IT8320557A1 - Gruppo di tenuta per la chiusura a tenuta di fluido di corpi cilindrici fissi in genere - Google Patents

Description

"GRUPPO DI TENUTA PER LA CHIUSURA A TENUTA DI FLUIDO DI CORPI CI LINDRICI FISSI IN GENERE".

RIASSUNTO

La presente invenzione concerne un gruppo di tenuta per chiudere a tenuta di fluido spilli, perni ed altri oggetti cilindrici immobili allorch? si renda necessario far tenuta fra 1 lati fluido e non fluido dell'oggetto cilindrico mobile. Il gruppo di tenuta com prende un organo di guarnizione con una estremit? tubolare troncata di netto ed un organo di arresto con una rientranza conica, entrambi i quali circondano l'oggetto cilindrico mobile. Una cavit? di scorrimento non costretta risulta definita dall'organo di guarnizione e dall'organo di arresto. Posizionati dietro l'organo di guarnizione si trovano una molla ed una rondella che sollecitano assialmente lo organo di guarnizione'entro la rientranza conica.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda perfezionamenti nuovi ed utili nei dispositivi di tenuta di valvole a apillo per fluidi.

La progettazione di apparecchiature esige spesso l'uso di dispositivi di tenuta attorno a parti di moto per impedire l'afflusso di fluido da una zona dell'apparecchiatura ad un'altra. Un impiego siffatto si riscontra nel settore della verniciatura a spruzzo. Le pistole spruzzatrici fanno uso di dispositivi di tenuta attorno ai loro spilli per fluido onde impedire la migrazione di vernici ed altri abrasivi verso gli organi interni della pistola, dove potrebbero provocare usura e danni notevoli. Questi dispositivi? di tenuta devono essere in grado di sopportare ampie gamme di pressione e di garantire una lunga durata utile.

Un tipo di dipositivo di tenuta commerciale attualmente disponibile ? un dispositivo di-tenuta con guarnizione a MVM a gallone. Questo materiale di guarnizione assume la forma di un gallone o "Y" e pu? essere ima qualsiasi di una pluralit? di materiali, normalmente, questo tipo di dispositivo di tenuta richiede registrazione manuale quando viene inserito per la prima volta nel cavo fra lo spillo o perno e la sede, allo scopo di pre-insediare la guarnizione. Il pre-insediamento comporta il serraggio di un dado previsto per conprimere ed insediare la guarnizione, cosi da impostare la tenuta. Il dado previsto viene quindi allentato finche lo spillo sla in grado di muoversi liberamente. Due ovvii svantaggi di questo tipo di dispositivo di tenuta sono la necessit? di provvedere al preinsediamento e che la registrazione della guarnizione dipende dalla sensibilit? tattile dell'operatore?

Un altro problema ? quello del mantenimento della tenuta perfetta una volta installata la guarnizione. I gruppi di guarnizione del tipo a "V" attualmente esistenti presentano non di rado sacche o cavit? intervallate nel senso della lunghezza dei loro diametri interni. A mano a mano che il materiale di guarnizione si consuma, il materiale d? guarnizione rimanente deve essere ulteriormente compresso in modo da mantenere una tenuta perfetta. Quando questa usura si verifica, vernice pu? migrare entro queste sacche e rimaner-, vi intrappolata. Mentre lo spillo per fluidi continua a muoversi in va e vieni, particelle abrasive della vernice cominciano a consumare la superficie dello spillo. Ci? prosegue fintanto che si verifica una perdita macroscopica nel quale momento possono essere stati danneggiati sia la guarnizione che lo spillo.

Altri tipi di dispositivi di tenuta noti includono quelli illustrati nel brevetto statunitense K. 3096096

e nel brevetto statunitense N. 3 ?85628 .

La presente invenzione prevede un gruppo di tenuta di concezione peculiare} includente un inserto od organo di arresto od un gruppo di tenuta che circondano la valvola a spillo del fluido. A scopo illustrativo, i disegni presentano il dispositivo di tenuta nell'ambito di una pistola spruzzatrice e come parte di una valvola int?rcettatrice del fluido. Queste forme'di attuazione specifiche servono a scopi puramente illustrativi e non restringono le possibilit? di impiego di tali gruppi di tenuta in altri settori.

