IT8246852A1 - Dispositivo per il rapido azionamento di un cilindro in un sistema azionato da fluidi - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

di Brevetto di Invenzione Industriale per il trovato dal titolo: " DISPOSITIVO PER IL RAPIDO AZIONAMENTO DI UN CI-LINDRO IN UN SISTEMA AZIONATO DA FLUIDI"

R I A S S U N T O

In un sistema azionato per mezzo di fluidi, in particolare per il funzionamento di frizioni o freni a fluido, nei quali si sfrutta una pressione crescente, viene montata una valvola a pressione per l 'azionamento di un cilindro appartenente agli elementi comandati dal fluido. In questo caso, contrariamente a quanto accade in dispositivi gi? noti, il funzionamento del cilindro avviene a velocit? notevolmente maggiore. Per questo scopo la valvola a pressione viene portata innanzitutto in stato di riposo, d? dove, con un certo ritardo, viene azionata in modo tale da raggiungere la pressione desiderata.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Il trovato concerne un dispositivo per il rapido azionamento di un cilindro comandato a pressione in un sistema a fluido, in particolare come parte di una frizione o di un freno, e con una valvola a pressione associata al cilindro. Nei sistemi a fluido, nei quali la forza viene trasmessa e governata per mezzo della pressione del fluido contenuto all'interno del rispettivo sistema, si ha una diminuzione della pressione in corrispondenza della valvola a pressione impiegata, e, pi? esattamente, questo avviene durante una prima fase lungo la quale un certo quantitativo di fluido di pressione deve essere inviato agli elementi da azionare con il fluido, mentre non ? ancora necessaria una ben determinata pressione durante questa fase. La diminuzione dei valori della pressione in questa prima fase comporta una diminuzione della velocit? di scorrimento del flusso di fluido con conseguente allungamento di detta prima fase, cosa che si traduce in risposte ritardate degli elementi azionati dal fluido.

Il trovato si propone lo scopo di migliorare detta prima fase, cio? di accorciare'sensibilmente il tempo di corsa a vuoto, per ottenere un migliore rendimento ad esempio di una frizione o di un freno, in sostanza di un cilindro.

Con il trovato detto scopo viene raggiunto grazie alle caratteristiche delineate nella rivendicazione 1.

Il trovato uretra diversi vantaggi rispetto agli altri dispositivi noti, per i quali i tempi di risposta degli elementi azionati a fluido possono essere notevolmente accorciati. In definitiva, risulta possibile riempire pi? velocemente un cilindro a pressione, ad esempio un cilindro che fa parte di una frizione o di un freno, per ottenere cos? un pi? rapido riempimento dei vari elementi e quindi avere una risposta pi? immediata degli stessi elementi.

Diverse vantaggiose realizzazioni del trovato sono descritte qui di seguito. Il trovato ? illustrato dalle figure e dagli schemi allegati dove:

La FIG. 1 ? un grafico che mostra l'andamento della pressione ottenuta con il trovato, e riferita al tempo. La FIG. 2 ? un esempio schematico di una prima forma di realizzazione del trovato con una valvola a pressione .

La FIG. 3 mostra un particolare della forma di attuazione di cui a FIG. 2.

La FIG. 4 ? un altro esempio di realizzazione di una valvola a pressione con un cilindro di ritardo, e dove ? anche prevista la possibilit? di innesto meccanico .

La FIG. 5 mostra un particolare della forma di attuazione di FIG. 4.

La FIG. 6 mostra un ulteriore esempio di realizzazione del trovato, dotato di un diverso elemento temporizzatore.

Si ? cercato di ottenere, con il fluido, il rapido riempimento degli elementi azionati dallo stesso, e ci? aprendo una delle valvole associate al dispositivo per cos? poter raggiungere il pi? velocemente possibile la pressione totale (PF) (FIG. 1).

