ITBO20000249A1

ITBO20000249A1 - THROTTLE .

Info

Publication number: ITBO20000249A1
Application number: IT2000BO000249A
Authority: IT
Inventors: Osso Carlo Dall; Giuseppe Gamberini
Original assignee: Magneti Marelli Spa
Priority date: 2000-05-04
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2001-11-04
Also published as: IT1321006B1

Description

D E S C R I Z IO N E DESCRIPTION

della domanda brevetto per invenzione industriale of the patent application for industrial invention

La presente invenzione è relativa ad una valvola a farfalla. The present invention relates to a butterfly valve.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad una valvola a farfalla per uso automobilistico del tipo comprendente un condotto per l'alimentazione di un fluido; mezzi otturatori mobili tra una posizione di chiusura ed una posizione di massima apertura del citato condotto per controllare selettivamente la portata di fluido attraverso il condotto stesso; mezzi elastici agenti sui mezzi otturatori per mantenere i mezzi otturatori stessi in una posizione di apertura intermedia disposta tra le citate posizioni di chiusura e di massima apertura; e mezzi attuatori per spostare i mezzi otturatori tra le posizioni di chiusura e di massima apertura contro l'azione dei citati mezzi elastici . In particular, the present invention relates to a butterfly valve for automotive use of the type comprising a duct for feeding a fluid; shutter means movable between a closed position and a maximum opening position of the aforementioned conduit for selectively controlling the flow rate of fluid through the conduit itself; elastic means acting on the shutter means to keep the shutter means themselves in an intermediate opening position disposed between the aforementioned closing and maximum opening positions; and actuator means for moving the shutter means between the closed and fully open positions against the action of the aforementioned elastic means.

Attualmente, i mezzi elastici comprendono una prima molla atta a spostare i mezzi otturatori verso la posizione di chiusura, ed una seconda molla atta a spostare i mezzi otturatori stessi verso la posizione di massima apertura con una forza elastica superiore alla forza elastica esercitata dalla prima molla. L'azione della citata seconda molla è però limitata da un elemento di battuta fisso che ne blocca la corsa quando i mezzi otturatori sono disposti nella citata posizione di apertura intermedia, in modo tale da mantenere i mezzi otturatori stessi nella posizione di apertura intermedia quando i mezzi attuatori sono inattivi. Currently, the elastic means comprise a first spring able to move the shutter means towards the closed position, and a second spring able to move the shutter means themselves towards the position of maximum opening with an elastic force greater than the elastic force exerted by the first spring. . The action of the aforementioned second spring is however limited by a fixed abutment element which blocks its stroke when the shutter means are arranged in the aforementioned intermediate opening position, in such a way as to keep the shutter means themselves in the intermediate opening position when the actuator means are inactive.

Le valvole a farfalla note del tipo sopra descritto presentano alcuni inconvenienti, il principale dei quali consiste nel fatto che l'utilizzo di due molle rende relativamente complicate e costose sia la struttura, sia l'assemblaggio delle valvole a farfalla stesse. Known butterfly valves of the type described above have some drawbacks, the main one being that the use of two springs makes both the structure and the assembly of the butterfly valves relatively complicated and expensive.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare una valvola a farfalla che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti. The object of the present invention is to provide a butterfly valve which is free from the drawbacks described above.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una valvola a farfalla comprendente un condotto per l'alimentazione di un fluido; mezzi otturatori mobili tra una posizione di chiusura ed una posizione di massima apertura del condotto per controllare selettivamente la portata di fluido attraverso il condotto stesso; mezzi elastici agenti sui detti mezzi otturatori per mantenere i mezzi otturatori stessi in una posizione di apertura intermedia disposta tra le dette posizioni di chiusura e di massima apertura; e mezzi attuatori per spostare i detti mezzi otturatori tra le dette posizioni di chiusura e di massima apertura contro l'azione dei detti mezzi elastici; caratterizzata dal fatto che i detti mezzi elastici sono definiti da un unico elemento elastico. According to the present invention, a butterfly valve is provided comprising a conduit for feeding a fluid; shutter means movable between a closed position and a maximum opening position of the duct for selectively controlling the flow rate of fluid through the duct itself; elastic means acting on said shutter means to keep said shutter means in an intermediate opening position arranged between said closing and maximum opening positions; and actuator means for moving said shutter means between said closing and maximum opening positions against the action of said elastic means; characterized in that said elastic means are defined by a single elastic element.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:

la figura 1 è una vista prospettica esplosa della valvola a farfalla della presente invenzione; Figure 1 is an exploded perspective view of the butterfly valve of the present invention;

la figura 2 è una vista laterale di un primo particolare della figura 1; Figure 2 is a side view of a first detail of Figure 1;

la figura 3 è una vista prospettica di un secondo particolare della figura 1; e Figure 3 is a perspective view of a second detail of Figure 1; And

le figure 4a, 4b, e 4c illustrano la valvola a farfalla della figura 1 in posizioni operative differenti . Figures 4a, 4b, and 4c illustrate the butterfly valve of Figure 1 in different operating positions.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicata, nel suo complesso, una valvola a farfalla per uso automobilistico comprendente una carcassa 2 provvista di un condotto 3 a sezione sostanzialmente circolare, il quale presenta un asse 4 longitudinale, ed è atto ad essere collegato al collettore di aspirazione (non illustrato) di un motore a scoppio. With reference to Figure 1, 1 denotes, as a whole, a butterfly valve for automotive use comprising a casing 2 provided with a substantially circular section duct 3, which has a longitudinal axis 4, and is able to be connected to the intake manifold (not shown) of an internal combustion engine.

La valvola 1 comprende, inoltre, un albero 5 di supporto, il quale presenta un asse 6 longitudinale sostanzialmente perpendicolare all'asse 4, è alloggiato in maniera girevole all'interno della carcassa 2, e si estende attraverso il condotto 3, ed un disco 7 otturatore disposto all'interno del condotto 3. Il disco 7 è accoppiato in maniera assialmente ed angolarmente fissa all'albero 5 per ruotare, rispetto alla carcassa 2 e sotto la spinta di un dispositivo 8 di azionamento, attorno all'asse 6 tra una posizione di chiusura (figura 4a) ed una posizione di massima apertura (figura 4c) del condotto 3 in modo da controllare selettivamente la portata di aria aspirata dal citato collettore di aspirazione (non illustrato) attraverso il condotto 3 stesso. The valve 1 also comprises a support shaft 5, which has a longitudinal axis 6 substantially perpendicular to the axis 4, is rotatably housed inside the casing 2, and extends through the duct 3, and a disc 7 shutter arranged inside the duct 3. The disc 7 is coupled axially and angularly fixed to the shaft 5 to rotate, with respect to the casing 2 and under the thrust of an actuation device 8, around the axis 6 between a closed position (figure 4a) and a maximum opening position (figure 4c) of the duct 3 so as to selectively control the flow rate of air sucked in by the aforementioned intake manifold (not shown) through the duct 3 itself.

Il dispositivo 8 comprende, oltre all'albero 5, un motore 9 elettrico, il quale è alloggiato all'interno della carcassa 2, ed è provvisto di un albero 10 di uscita, che è girevole attorno ad un relativo asse 11 parallelo all'asse 6, ed è accoppiato all'albero 5 tramite una catena 12 di ingranaggi comprendente, nella fattispecie, tre ingranaggi 12a, 12b, e 12c, di cui gli ingranaggi 12a di ingresso e 12c di uscita sono calettati sull'albero 10 e, rispettivamente, sull'albero 5. A questo proposito, è opportuno precisare che l'ingranaggio 12c presenta la forma di un settore circolare limitato lateralmente da due superfici 13 e 14 laterali sostanzialmente piane, e si estende radialmente verso l'esterno dalla superficie periferica di una flangia 15 cilindrica, la quale è calettata sull'albero 5, ed è provvista di un perno 15a estendentesi parallelamente all'asse 6 verso il disco 7. The device 8 comprises, in addition to the shaft 5, an electric motor 9, which is housed inside the casing 2, and is provided with an output shaft 10, which is rotatable about a relative axis 11 parallel to the axis 6, and is coupled to the shaft 5 by means of a chain 12 of gears comprising, in this case, three gears 12a, 12b, and 12c, of which the input gears 12a and 12c are keyed on the shaft 10 and, respectively, on the shaft 5. In this regard, it should be noted that the gear 12c has the shape of a circular sector limited laterally by two substantially flat lateral surfaces 13 and 14, and extends radially outwards from the peripheral surface of a flange 15 cylindrical, which is keyed on the shaft 5, and is provided with a pin 15a extending parallel to the axis 6 towards the disk 7.