Il materiale impiegato per la costruzione dell'inserto od organo di arresto secondo la presente invenzione dipende in larga misura dai criteri di progettazione dell?apparecchiatura nell'ambito della quale il gruppo di tenuta ? destinato ad essere utilizzato. Nel caso delle presenti forme d? attuazione, l'inserto e realizzato in ottone. L'esterno dell'inserto pu? avere qualsiasi forma necessaria per accogliere l'ingombro della apparecchiatura entro la quale ? posto il gruppo di tenuta dello spillo per fluidi. L'interno dell'inserto include una superficie anulare rastremata che ? studiata per accogliere l'organo di guarnizione.

L'angolo della superficie anulare interna rastremata dipende dal tipo del materiale di guarnizione usato, dalle caratteristiche di scorrimento e freddo del materiale di guarnizione e dall'ordine di grandezza dellaforza esercitata contro il dorso della guarnizione per spingere la guarnizione stessa in oontatto con lo spillo per fluidi. Attualmente, ? disponibile una pluralit? di materiali per guarnizione, fra cui polietilene, polipropilene, vinile, feltro e fluorocarburi come il Teflon e un materiale feltrato impregnato di Teflon. Nel caso delle presenti forme di attuazione si fa uso di un fluorocarburo. Si e scoperto che con un materiale a base di Teflon l'angolo di rastrematura preferito nell'inserto od organo di arresto ? di circa 13 gradi dall'asse longitudinale dello spillo per fluidi.

L'organo di guarnizione presenta di per se stesso un diametr? interno costante che ? leggermente pi? grande del diametro esterno dello spillo, per consentire in tal modo il movimento dello spillo pur mantenendo una tenuta perfetta. L'esterno dell'organo di guanirzione ? preferibilmente gradinato ovvero a due ordini, con il diametro esterno del fronte dell'organo di guarnizione che ? pi? piccolo di quello del dorso.

Il fronte dell'organo di guarnizione, che si adatta nella superficie anulare rastremata dell'inserto ad organo di arresto, ? preferibilmente una estremit? tubolare troncata netta. Dietro lo organo di guarnizione sono collocate una rondella di appoggio ed una molla. La molla agisce contro la rondella di appoggio che, a sua volta, sollecita assialmente l'organo di guarnizione contro la superficie anulare rastremata dell'inserto per forzare la guarnizione a contatto dello spillo per fluidi, creando in tal modo una tenuta perfetta.

I vantaggi del presente gruppo di tenuta sono molteplici. Il primo vantaggio deriva dalla facilit? di montaggio e sostituzione. Hon esiste necessit? di pre-insediare la guarnizione e la registrazio^ ne non ? soggetta agli errori dell'operatore? L'operatore installa semplicemente un corpo di tenuta e la molla provvede ad esercitare in continuit? la forza necessaria per creare una tenuta sicura* Di conseguenza non occorrono registrazioni per tutta la vita della guarnizione.Una volta che la guarnizione abbia raggiunto il suo limite di durata utile, 1'operatone non deve far altroche togliere la vecchia guarnizione ed installarne una nuova

Un altro vantaggio risiede nella peculiarit? della concezione e nell'interfaccia risultante fra materiale d? guarnizione e superf?cie anulare rastremata dell'organo di arresto. La maggiorali za delle tenute in commercio richiede registrazioni periodiche in quanto si affidano ad un rimpiazzo di materiale di guarnizione consumato per usura comprimendo nuovo materiale nel vuoto lasciato. Le guarnizioni a "V" esistenti si affidano ad una riduzione del diametro interno della guarnizi?ne. Questa riduzione ha luogo soltanto se si verifica spostamento di ciascuna sezione della guarnizione. Questo spostamento determina un incuneamento che distribuisce il labbro del_ la guarnizione verso la mezzer?a, diminuendo perci? il diametro interno della guarnizione stessa. Criteri di progettazione corretti, conformi alle raccomandazioni dei produttori di guarnizioni, impongono l'adozione di un accoppiamento stretto fra il diametro esterno della guarnizione e la sede. Questo accoppiamento stretto inibisce lo spostamento della sezione della guarnizione, dando cosiorigine a perdite precoci,dalla guarnizione. Quando ci? s? verifica, si rendono indispensabili ulteriori registrazioni del dado previsto.