Con i sistemi finora conosciuti, aprendo la valvola associata al dispositivo si aveva subito una forte diminuzione dei valori della pressione totale del sistema che veniva mantenuta da una adatta valvola a pressione. A causa di ci? il fluido veniva alimentato all'elemento da azionare solo dopo aver raggiunto una pressione (P-1) (FIG. 1) in corrispondenza del punto (1), con una pressione totale in diminizione, corrispondente alla linea tratteggiata compresa tra i punti (4) e (5A) di cui a FIG. 1. In seguito a questo abbassamento dei valori della pressione totale del sistema e della risultante minore velocit? di scorrimento della corrente di fluido, si avr? la quantit? necessaria di fluido per la corsa a vuoto solo dopo un determinato periodo di tempo (tA 1), cosicch? l'elemento azionato dal fluido agisce effettivamente solo a partire dal punto (5A).

Con il trovato invece ? possibile ottenere una pressione i cui valori, dopo l'apertura della valvola, non sono inferiori a quelli precedenti. Tra l'altro si passa praticamente immediatamente dal punto (1) al punto (2) al quale corrisponde una pressione totale del sistema poco diminuita (Pp). In seguito ai massimi valori della pressione totale (Pp) il fluido scorre molto velocemente e fornisce cos? in breve tempo, all'elemento da azionare, il flusso di fluido necessario per la sua corsa a vuoto. Poco prima che la quantit? necessaria di fluido per la corsa a vuoto giunga all'elemento, la valvola a pressione diminuisce i valori della pressione, cosicch?, dopo un determinato tempo di ritardo (t ), la pressione del fluido passa da un punto (3) ad un punto (4), per cui il fluido verr? alimentato all'elemento da azionare con una pressione inferiore. Il recupero di pressione dura solo per un periodo di tempo definito dal punto (5B), cosicch? l'elemento agisce effettivamente solo a partire dal punto (5B).

Dopo aver fornito all'elemento la quantit? di fluido necessario per la corsa a vuoto, il fluido si ferma nei condotti di adduzione allo stesso elemento. A questo punto si avr? un aumento di pressione (zona (5A ? 5B) dietro la valvola a pressione) . Dopo aver raggiunto i punti o valori (5B) e (5A) la pressione aumenta nell'elemento, ed anche nel condotto di adduzione alla valvola di regolazione della pressione, fino al punto (6A), e da qui, infine, si potr? raggiungere un punto (6B), che corrisponde al punto di pressione totale del sistema (Psyst) ammesso che quest'ultimo abbia dei valori pi? alti di quelli della pressione presente in (6A). La curva ideale tracciata in FIG. 1 si ottiene con un dispositivo rappresentato nelle FIGG. 2 e 3. All'uscita di una valvola a pressione (39) ? collegata, ad esempio, come elemento azionato a pressione, tramite un condotto (31), una frizione a fluido (8) (FIG. 2). Nello stesso modo possono essere collegati un freno, sempre a fluido, o un altro elemento, ovviamente sempre all'uscita della valvola azionata a pressione (39).

Ad una delle entrate della valvola (39) (FIGG. 2 e 3) ? applicata, per mezzo di un condotto (14), una valvola elettromagnetica (32) agente su una molla di ritorno, la quale riceve la corrente da una batteria (33) attraverso la chiusura di un rispettivo interruttore (34). La valvola (32) ? collegata ad una pompa (12) accanto alla quale si trova una valvola di regolazione della pressione (13).

La valvola a pressione (39) (FIG. 2) contiene un corpo cilindrico comprendente un pistone (9) e un cilindretto (25). Quando nella valvola (39) non c?? pressione, detti due organi si trovano nella posizione illustrata in figura. In questa posizione il condotto (15), per mezzo del condotto (14), la valvola (32) ed un ulteriore condotto (38), ? collegato ad un serbatoio (11). Il condotto (15) ? collegato al condotto (16) della valvola (39), cosicch? anche la zona di pressione della frizione (8) ? priva di pressione.