Il motore 9 è atto ad impartire al relativo albero 10 e, quindi, all'albero 5 sia un movimento di rotazione in una direzione 16 oraria {nella fattispecie un movimento verso la posizione di chiusura) , sia un movimento di rotazione in una direzione 17 antioraria (nella fattispecie un movimento verso la posizione di massima apertura) contro la spinta di una molla 18 disposta in posizione coassiale all'albero 5 tra la flangia 15 ed il disco 7. Quando il motore 9 è disalimentato, la molla 18 mantiene il disco 7 in una posizione di apertura intermedia (figura 4b), la quale è disposta tra le posizioni di chiusura e di massima apertura, e definisce una posizione di apertura di emergenza, in cui il citato collettore di aspirazione (non illustrato) è in grado di aspirare una quantità determinata di aria attraverso il condotto 3 in modo da consentire all'automobile di proseguire la propria marcia . The motor 9 is able to impart to the relative shaft 10 and, therefore, to the shaft 5 both a rotation movement in a clockwise direction 16 (in this case a movement towards the closed position), and a rotation movement in a direction 17 anticlockwise (in this case a movement towards the maximum opening position) against the thrust of a spring 18 arranged in a coaxial position to the shaft 5 between the flange 15 and the disc 7. When the motor 9 is de-energized, the spring 18 keeps the disc 7 in an intermediate opening position (figure 4b), which is arranged between the closing and maximum opening positions, and defines an emergency opening position, in which the aforementioned intake manifold (not shown) is able to sucking a determined quantity of air through the duct 3 so as to allow the car to continue driving.

Con riferimento alla figura 3, la molla 18 è una molla elicoidale cilindrica ad un filo comprendente due porzioni 19 e 20, le quali sono collegate tra loro da una porzione 21 di collegamento conformata sostanzialmente ad U, sono provviste di rispettive estremità 22 e 23 libere ricurve, e sono disposte in posizione affacciata al condotto 3 e, rispettivamente, alla flangia 15. Inoltre, dal momento che la porzione 19 presenta un diametro maggiore del diametro della porzione 20, il numero di spire della porzione 19 stessa e, quindi, l'ingombro assiale della molla 18 possono assumere valori relativamente ridotti. With reference to Figure 3, the spring 18 is a cylindrical helical spring with a wire comprising two portions 19 and 20, which are connected to each other by a connection portion 21 substantially U-shaped, are provided with respective free ends 22 and 23 curved, and are arranged in a position facing the duct 3 and, respectively, the flange 15. Furthermore, since the portion 19 has a diameter greater than the diameter of the portion 20, the number of turns of the portion 19 itself and, therefore, the The axial dimensions of the spring 18 can assume relatively small values.

Le porzioni 19 e 20 presentano rispettivi sensi di avvolgimento tra loro opposti, ed esercitano, quindi, sull'albero 5 rispettive forze elastiche tra loro opposte atte a spostare il disco 7 verso la sua posizione di massima apertura e, rispettivamente, verso la sua posizione di chiusura. A questo proposito, dal momento che la forza elastica esercitata sull'albero 5 dalla porzione 19 è maggiore della forza elastica esercitata sull'albero 5 stesso dalla porzione 20, quando il motore 9 è disattivato, l'azione combinata delle porzioni 19 e 20 permette di mantenere il disco 7 nella citata posizione di apertura intermedia come verrà meglio chiarito nel seguito. The portions 19 and 20 have respective winding directions opposite each other, and therefore exert on the shaft 5 respective elastic forces opposite each other suitable to move the disc 7 towards its position of maximum opening and, respectively, towards its position. closing. In this regard, since the elastic force exerted on the shaft 5 by the portion 19 is greater than the elastic force exerted on the shaft 5 itself by the portion 20, when the motor 9 is deactivated, the combined action of the portions 19 and 20 allows to keep the disc 7 in the aforementioned intermediate opening position as will be better clarified in the following.