Il gruppo di tenuta secondo la presente invenzione non si affida per una tenuta perfetta allo spostamento del diametro esterno della guarnizione. Tutte le forze esercitate sul materiale di guarnizione sono invece dirette verso lo spillo per fluido animato di moto alternativo. Ci? si consegue riducendo al m?nimo l'area di contatto fra la guarnizione e l?inserto sfruttando la superficie anulare rastremata dell'organo di arresto e l'estremit? frontale tubolare troncata d? netto della guarnizione. La tenuta che ne risulta fra la guarnizione d? Teflon e lo spillo metallico ha luogo su una piccolissima porzione longitudinale dello spillo. CI? porta all'applicazione delle forze di tenuta predominanti proprio e soltanto in corrispondenza del bordo frontale della tenuta, il che riduce a sua volta l'ordine di grandezza dell'attrito lungo il resto della guarnizione.

Per contrasto, una normale guarnizione a "V" a gallone ripartisce la sua forza in egual misura lungo ciascun' la guarnizione. Ci? determina un maggior attrito per tutta la lunghezza della guarnizione ed una minore forza per unit? di area contro lo spillo a parit? di forza della molla.

Infine si derivano 1 vantaggi di una pi? lunga durata utile di ciascuna guarnizione. Grazie alla peculiare concezione del gruppo di tenuta, la durata di esso si dimostra superiore a quella di altre tenute reperibili in commercio di un fattdre che arriva a 5 contro 1.

Nei disegni*

la figura 1 ? una vista in pianta, parzialmente in sezione, di un gruppo di tenuta secondo la presente invenzione, posto all'interno di un pistola per verniciatura a spruzzo;

la figura 2 ? una vista in sezione di un gruppo di tenuta secondo la presente Invenzione, posto all'interno di una valvola di intercettazione di fluido; e

la figura 3 rappresenta un particolare ingrandito della sezione parziale della figura 1.

Con riferimento alla figura 1, una pistola per verniciatura a spruzzo 10 di tipo hen noto nella tecnica include un gruppo di tenuta 12 secondo la presente invenzione. Il gruppo 12 comprende un inserto od organo di arresto 13, un organo d? guarnizione 14, una rondella 15 ed una molla 16, i quali tutti circondano uno spillo per fluidi 18 della pistola spruzzatrice 10.

Come mostrato in figura 3? l'organo d? arresto 13 presenta una superficie esterna 19 concepita per combaciare con forma della sede entro la quale viene collocato il gruppo 12* Un Lordo interno anteriore 20 dell'organo di arresto 13 presenta un diametro appena maggiore del diametro esterno dello spillo per fluidi 18, per permettere il libero movimento dello spillo per fluidi 18. Immediatamente dietro il bordo anteriore interno 20 si trova una superficie rastremata 21 cLe, nella presente forma di attuazione, definisce una rientranza 22 conica". La rientranza conica 22 si apre sull'interno 23 dell'organo di arresto 13? L'organo di arresto 13 include una parete interna 24, una parete esterna 25 ed lina estremit? 26

All'interno dell'organo di arresto 13 ? posto l'organo di guarnizione 14 che circonda lo spillo per fluidi 18. L'organo di guarnizione 14 presenta una prima ed una seconda estremit?, 27 e 30, opposte* La prima estremit? 27 ? sostanzialmente perpendicolare allo asse longitudinale 31 dello spillo per fluidi 18. Una superficie intena 32 dell'organo di guarnizi?ne 14 presenta diametro costante ma leggermente maggiore del diametro esterno dello spillo per fluidi 18. L'esterno della guarnizione ? costituito da una prima porzione esterna 33 e da una seconda porzione esterna 34* La prima porzione 33 La diametro minore di quello della seconda porzione 34 ed ? configurata per adattarsi entro la rientranza conica 22 dell?organo di arresto 13*

