ITMI20002576A1

ITMI20002576A1 - Microvalvola a solenoide, perfezionata

Info

Publication number: ITMI20002576A1
Application number: IT002576A
Authority: IT
Inventors: Luciano Migliori
Original assignee: Luciano Migliori
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-05-29
Also published as: EP1211448A3; EP1211448A2; CA2363888A1; IT1319147B1

Description

DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE

Avente titolo:

MICROVALVOLA A SOLENOIDE, PERFEZIONATA

SFONDO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce a perfezionamenti alle microvalvole a solenoide e più in generale è diretta al complesso di una microvalvola a solenoide del tipo comprendente una unità valvolare ed una unità di comando a solenoide, impegnabili e disimpegnabili a scatto tra loro.

Complessi valvolari del tipo sopracitato sono normalmente disponibili in commercio e sono usati ad esempio con sistemi di automazione, su opportune basi di distribuzione dì un fluido in pressione, ovvero per l'alimentazione di fluidi in generale, sia liquidi che gassosi, indipendentemente dal tipo e dalla natura del fluido stesso.

Le microvalvole a solenoide di questo tipo, in generale comprendono una unità valvolare ed una unità di comando a solenoide che possono essere impegnate e disimpegnate a scatto tra loro. In generale l'unità valvolare è provvista di un nucleo magnetico fisso e di un nucleo magnetico mobile internamente ad un cannotto in materiale magneticamente non conduttore, ad esempio in ottone, che si protende dal corpo valvola, centralmente all'interno del circuito magnetico del solenoide dell'unità di comando. Il nucleo magnetico mobile è scorrevole assialmente nel cannotto di alloggiamento, ed è sollecitato da una molla di contrasto verso una posizione avanzata in cui chiude un passaggio per il fluido nel corpo dell'unità valvolare.

In generale, l'unità di comando a solenoide presenta frontalmente, una bussola metallica attraverso la quale il cannotto di alloggiamento del nucleo magnetico fisso e del nucleo magnetico mobile, viene introdotto nel circuito magnetico dell'unità di comando a solenoide al momento dell'assiemaggio.

La bussola di introduzione del cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici, è destinata a penetrare in una cavità frontale del corpo valvola ed è provvista di una cava circolare che si impegna a scatto con una molla costituita da una barretta flessibile posta su un lato, in una apposita sede del corpo dell'unità valvolare.

Microvalvole a solenoide del genere sopracitato sono illustrate ad esempio, in US-A-4,913,399 o nella corrispondente domanda di brevetto europea EP-A-0.336.226, a cui si rimanda in modo specifico.

In microvalvole a solenoide di questo tipo esistono alcuni problemi derivanti dalle caratteristiche del cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici, e dal sistema dell'aggancio a scatto tra il corpo valvola e il solenoide di controllo, che influenzano negativamente il circuito magnetico, e la potenza o la forza magnetica da esso sviluppata.

In particolare, a causa delle ridottissime dimensioni della microvalvola, nonché per la particolare conformazione e disposizione del sistema di aggancio tra solenoide e corpo valvolare, il cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici deve essere interamente formato in materiale magneticamente non conduttore, ad esempio in ottone, onde evitare che il flusso magnetico possa essere cortocircuitato dallo stesso cannotto senza influenzare il nucleo mobile, compromettendo il buon funzionamento dell'unità valvolare.

La presenza di un cannotto in ottone in corrispondenza del punto di circuitazione del flusso tra il circuito magnetico interno al solenoide, ed il nucleo magnetico mobile interno al cannotto stesso, comporta inevitabilmente una caduta magnetica di tensione ed una maggior dispersione di flusso, che sostanzialmente riducono la resa in potenza dell'elettrovalvola, e la forza generata, di una percentuale valutabile attorno al 10-15%. Di conseguenza, date le ridottissime dimensioni dell'unità valvolare, i passaggi per il fluido e la portata della valvola devono essere mantenuti comparativamente ridotti, senza alcuna possibilità di aumentarli se non aumentando in modo non accettabile, le dimensioni di ingombro della microvalvola stessa.

