olio pre-definita che si deposita sul fondo della camera di accumulo 2.

Viene quindi alimentato il nebulizzatore 3 con una pressione di linea (ad esempio 6 bar) e l’ulteriore nebulizzatore 3A con una pressione maggiore, ad esempio 20 bar.

Se non è richiesta aria dagli utilizzatori U1 o U2, la pressione all’interno della camera di accumulo 2 si stabilizza a circa 20 bar. La valvola di non ritorno 807 impedisce un passaggio di aria dalla camera di accumulo 2, alla linea di alimentazione BA del nebulizzatore 3.

Quando viene richiesta dell’aria dagli utilizzatori, la pressione all’interno della camera di accumulo 2 si abbassa proprio in funzione della portata d’aria richiesta.

Per portate d’aria standard (ovvero ad esempio quando lavorano degli utensili di dimensioni ‘normali’), la pressione interna del serbatoio si abbassa alla pressione di linea (ovvero circa 5-6 bar).

 

In questo caso sono in funzione sia il nebulizzatore 3, che l’ulteriore nebulizzatore 3A. Tuttavia la ‘portata’ di nebbia (e anche di aria) fornita dall’ulteriore nebulizzatore 3A è piccola (o trascurabile) in confronto alla portata di nebbia (e di aria) fornita dal nebulizzatore 3 che di fatto lavora nel suo “range” di pressione/portate ottimale e quindi con la massima efficienza in termini di generazione di nebbia.

Di fatto l’ulteriore nebulizzatore 3A (che è ottimizzato per lavorare a pressioni più alte e con basse portate) lavora comunque ad una pressione (bassa) di linea, ma il suo apporto alla quantità di nebbia risulta limitato, e di gran lunga inferiore rispetto a quello del nebulizzatore 3 che è ottimizzato proprio per lavorare a pressioni ‘normali’.

Nel caso in cui sia richiesta dagli utilizzatori una portata d’aria aggiuntiva la pressione all’interno della camera scende al di sotto di un valore pre-impostato. Ciò è dovuto al fatto che la portata d’aria richiesta supera la portata d’aria massima erogabile dal nebulizzatore 3 e dall’ulteriore nebulizzatore 3A, e quindi nella camera di accumulo 2 si assiste a una diminuzione di pressione.

In tali condizioni il nebulizzatore 3 funziona alla sua portata di aria massima e la nebbia da esso generata è sovrabbondante rispetto a quanta ne servirebbe per la sola portata d’aria che ‘passa’ attraverso i nebulizzatori.

In tali condizioni, interviene quindi il regolatore di pressione differenziale 12 (presente anche in questa configurazione) che libera un passaggio addizionale di aria che viene immessa direttamente nella camera di accumulo 2, consentendo di aumentare la portata d’aria rispetto alla nebbia d’olio generata e presente nella camera, ottimizzando quindi il rapporto olio/aria che lascia il generatore 1A; ciò permette di evitare una lubrificazione troppo ricca. Esattamente come già spiegato in relazione al generatore 1.

 

Nel caso in cui le portate d’aria richieste siano invece al di sotto dello standard, e ciò avviene ad esempio quando vengono utilizzati utensili molto piccoli, la pressione nella camera di accumulo 2 sale al di sopra della zona di funzionamento ottimale del nebulizzatore 3, che via via produce sempre meno nebbia. Al contempo, con il salire della pressione, aumenta l’efficienza dell’ulteriore nebulizzatore 3A che inizia a produrre un flusso di nebbia via via crescente, entrando nel suo range di funzionamento ottimale.

Quando la pressione supera una certa soglia (ad esempio 6,5) interviene la valvola di non ritorno 807 (tarata ad esempio su un delta di pressione di 0,5bar), che esclude completamente il nebulizzatore 3. La valvola di non ritorno, evita anche che l’aria lasci la camera di accumulo 2 attraverso il condotto di alimentazione del nebulizzatore 3.

Quando il nebulizzatore 3 cessa di funzionare, tutta la nebbia necessaria viene generata dall’ulteriore nebulizzatore 3A che opera nel suo range di funzionamento ottimale, ovvero di pressioni piuttosto alte, e portate molto basse.