La seconda porzione 34 dell'organo di guarnizione 14 La diametro sufficientemente grande da offrire supporto ad una rondella 36, Come mostrato in figura 3? il diametro della seconda porzione 34 ? minore del diametro della parete interna 13 dell'organo di arresto 10; Nella presente-forma di attuazione la superficie esterna della seconda porzione 34 dell'organo di guarnizione 14 e la parete interna 24 dell'organo di arresto definiscono uno spazio di scarico. In altre forme di attuazione il diametro della seconda porzione 34 si estende verso l'esterno fino ad entrare in contatto con la parete interna 24.

La rondella 36 si attesta contro la seconda estremit? 30 dell'organo di guarn?zione 14? Dietro la rondella 36 ? posta una molla 38. La molla 38 pu? essere tenuta in posizione in corrispondenza della sua estremit? opposta da una parete 39?

La molla 38 fornisce la forza necessaria per creare una tenuta efficace. La forza della molla 38 viene applicata contro la rondella 36 come indicato dalla freccia in figura 3. La rondella 36 a sua volta distribuisce uniformemente la forza dalla molla contro la seconda estremit? 30 dell'organo di guarnizione 14*

In conseguenza della forza che agisce contro l'organo di guarnizione 14, la prima estremit? 27 dell'organo di guarnizione 14 viene spinta entro la rientranza conioa 22. Si realizza cosi un contatto a filo di coltello, indicato con il numero di riferimento 40, fra l'organo di guarnizione 14 o la superficie rastremata 21, forzando cosi la prima-estremit? 27 dell'organo di guarnizione 14 a contatto stretto dello spillo per fluidi 18, cosi da creare una tenuta perfetta.

A mano a mano ohe l'organo di guarnizione 14 si consuma, la prima estremit? 27 dell'organo di guarnizione 14 continua ad avanzare nella rientranza 22f che funge da cavit? di scorrimento non costretta. Questo si deve alla forza costante della molla che viene esercitata sulla seconda estremit? 30 dell'organo di guarnizione 14. Concentrando le forze di carico in corrispondenza della linea di contatto a filo di coltello 40, l'ordine di grandezza del carico per unit? di area viene ad essere notevolmente incrementato, creando cosi una tenuta migliore. Inoltre, concentrando le forze di carico in corrispondenza della prima estremit? 27 dell'organo di guarnizione 14? l'usura lungo la superficie interna 31 dell'organo di guarnizione 26 viene ad essere notevolmente ridotta a motivo dell'eliminazione del carico lungo il resto di questa superficie. La cavit? di scorrimento 22 non costretta offre spazio per il movimento del materiale di guarnizione 14 a seguito dell'usura? Il materiale di guarnizione 14f nella presente forma di attuazione, ? un materiale di Teflon. Si ? tro vato che con la molla 16, che sollecita la prima estremit? 27 del materiale di guarnizione 14 entro la cavit? 22 e contro la superficie rastremata 21, la forza risultante orienta il materiale di guarnizio ne 14 in relazione di tenuta con lo epillo 18.