Chiudendo l?interruttore (34), si chiude anche la valvola (32) e la pressione prodotta dalla pompa (12) si propaga alla valvola (39) tramite il condotto (15). La

passa nei condotti (16) e (31) fino alla camera di pressione del cilindro della frizione (8), e produce un movimento di fluido cosicch? il pistone della frizione (8) viene azionato. Nello stesso tempo, una piccola quantit? di fluido viene spinta lungo i condotti (17) e (22) in modo tale che il fluido passa attraverso una membrana (18) ed una strozzatura (23). La pressione presente su una superficie (20) del pistone (9), spinge il pistone (9) in contrasto con una molla (26), in direzione della fr?ccia (10) (FIG. 2). Lo stesso pistone si sposta per un piccolo tratto ed un allargamento (28) chiude il collegamento tra il condotto (22) e un condotto di ritorno (29). Il fluido che viene introdotto attraverso la valvola (23) entra in uno spazio (35) e agisce su una superficie (24) del pistone a cilindretto (25). Questo verr? spinto lentamente dalla pressione in contrasto alla molla (26), nella direzione opposta a quella indicata dalla freccia (10). Il pistone (9) si muove ulteriormente in direzione della freccia (10) fino a quando una spallatura (37) non crea, in corrispondenza del passaggio (21), una piccola fessura per cui il flusso del fluido viene ridotto a tal punto che la pressione nel condotto (16), come anche quella esercitata sulla superficie (20), si riduce fino a che la forza che agisce sulla superficie (20) ? uguale alla forza momentaneamente esercitata dalla molla (26).

La pressione presente nel condotto (31) diminuisce poi fino al punto (4) (FIG. 1). Se poi la pressione presente nel condotto (16) e quella esercitata sulla superficie (20), sono maggiori della forza esercitata dalla molla (26), il foro o passaggio (21) si chiuder? completamente e il fluido passer? attraverso la valvola. Se invece la pressione cade a valori troppo bassi, allora la forza della molla (26) aprir? il foro (21) attraverso il quale passer? di nuovo il fluido. La valvola (23) per? lascia entrare esattamente tanto fluido quanto ? necessario a mantenere il giusto carico della molla.

Poich? il cilindretto (25) della valvola a pressione (39) ? spinto ancora in direzione contraria a quella della freceia (10), di conseguenza aumenter? corrispondentemente la spinta della molla (26). La pressione regolata aumenter? quindi di nuovo.

Il diametro del foro (19) della membrana (18) ? calcolato in modo tale che il fluido che scorre attraverso di esso fa lentamente scorrere il pistone (9) nel senso della freccia (10) cos? che la corrente di fluido che passa attraverso il foro (21) viene regolata poco prima che la frizione (8) venga staccata. In questo modo ? stato possibile alimentare il fluido in arrivo dalla pompa (12) alla frizione (8), e ci? senza problemi attraverso il condotto (15), il foro (21) e i condotti (16), (31), fino a quando cio? il cilindro si ? riempito e ha percorso la parte pi? grossa della sua corsa a vuoto. La pressione non diminuisce durante la maggior parte della fase di riempimento. La membrana presente nel condotto (17) permette infatti un passaggio pi? rapido del fluido attraverso il canale (15), il foro (21) e i condotti (16), (31), mentre invece, senza la guarnizione (18), il pistone (9) verrebbe immediatamente spinto in direzione della freccia (10) fino a chiudere il foro (21), e perci? nei condotti (16), (31) si avrebbe soltanto una pressione che corrisponde all'equilibrio esistente tra il carico della molla (26) e la spinta agente sulla superficie (20) del pistone (9).

Quando il cilindretto (25) (FIG. 2) viene spinto in direzione contraria a quella indicata dalla freccia (10), la pressione nei condotti (16), (31) sale e corrisponde al tratto (5B - 6A) di FIG. 1. Il suo aumento dipende dalla regolazione della valvola (23).

Quando il cilindretto (25) si ? spostato per un determinato tratto in direzione opposta a quella indicata dalla freccia (10), esso va a contattare il pistone (9) e lo spinge nella sua stessa direzione fino a quando il cilindretto non si adagia, con un mantello (27) dotato di adatte aperture, contro una corrispondente spallatura (36) della propria sede di scorrimento. In questo modo il foro (21) viene aperto e si viene a creare una connessione tra i condotti (15) e (16), in tal modo la pressione risultando identica in entrambi i condotti. Con riferimento al diagramma di FIG. 1, si percorre il tratto (6A r 6B) fino a (Psyst) pressione del sistema. La valvola a pressione (39) pu? essere realizzata in modo tale che la corsa del cilindretto (25) pu? essere arrestata dalla spallatura anulare (36) cos? che il pistone (9) non viene a contatto con il cilindretto (25).