Con riferimento alla figura 2, la carcassa 2 comprende, inoltre, una guida 24 anulare disposta coassialmente all'albero 5, e quattro elementi 25, 26, 27, e 28 fissi di battuta distribuiti attorno all'asse 6 nella direzione 16. With reference to Figure 2, the casing 2 also comprises an annular guide 24 arranged coaxially to the shaft 5, and four fixed abutment elements 25, 26, 27, and 28 distributed around the axis 6 in the direction 16.

La porzione 19 è calzata sulla guida 24 con la sua estremità 22 a monte dell'elemento 26 nella direzione 16 ed a contatto dell'elemento 26 stesso, e viene precaricata in modo tale da portare la porzione 21 a valle dell'elemento 27 nella direzione 16; mentre l'estremità 23 è mantenuta a valle dell'estremità 22 ed a monte della porzione 21 nella direzione 16 dal perno 15a, il quale si estende tra l'estremità 23 e la porzione 21, e definisce un elemento di battuta mobile solidale all'albero 5 della valvola 1. Secondo una variante non illustrata, le estremità 22 e 23 possono essere agganciate all'elemento 26 e, rispettivamente, al perno 15a. The portion 19 is fitted on the guide 24 with its end 22 upstream of the element 26 in the direction 16 and in contact with the element 26 itself, and is preloaded in such a way as to bring the portion 21 downstream of the element 27 in the direction 16; while the end 23 is kept downstream of the end 22 and upstream of the portion 21 in the direction 16 by the pin 15a, which extends between the end 23 and the portion 21, and defines a movable abutment element integral with the shaft 5 of valve 1. According to a variant not shown, the ends 22 and 23 can be hooked to the element 26 and, respectively, to the pin 15a.

Il funzionamento della valvola 1 verrà ora descritto a partire da un istante in cui il motore 9 è disalimentato e la valvola 1 è disposta nella sua posizione di apertura intermedia (figura 4b), nella quale il perno 15a impegna contemporaneamente sia l'estremità 23 che la porzione 21. La porzione 21 inoltre è disposta a contatto dell'elemento 27, e le due superfici 13 e 14 sono disposte a rispettive distanze determinate dagli elementi 28 e, rispettivamente, 25. A questo proposito, è opportuno precisare che, quantunque la forza elastica esercitata sull'albero 5 dalla porzione 19 sia maggiore della forza elastica esercitata sull'albero 5 stesso dalla porzione 20, la posizione di apertura intermedia è definita con precisione dall'elemento 27 atto a limitare l'azione di apertura esercitata dalla porzione 19 stessa. The operation of the valve 1 will now be described starting from an instant in which the motor 9 is disconnected and the valve 1 is arranged in its intermediate opening position (figure 4b), in which the pin 15a simultaneously engages both the end 23 and the portion 21. The portion 21 is also arranged in contact with the element 27, and the two surfaces 13 and 14 are arranged at respective distances determined by the elements 28 and, respectively, 25. In this regard, it should be noted that, although the the elastic force exerted on the shaft 5 by the portion 19 is greater than the elastic force exerted on the shaft 5 itself by the portion 20, the intermediate opening position is precisely defined by the element 27 able to limit the opening action exerted by the portion 19 itself.