SCOPI DELL'INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è quindi di fornire una microvalvola a solenoide, del genere sopracitato, opportunamente perfezionata e tale da ovviare agli inconvenienti precedentemente discussi.

In particolare, uno scopo principale della presente invenzione è di fornire una microvalvola con comando a solenoide; che a parità di dimensioni della stessa microvalvola e delle caratteristiche del solenoide di comando, consenta di ottenere una forza maggiore.

Conseguentemente, un ulteriore scopo della presente invenzione è di fornire una microvalvola a solenoide del genere sopracitato, provvista di passaggi per il fluido di dimensioni maggiori, idonea quindi per una maggior portata .

Un ulteriore scopo ancora della presente invenzione è di fornire una microvalvola a solenoide come precedentemente riferito, che sìa provvista dì un sistema di aggancio a scatto tra unità valvolare ed unità di comando a solenoide, in grado di consentire una diversa conformazione del cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici, e nello stesso tempo fornire un'azione autocentrante tale da mantenere le due parti della microvalvola tra loro perfettamente allineate.

BREVE DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

Questi ed altri scopi secondo l'invenzione, si conseguono mediante il complesso di una microvalvola a solenoide secondo la rivendicazione 1.

In particolare, secondo l'invenzione, si è fornito il complesso di una microvalvola a solenoide per fluidi, del tipo comprendente una unità valvolare ed una unità di comando a solenoide, impegnabili e disimpegnabili tra loro mediante mezzi di collegamento a scatto, in cui l'unità di comando a solenoide comprende una bobina elettromagnetica definente un percorso di circolazione del flusso, ed in cui l'unità valvolare comprende un corpo valvola provvisto di passaggi per il fluido, ed un cannotto di alloggiamento per un nucleo magnetico fisso e per un nucleo magnetico mobile, che si protende centralmente nel circuito magnetico dell'unità di comando a solenoide, il nucleo magnetico mobile essendo sollecitato da una molla di contrasto verso una posizione avanzata in cui causa la chiusura diretta o indiretta di un passaggio per il fluido nell'unità valvolare, caratterizzato dal fatto che il cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici comprende una parte posteriore di circuitazione del flusso, in materiale magneticamente conduttore, che si protende da un lato dell'unità valvolare, all'interno dell'unità di comando, nonché comprende un prolungamento tubolare anteriore in materiale magneticamente non conduttore, da una estremità del quale si protende il nucleo magnetico fisso.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, i mezzi di collegamento a scatto tra unità valvolare e unità di comando, comprendono una cava anulare in prossimità dell'estremità anteriore della parte posteriore del cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici, ed un elemento di aggancio, elasticamente flessibile previsto in una sede di alloggiamento su un lato frontale dell'unità a solenoide di comando.

Secondo una forma di esecuzione preferenziale, l'elemento di aggancio è sotto forma di una molla ad U che si impegna in posizioni diametralmente opposte con la cava anulare all'estremità di una bussola metallica, costituente la parte posteriore di circuitazione del flusso del cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici. In questo modo l'elemento di aggancio a molla esercita una azione di autocentraggio atta a mantenere perfettamente allineati l'unità valvolare e l'unità di comando, assicurando condizioni di miglior funzionamento dell'intero complesso valvolare.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Queste ed ulteriori caratteristiche del complesso di una microvalvola a solenoide secondo l'invenzione, verranno maggiormente descritte qui di seguito con riferimento ai disegni allegati, in cui:

Fig. 1 è una vista generale del complesso della microvalvola a solenoide secondo l'invenzione;

Fig. 2 è una sezione parziale, ingrandita, secondo la linea 2-2 di figura 1;

Fig. 3 è una vista frontale dell'unità a solenoide di comando, secondo la linea 3-3 di figura 2;

Fig. 4 è un particolare ingrandito di Fig. 2.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Con riferimento ai disegni allegati, descriveremo una forma di realizzazione preferita dell'invenzione.