Un'altra forma di attuazione oompare nella figura 2. Una valvola di intercettazione per fluidi ? indicata con il numero di riferimento 50? La valvola 50 include uno spillo valvolare 181 ed un gruppo di tenuta 20' secondo la presente invenzione. Il gruppo 20' include un inserto od organo di arresto 13' accorciato che definisce una rientranza 22'. Un'estremit? di un organo di guarnizione 14' ? ricevuta

Claims (12)

RIVENDICAZIONI

1. Gruppo di tenuta per chiudere a tenuta la periferia di un oggetto cilindrico, comprendente un organo di guarnizione avente una prima ed una seconda estremit? opposte, che circondano detto oggetto cilindrico, detto organo di guarnizione essendo ricavato da un materiale scorrevole a freddo, un organo di arresto circondante detto oggetto cilindrico, detto organo di arresto definendo una rientranza, detta rientranza presentando una superf?cie rastremata posta a contatto di detta prima estremit? di detto organo di guarnizione, detta prima estremit? di detto materiale di guarnizione essendo posizionata all'interno di detta rientranza di detto organo di arresto, detto organo di guarnizione e detto organo di arresto definendo una cavit? d? scorrimento non costretta adiacente a detto oggetto, nonch? mezzi a molla posizionati adiacentemente a detto organo di guarnizione per sollecitare detto organo di guarnizione verso detta cavit? di scorrimento, in cui detto organo di guarnizione avanza entro detta cavit? di scorrimento durante l'uso.

2. Gruppo di tenuta secondo la rivendicazione 1, in cui detto materiale scorrevole a freddo ? un fluorocarburo.

3 Gruppo d? tenuta secondo la rivendicazione 1, in cui detto organo di arresto ? realizzato in ottone.

4. Gruppo d? tenuta secondo la rivendicazione 1, includente un organo di supporto interposto fra detta molla e detto organo di guarnizione.

5. Gruppo di tenuta secondo la rivendicazione 1, in cui detta superficie rastremata giace ad un angolo di 15 gradi circa dal l'asse longitudinale di detto oggetto cilindrico.

6. Gruppo di tenuta secondo la rivendicazione 1, in cui detto organo di guarnizione include una prima porzione cilindrica ed una seconda porzione cil?ndrica, detta prima porzione di detto organo di guarnizione avendo un diametro minore d? quello di detta seconda porzione, detta prima porzione essendo posizionata all'interno di detta rientranza dell'organo di arresto.

7. Gruppo di tenuta secondo la rivendicazione 1, in cui la superficie esterna della prima porzione cilindrica di detto organo di guarnizione ? distanziata da detto organo di arresto, detto organo di guarnizione e detto organo di arresto definendo uno spazio di scarico.

8. Gruppo di tenuta secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima estremit? di detto organo di guarnizione ? sostanzialmente perpendicolare all'asse longitudinale di detto oggetto cilindrico.

9 Gruppo di tenuta per chiudere a tenuta la periferia di uno spillo per fluidi in una pistola spruzzatrice) comprendente un organo di guarnizione avente una prima ed una seconda estremit? opposte) che circondano detto spillo per fluidi) un organo di arresto circondante detto spillo per fluidi, detto organo di arresto definendo una rientranza conica, detta rientranza presentando una superfieie rastremata posta a contatto di detta prima estremit? di detto organo di guarnizione, detta superficie rastremata definendo un angolo acuto con l' asse longitudinale di detto oggetto cilindrico, detta prima estremit? di detto materiale di guarnizione essendo posizionata entro detta rientranza conica di detto organo di arresto, detto organo di guarnizione e detto organo di arresto definendo una cavit? di scorrimento non costretta adiacentemente a detto spillo per fluidi, nonch? mezzi a molla posti dietro detta rondella per sollecitare detto organo di guarnizione verso detta cavit? di scorrimento, in cui detto organo di guarnizione avanza entro detta cavit? di scorrimento durante l'uso.

10 Gruppo di tenuta secondo la rivendicazione 9? in oui detto organo di guarnizione ? realizzato in un materiale scorrevole a freddo?

11. Gruppo di tenuta secondo la rivendicazione 9? in cui una porzione della superficie esterna di detto organo di guarnizione ? distanziata da una porzione della superficie interna di detto organo di arresto, definendo in tal modo uno spazio di scarico.

12. Gruppo di tenuta secondo la rivendicazione 11, in cui detto organo di arresto riceve detto organo di guarnizione e detta prima estremit? di detto organo di guarnizione ? sostanzialmente perpendicolare all'asse longitudinale di detto spillo per fluidi ,