Con riferimento alla figura 4a, quando il dispositivo 8 di azionamento impartisce all'albero 5 un momento torcente nella direzione 16, vale a dire in senso orario, la forza che il perno 15a esercita sulla porzione 21 è maggiore della forza elastica esercitata dalla porzione 19 sul perno 15a stesso. Di conseguenza, il disco 7 viene spostato verso la sua posizione di chiusura, in cui la superficie 14 si dispone a contatto dell'elemento 25. With reference to Figure 4a, when the actuation device 8 imparts a twisting moment to the shaft 5 in the direction 16, i.e. clockwise, the force that the pin 15a exerts on the portion 21 is greater than the elastic force exerted by the portion 19 on the pin 15a itself. Consequently, the disc 7 is moved towards its closed position, in which the surface 14 is arranged in contact with the element 25.

Con riferimento alla figura 4c, quando il dispositivo 8 di azionamento impartisce all'albero 5 un momento torcente nella direzione 17, vale a dire in senso antiorario, la forza che il perno 15a esercita sull'estremità 23 è maggiore della forza elastica esercitata dalla porzione 20 sul perno 15a stesso. Di conseguenza, il disco 7 viene spostato verso la sua posizione di massima apertura, nella quale la superficie 13 si dispone a contatto dell'elemento 28. With reference to Figure 4c, when the actuation device 8 imparts a twisting moment to the shaft 5 in the direction 17, i.e. counterclockwise, the force that the pin 15a exerts on the end 23 is greater than the elastic force exerted by the portion 20 on the pin 15a itself. Consequently, the disk 7 is moved towards its maximum opening position, in which the surface 13 is arranged in contact with the element 28.

La valvola 1 presenta alcuni vantaggi, il principale dei quali è costituito dal fatto che sia la struttura, sia l'assemblaggio della valvola 1 stessa risultano semplificati e meno costosi a causa dell'utilizzo di un'unica molla 18. The valve 1 has some advantages, the main one of which is constituted by the fact that both the structure and the assembly of the valve 1 itself are simplified and less expensive due to the use of a single spring 18.

Claims

R IV E N D I CA Z I O N I 1. Butterfly valve comprising a conduit (3) for feeding a fluid; shutter means (7) movable between a closed position and a maximum opening position of the duct (3) to selectively control the flow of fluid through the duct (3) itself; elastic means (18) acting on said shutter means (7) to keep said shutter means (7) in an intermediate opening position arranged between said closing and maximum opening positions; and actuator means (8) for moving said shutter means (7) between said closing and maximum opening positions against the action of said elastic means (18); characterized in that said elastic means (18) are defined by a single elastic element (18).

2. Valve according to claim 1, wherein said elastic element (18) comprises a first (19) and a second portion (20) acting on said shutter means (7) with a first and, respectively, a second elastic force in so as to move the shutter means (7) themselves towards the said positions of maximum opening and, respectively, of closing; said first elastic force being greater than said second elastic force.

3. Valve according to claim 2, wherein said elastic element (18) comprises a third portion (21) for connecting said first (19) and second portion (20); the said first (19) and second portion (20) being defined by a first (19) and, respectively, a second winding (20) having respective opposite winding directions.

4. Valve according to claim 3, wherein said elastic element (18) has a determined longitudinal axis (6); said first (19) and second winding (20) having a first (22) and, respectively, a second free end (23) distributed, in use, around said axis (6) so that the second end (23 ) is arranged between the first end (22) and the said third portion (21).

5. Valve according to claim 4 and further comprising at least one fixed abutment element (26), and at least one movable abutment element (15a) arranged, in use, between said second end (23) and said third portion (21); said first (22) and second ends (23) engaging said fixed abutment element (26) and, respectively, said movable abutment element (15a).

6. Valve according to claim 5, wherein said actuator means (8) comprise at least one output shaft (5); the elastic element (18) being mounted coaxially to said output shaft (5); and said movable abutment element being integral with the output shaft itself.

7. Valve according to claim 6, wherein said output shaft (5) is a support shaft of said shutter means (7).

8. Valve according to any one of claims 1 to 7, wherein said elastic element (18) is a helical spring (18) with one thread.

Valve according to claim 8, wherein said helical spring (18) is a cylindrical helical spring comprising a first (19) and a second winding (20) having a first and, respectively, a second diameter; said first diameter being greater than said second diameter.