Aprendo l'interruttore (34) (FIGG. 2 e 3), la valvola (32) si apre e la pressione nei condotti (15), (16) e (31) cade. La valvola (39) si scaricher? attraverso il condotto (30). La pressione che agisce sulla superficie (20) diminuisce e il cilindro (9) viene spinto dalla forza della molla (26) in direzione contraria a quella della freccia (10).

La membrana (18) si apre e lascia libero un grosso passaggio cosicch? il pistone (9) pu? tornare velocemente nella sua posizione di partenza. In questo modo l'allargamento (28) libera di nuovo il foro che aveva precedentemente chiuso cosicch? lo spazio (35) si scarica attravers? i condotti di ritorno (29), (30) ed anche il cilindretto (25) pu? tornare nella sua posizione di partenza (FIG. 2) o posizione (0) di FIG. 1.

Le FIGG. 4 e 5 mostrano un ulteriore esempio di realizzazione del trovato dove una pompa (44), posta parallelamente ad una valvola di regolazione della pressione (45), spinge il fluido da un serbatoio (43) verso un condotto (46) di una valvola a pressione (40). Una frizione a fluido (41) ? collegata ad un condotto (47) attraverso un condotto (48). Nella valvola a pressione (40) sono previsti un pistone (54) ed un cilindretto (56). Sul pistone (54) agisce una molla di pressione (55) che si adagia contro la carcassa della valvola (40), tra il pistone (54) ed il cilindretto (56) essendo prevista un'ulteriore molla (57). La valvola (40) comprende anche un pistone ritardante (52), contro il quale agisce una molla (53) che ? adagiata contro la carcassa della valvola. Nel condotto (49) che sbocca nel condotto (47), e che fa capo al pistone ritardante (52), ? posta una membrana (50) con un foro (51).

Quando si preme il pedale (75) per azionare la frizione (41), il cilindretto (56) preme con la sua superficie ad.anello (62) contro una superficie ad anello (63) del pistone (54) e spinge quest'ultimo in direzione contraria a quella indicata dalla freccia (64) fino a che esso non si avvicina alla carcassa (58) della valvola. In questo modo il foro (77) viene chiuso dal pistone (54) ed il foro (78) ? aperto. Il canale (46) della valvola (40) ? chiuso ed il fluido contenuto in esso ? soggetto alla pressione (Psyst) fornita dalla valvola di regolazione della pressione (45). Il condotto (47) ? collegato, attraverso il foro aperto (78), al canale anulare (79), e, attraverso i condotti (59), (65), con un serbatoio (43); perci? esso risulta privo di pressione.

La frizione da azionare (41) ? aperta (posizione in FIG. 1). Se si chiude la frizione (41), si rilascia il pedale e lo spintore (74) segue il movimento del pedale in direzione della freccia (64). La molla (55) spinge i pistoni (54) e (56) in direzione della freccia (64) in modo che la superficie anulare (63) del pistone (54) ritorna a contatto con la superficie anulare (62) del cilindretto (56). Questo ultimo preme contro lo spintore (74).

Il pistone (54) chiude ora solo il foro (78) e riapre il foro {77) cosicch? il fluido scorre dal condotto di adduzione (46) al condotto (47), da dove attraverso il condotto (48) va alla frizione (41), il cui cilindro viene ora riempito. In questo modo nel condotto (47) della valvola a pressione (40) si viene a stabilire una pressione totale (PF) che dipende dalla pressione stabilita dalla valvola di regolazione della pressione (45)., dalla potenza della pompa (44), dalle resistenze idrauliche incontrate lungo i condotti che vanno dalla pompa alla frizione, e dalle resistenze meccaniche del pistone della frizione. La molla (57) non basta da sola a spingere il pistone (54) in contrasto con la molla (55) in direzione opposta a quella indicata dalla freccia (64) (le due superfici anulari (62), (63) si staccano), a chiudere il foro (77) ed impedire o interrompere cos? il passaggio del fluido dal condotto (46) al condotto (47). Questo ? possibile solo se la pressione nel condotto (47) si propaga attraverso i condotti (49), (71), la scanalatura (73) ed un condotto (72), in modo da agire sulla superficie anulare ( ??) del pistone (54) e sulla molla. Questo passaggio per il fluido ? chiuso per? dal pistone ritardante (52), il condotto (72) e la scanalatura anulare (73) essendo collegati ad uno spazio (70), e perci? privi di pressione, mentre lo spazio (70) ? sempre collegato ad un serbatoio (43).