La progressiva diminuzione di portata del nebulizzatore 3, e l’incremento di efficienza dell’ulteriore nebulizzatore 3A sono una conseguenza automatica dell’aumento di pressione nella camera di accumulo 2, dovuto alla bassa portata d’aria richiesta.

Il sistema illustrato, quindi, si adatta automaticamente alle portate di aria richiesta, consentendo di mantenere anche alle “basse” portate, una quantità di nebbia ottimale per la lubrificazione.

C’è da notare che l’aumento della pressione di lubrificazione, aiuta non solo la generazione di una nebbia molto fine, ma permette anche di raffreddare con maggiore efficienza gli utensili ‘piccoli’, che ricevono sia maggiore aria che maggiore olio, a tutto beneficio del processo di taglio stesso. Una maggiore pressione di aria, migliora anche la rimozione del truciolo prodotta dalla lavorazione stessa.

 

Secondo una variante del generatore 1A, è possibile prevedere una valvola 805 (ad esempio automatica in base alla pressione della camera di accumulo 2, o comandabile da solenoide) che può escludere il funzionamento dell’ulteriore nebulizzatore 3A, in condizioni particolari di funzionamento.

Ciò può essere utile dato che l’aria ad alta pressione con cui è alimentato l’ulteriore nebulizzatore 3 risulta molto ‘costosa’ da produrre.

Quindi, ad esempio, la valvola 805 può essere comandata automaticamente per aprirsi quando differenza tra la pressione all’interno della camera di accumulo 2 e la pressione di alimentazione del nebulizzatore 3 (pressione di linea, ad esempio 6 bar) si avvicina alla pressione minima necessaria per sostenere un vortice sul nebulizzatore 3 (ad esempio, 2 bar). Tale riduzione del delta di pressione può infatti preannunciare o una richiesta di portate di lubrificazione molto basse (e allora l’intervento dell’ulteriore nebulizzatore risulta necessario) o l’interruzione della richiesta di aria lubrificazione (e in questo caso non viene sprecata aria ad alta pressione, se non quella poca necessaria a innalzare la pressione della camera di accumulo 2 alla pressione massima di alimentazione).

Ovviamente, in una forma di realizzazione semplificata, possono essere semplicemente previste delle valvole (manuali o automatiche, controllate da un’unità di controllo) che attivano o il nebulizzatore 3, o l’ulteriore nebulizzatore 3A o entrambi, proprio in funzione della lavorazione da effettuare.

Sono state descritte varie forme di realizzazione dell’innovazione, ma altre potranno essere concepite sfruttando lo stesso concetto innovativo.

Ad esempio, la camera di accumulo 2 di accumulo potrà avere conformazione qualsiasi, e potrà essere realizzata anche come un serbatoio in pressione configurato diversamente da quello sopra descritto, con qualsiasi sezione trasversale

 

Inoltre, potrà essere previsto un serbatoio d’olio separato dalla camera di accumulo 2 (e opportunamente pressurizzato), ad esempio con un sistema di riciclo che veicola l’olio che si accumula nella camera di accumulo 2, all’interno del serbatoio principale.

La configurazione dell’ugello 7 è quella ottimale dal punto di vista della realizzazione, dato che il o i canali 8, 80 sono formati tra ugello 7 e superficie piana dell’elemento intermedio 44. Tuttavia, il o i canali all’interno dell’ugello potranno essere realizzati anche tramite fori.

Non ultimo l’ugello 7 qui descritto è realizzato in un solo pezzo, che definisce la camera 9 dotata di un tratto convergente 70. Ovviamente, in varianti della forma realizzativa, l’ugello 7 potrà essere realizzato in più pezzi assemblati fra loro tramite guarnizioni.