Come mostrato in figura 1, con 10 è stata indicata una generica microvalvola, di qualsiasi tipo noto, mentre con 11 è stata indicata una unità di comando a solenoide, che può essere collegata meccanicamente alla microvalvola 10 mediante mezzi di collegamento a scatto come più avanti è descritto.

La microvalvola 10 comprende un passaggio 12 per un fluido, collegato in modo di per sé noto a luci di entrata e/o di uscita del fluido stesso, nel caso mostrato, il passaggio 12 può essere chiuso da un otturatore 13 costituente parte di un nucleo magnetico mobile dell'unità a solenoide di comando 11, più avanti descritta. Diversamente da quanto mostrato, il nucleo mobile del solenoide potrebbe agire su un otturatore separato, interno alla microvalvola, per chiudere indirettamente un passaggio per il fluido da alimentare, o da far circolare verso e da un utilizzatore.

L'unità di comando a solenoide 11 comprende una bobina elettrica 14 avvolta su un rocchetto isolante 15 alloggiato in una custodia 16 in materiale plastico stampato .

Il flusso magnetico generato dalla bobina 14, come mostrato, percorre l'asse longitudinale della bobina e si chiude esternamente lungo un'armatura magnetica 17, sostanzialmente costituita da un ponte magnetico a forma di C le cui ali estreme 17A e 17B sono ripiegate contro le flange estreme del rocchetto 15 di avvolgimento della bobina 14.

Il circuito magnetico del solenoide di comando 11, comprende inoltre un nucleo magnetico fisso 18 ed un nueleo magnetico mobile 19 con l'otturatore 13.

Come mostrato nella sezione di figura 2, sia il nucleo magnetico fisso 18, che il nucleo magnetico 19 sono alloggiati internamente ad un cannotto che si prolunga da un lato della microvalvola 10, e che è destinato ad essere inserito centralmente nel rocchetto 15 di avvolgimento della bobina elettrica 14, in modo che i nuclei 18 e 19 risultino concatenati con il circuito magnetico della bobina stessa.

In particolare, il cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici comprende una parte posteriore costituita da una bussola metallica 20, in materiale magneticamente conduttore, provvista di una flangia 21 che viene inserita e tenuta, tramite una guarnizione 22, -e bloccata in una sede di alloggiamento 23 formata su un lato frontale del corpo 10 della microvalvola.

La bussola 20 si prolunga per un tratto sostanziale del nucleo mobile 19, in modo da guidare quest'ultimo da una posizione avanzata in cui chiude il passaggio 12, ad una posizione arretrata o di apertura del passaggio 12, a seconda che il solenoide 11 sia attivato o rispettivamente disattivato.

A tale proposito, il nucleo mobile 19 presenta un foro centrale a fondo cieco.24, in cui è inserita una molla di contrasto 25 che agisce per spingere il nucleo mobile 19 in avanti, con l'otturatore 13 in chiusura contro il passaggio 12.

Il complesso della microvalvola 10 e del solenoide di comando 11, è altresì dotato di mezzi di aggancio a scatto atti a consentire un impegno e rispettivamente un disimpegno mediante una semplice azione di spinta e di trazione .

A questo proposito, la bussola metallica 20, in prossimità della sua estremità anteriore, presenta una cava circonferenziale 26 formata in posizione immediatamente retrostante ad un bordo smussato 27.

Il cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici, comprende inoltre un prolungamento tubolare 28, in materiale magneticamente non conduttore, ad esempio in ottone, fissato alla estremità anteriore della bussola metallica 20, dal quale sporge parzialmente il nucleo magnetico fisso 18, fissato all'elemento tubolare 28 per semplice aggraffatura o deformazione lungo due cave anulari 29, come mostrato.

Sempre come mostrato in figura 2, l'estremità anteriore della bussola metallica 20 si prolunga in una rientranza circolare 30 in una flangia del rocchetto 15, all'estremità frontale dell'unità di comando a solenoide 11, comprendente su due lati opposti le sedi 31 per 1'alloggiamento di una molletta di aggancio 32, formata ad U e i cui bracci 32A e 32B possono flettersi lateralmente per impegnarsi in posizioni diametralmente opposte con la cava circolare 26 all'estremità anteriore della bussola metallica 20.