Mentre il fluido viene mandato alla frizione (41), una parte di esso scorre attraverso il condotto (49) ed il foro (51) della membrana (50), e provoca uno spostamento del pistone ritardante (52) in direzione della freccia (64), per cui la molla (53) viene caricata. Lo spostamento del pistone (52) dura finch? esso non chiude i condotti (71), (72) e la scanalatura anulare (73), e apre invece un passaggio che va dal condotto (49 ) ai condotti ( 71 ) , ( 72 ) , fino alla fessura ( 73) . Attraverso di essi il fluido pu? agire sulla superficie ( ?A e, assieme alla molla (57),sposta il pistone (54) per cui la sezione libera del foro (77),e, di conseguenza, la corrente di fluido, vengono ridotti a tal punto che la pressione presente nel condotto (47) e sulla superficie (? A) diminuisce fino a che la somma della spinta di pressione sulla superficie (? A) e la forza della molla (57) risulta uguale al carico della molla (55). La pressione all'uscita della valvola nel condotto (48) scende perci? dal punto (3) al punto (4) come da FIG.- 1.

Se la pressione agente nel condotto (47) e sulla superficie ( ? A) ? inferiore a quella sopra detta allora ha il sopravvento la molla (55) e il pistone (54) viene spinto in direzione della freccia (64) mentre la corrente di fluido aumenta e quindi aumenta anche la pressione agente nel condotto (47) e sulla superficie ( 4 A) . Se invece detta pressione risulta maggiore di quella sopra nominata, allora ha il sopravvento la forza data dalla somma della pressione agente sulla superficie ( ? A) e della molla (57) , cosicch? il pistone (54) viene spinto in direzione contraria a quella indicata dalla freccia (64) e la corrente di fluido, e quindi la pressione agente nel condotto (47) e sulla superficie .

(? A) , diminuir? di nuovo. Il pistone (54) lascia passare dun -que quel tanto di fluido che ? necessario per il mantenimento della giusta e desiderata pressione, dopo che i condotti (46) e (71) sono collegati tra loro per mezzo del pistone ritardante (52).

La corrente di fluido proveniente dalla pompa (44) e diretta alla superficie (? A) viene completamente interrotta quando il pistone ritardante si sposta, per la pressione presente nel condotto (49) e per la forza esercitata dalla molla (53), di una quantit? tale che esso libera il passaggio verso la superficie (AA). Il tempo impiegato (tv) per il ritorno del pistone ? dato dalla corsa totale del pistone dentro al cilindro.

Il diametro del foro (51) sulla membrana (50) ? tale che la pressione nel condotto (48), poco prima che la frizione sia del tutto chiusa, scende da un valore (PF) ad un altro valore, che nel diagramma di FIG. 1 corrisponde al punto (4). Mentre il cilindro nel quale scorre detto pistone viene riempito attraverso la membrana (50), il pedale (75) pu? essere rilasciato. I pistoni (54) e (56) si spostano allora in direzione della freccia (64) fino a che il pistone (54) non tocca la carcassa della valvola (40). Muovendo ulteriormente il pedale, il pistone (56) viene ora spinto solamente dalla molla (57) contro lo spintore (74), in direzione della freccia (64), e le due superfici anulari (62), (63) si staccano. Non appena il cilindro contenente il pistone di ritardo si ? riempito, la pressione agente sulla superficie { ? A) provoca uno spostamento del pistone (54) in direzione contraria a quella della freccia (64), e ci? fino a quando la corrente di fluido che attraversa il foro (77) ? in quantit? sufficiente e necessaria. Quanto pi? il pistone (56) si sposta in direzione della freccia (64), tanto pi? debole diventa la forza esercitata dalla molla (57). La pressione agente sulla superficie ( A ) deve corrispondentemente aumentare per poter essere in grado di spingere il pistone (54) in direzione contraria alla freccia (64), in contrasto con l'azione della molla (55). La giusta pressione dipende dunque dalla posizione del pedale (75).