 

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Generatore (1, 1A) di nebbia aria/olio, comprendente una camera di accumulo (2) all’interno della quale si accumula una nebbia di particelle di olio in aria, la camera di accumulo (2) essendo dotata di almeno una prima uscita (4) di nebbia, almeno un nebulizzatore (3, 3A) sfociante in detta camera di accumulo (2), il nebulizzatore (3, 3A) comprendendo un primo ugello (7, 7A) alimentato da aria in pressione, che presenta almeno un primo canale (8, 80) alimentato dall’aria in pressione, ciascun canale (8, 80) essendo dotato di una uscita (8A, 8A’) su di una superficie (70) del primo ugello che definisce almeno parzialmente una prima camera (9) assialmente simmetrica rispetto ad un asse (A), i canali (8, 80) essendo orientati in modo da generare una rotazione dell’aria immessa nella prima camera (9) intorno a detto asse (A), la superficie (70) del primo ugello prevedendo almeno un tratto convergente verso un foro d’uscita (10, 10’), il nebulizzatore (3, 3A) prevedendo inoltre un secondo ugello (6) alimentato da olio e sfociante in detta prima camera (9) in modo che l’olio sia risucchiato attraverso il secondo ugello (6) a causa del flusso d’aria che l’attraversa la prima camera (9), caratterizzato dal fatto che il foro d’uscita (10) del primo ugello (7) sfocia in un canale divergente (11).
2. 2. Generatore secondo la rivendicazione precedente, in cui il canale divergente (11) è definito da una parete (120) che è distanziata (M2, M1) rispetto al perimetro del foro d’uscita (11), almeno su di un piano su cui giace la sezione d’uscita del foro.
3. 3. Generatore secondo la rivendicazione 1, in cui il foro d’uscita (10) è affacciato a un condensatore (5) previsto all’interno della camera di accumulo (2).
4. 4. Generatore secondo la rivendicazione 1, in cui il secondo ugello (6) è affacciato all’uscita (8A, 8A’) di detti canali (8, 80), preferibilmente in corrispondenza di una mezzaria dell’uscita (8A, 8A’).  
5. 5. Generatore secondo la rivendicazione 1, in cui il secondo ugello (6) prevede un canale di alimentazione che aspira l’olio presente in forma liquida all’interno della camera di accumulo (2), il canale di alimentazione comprendendo un regolatore di flusso (52).
6. 6. Generatore secondo la rivendicazione 1, in cui la camera di accumulo (2) è associata a un regolatore di pressione differenziale (12), che immette nella camera di accumulo dell’aria compressa, quando la differenza tra la pressione interna della camera di accumulo (2) e la pressione di alimentazione del nebulizzatore (3) supera un valore di soglia predefinito.
7. 7. Generatore secondo la rivendicazione precedente, in cui il regolatore di pressione differenziale (12) comprende un elemento valvolare (13) caricato da una molla (14) in direzione di una apertura (15) in comunicazione con l’alimentazione di aria in pressione, la molla (14) e parte dell’elemento valvolare (13) essendo in comunicazione con la camera di accumulo (2) cosicché, quando la pressione nella camera di accumulo (2) scende al di sotto di un valore di soglia predefinito dal carico della molla sull’elemento valvolare (13), l’elemento valvolare (13) libera l’apertura (15) consentendo un flusso di aria dall’alimentazione di aria in pressione verso la camera di accumulo (2) e/o in cui l’uscita del regolatore differenziale (12) all’interno della camera di accumulo (2) prevede un silenziatore (16).
8. 8. Generatore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il nebulizzatore (3) è alimentato da una prima linea (BA) di aria compressa a una prima pressione, ed è presente un ulteriore nebulizzatore (3A), anch’esso sfociante nella camera di accumulo (2), alimentato da una seconda linea (AL) di aria compressa a una seconda pressione più alta della prima pressione, la prima linea (BA) essendo associata   opzionalmente associata a una valvola di non ritorno (807) che impedisce un controflusso proveniente dalla camera di accumulo (2).
9. 9. Generatore secondo la rivendicazione precedente, in cui l’ulteriore nebulizzatore (3A) è geometricamente simile al nebulizzatore (3), e/o è configurato per operare con flusso d’aria inferiori rispetto al nebulizzatore (3).
10. 10. Sistema di lubrificazione, comprendente un generatore (1, 1A) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.