In corrispondenza delle varie posizioni del pedale (75), la pressione nel condotto (47) aumenta e la pressione sulla superficie ( 4 ) provoca uno spostamento del pistone (54) tale che il foro (77) si chiude, mentre il foro (78) resta un p? aperto e da esso passa il giusto quantitativo di fluido attraverso il condotto (59), fino a che la pressione nel condotto (47) non raggiunge di nuovo il livello ottimale.

Se il pistone (56) si sposta in direzione della freccia (64), ad un certo punto giunge in una posizione nella quale esso chiude il condotto (71) e la pressione agente sulla superficie (? A) si scarica nel serbatoio (43) attraverso la scanalatura (73) e lo spazio (70). Ora la molla (55) spinge il pistone (54) in direzione della freccia (64) fino all'arresto. Il condotto (46) ? collegato direttamente con l'uscita della valvola, e cio? con il condotto (47), attraverso il foro (77). La pressione sale ora dal punto (5) al punto (6) nel diagramma di FIG. 1 che corrisponde alla pressione del sistema (PSyst).

Se si muove il pedale (75) in direzione contraria a quella della freccia (64), in seguito al collegamento del condotto (71) con il condotto (72) attraverso la scanalatura (73) si instaura di nuovo la funzione regolatrice, che in FIG. 1 corrisponde al tratto (5r4). Aumentando il carico della molla (57) si ha la pressione regolata nel condotto (47).

Quando il pistone (56) contatta il pistone (54) e questo si sposta in direzione contraria a quella della freccia (64), fino a che il condotto (47) non risulta collegato ai condotti (59) e (65), detto condotto (47) risulta senza pressione. Nello stesso modo il condotto (49) ? senza pressione, e il pistone (52) spinge il fluido fuori dal cilindro di ritardo. In questo senso la membrana (50) presenter? una sezione libera pi? larga cosicch? il cilindro di ritardo si svuoter? pi? velocemente. Il tempo di ritardo pu? essere determinato anche da altri componenti. Ad esempio si pu? impiegare un elemento (95) (FIG. 6) atto ad azionare un interruttore (97) per chiudere un.circuito elettrico al quale sono associati una batteria (96) e la bobina di una valvola (94). Con una realizzazione di questo tipo si potr? azionare una frizione (90) per mezzo di un fluido di pressione. Questo ultimo verr? spinto da una pompa (98) che presenta una valvola di regolazione della pressione (107) e che ? collegata, attraverso una valvola (99), ad un serbatoio (100). Ad una valvola di riduzione della pressione (93) ? annesso un condotto di ritorno (101) che scarica nel serbatoio (100). Alla valvola (93) ? connessa meccanicamente un'ulteriore valvola (91) alla quale ? associato un ulteriore condotto di ritorno (102). Un altro condotto di ritorno (103) collega la prima valvola (94) al serbatoio (100). Alla connessione meccanica tra le valvole (93) e (91) compete anche un condotto (105). Le valvole (93) e (.91) formano, assieme ad una molla (92), una valvola a pressione. Il condotto collega

Claims (4)

1. R I V E N D I C A Z I O N I

   1 ) Dispositivo per il rapido azionamento di un cilindro in un sistema azionato da fluidi, ad esempio come parte di una frizione o di un freno, con una valvola a pressione associata al cilindro e alla quale ? collegato un condotto provvisto di un dispositivo ritardante che nella sua posizione di riposo ? inserito, e che presenta un dispositivo per l'arresto o la regolazione del passaggio del fluido ed almeno una superficie attiva su un pistone caricato da una molla,caratterizzato per il fatto che il condotto (17, 49) ? inserito in un dispositivo di inversione azionato a pressione che comprende almeno un condotto di ritorno (30, 65, 66, 68).
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato per il fatto che il pistone comprende un corpo cilindrico (9, 54) ed un cilindretto pilota (25, 56).
3. 3) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 e/o 2, caratterizzato per il fatto che il dispositivo di ritardo (18, 19, 50, 51) comprende una membrana o diaframma di ritenuta.
4. 4) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 e/o 2, caratterizzato per il fatto che il dispositivo di ritardo comprende un pistone di ritardo (52).