Per quanto detto in precedenza, l'aspetto innovativo della microvalvola a solenoide secondo l'invenzione consiste dunque nell'avere il cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici con caratteristiche magnetiche differenziate, vale a dire formato con una prima parte in materiale magneticamente conduttore, sostanzialmente costituita dalla bussola 20 che circonda e guida il nucleo mobile 19, e da una seconda parte in materiale magneticamente non conduttore, sostanzialmente costituita dall'elemento tubolare 28 a cui è aggraffato il nucleo magnetico fisso 18.

L'uso di un cannotto comprendente la parte di guida del nucleo magnetico mobile 19 e di circuitazione del flusso in materiale magneticamente conduttore, consente l'indubbio vantaggio di ridurre sostanzialmente le cause di dispersione del flusso e di perdita di potenza, migliorando quindi le prestazioni del solenoide e della microvalvola in generale. Inoltre, grazie alla disposizione e forma della molletta di aggancio in una propria sede di alloggiamento nel corpo del solenoide, più precisamente in corrispondenza di una flangia estrema del rocchetto di avvolgimento della bobina 14, si ottiene una favorevole azione di autocentratura della microvalvola 10 rispetto all'unità di comando 11 nella loro condizione assemblata.

Si'intende comunque che quanto è stato detto e mostrato è stato dato a puro titolo esemplificativo, e che altre modifiche o varianti potranno essere apportate sia alla microvalvola 10 che al solenoide 11, senza con ciò allontanarsi da quanto rivendicato.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Complesso di microvalvola a solenoide, per fluidi, del tipo comprendente una unità valvolare ed una unità di comando a solenoide, impegnabili e disimpegnabili tra loro mediante mezzi di collegamento a scatto, in cui l'unità di comando a solenoide comprende una bobina elettromagnetica definente un percorso di circolazione del flusso, ed in cui l'unità valvolare comprende un corpo valvola provvisto di passaggi per il fluido, ed un cannotto di alloggiamento per un nucleo magnetico fisso e per un nucleo magnetico mobile, che si protende centralmente nel circuito magnetico dell'unità di comando a solenoide, il nucleo magnetico mobile essendo sollecitato da una molla di contrasto verso una posizione avanzata in cui causa la chiusura diretta o indiretta di un passaggio per il fluido nell'unità valvolare, caratterizzato dal fatto che il cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici comprende una parte posteriore di circuitazione del flusso, in materiale magneticamente conduttore, che si protende da un lato dell'unità valvolare, all'interno dell'unità di comando, nonché comprende un prolungamento tubolare anteriore in materiale magneticamente non conduttore, da una estremità del quale si protende il nucleo magnetico fisso.
2. Complesso di microvalvola a solenoide,secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di collegamento a scatto tra unità valvolare e unità di comando comprendono una cava anulare in prossimità dell'estremità anteriore della parte posteriore del cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici, ed un elemento di aggancio, elasticamente flessibile previsto in una sede di alloggiamento su un lato frontale dell'unità a solenoide di comando.
3. Complesso di microvalvola a solenoide secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'elemento di aggancio è sotto forma di una molla ad U che si impegna in posizioni diametralmente opposte con la cava anulare all'estremità di una bussola metallica costituente la parte posteriore di circuitazione del flusso del cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici. In questo modo l'elemento di aggancio a molla esercita una azione di autocentraggio atta a mantenere perfettamente allineati l'unità valvolare e l'unità di comando, assicurando condizioni di miglior funzionamento dell'intero complesso valvolare.
4. Complesso di microvalvola a solenoide secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la molla a forma di U è alloggiata in una sede ricavata in una flangia di un rocchetto di avvolgimento della bobina elettrica del solenoide di comando.
5. Complesso di microvalvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il nucleo magnetico mobile comprende un otturatore di chiusura del passaggio per il fluido.
6. Complesso di microvalvola a solenoide secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la parte posteriore di circuitazione del flusso magnetico, del cannotto di alloggiamento dei nuclei magnetici, è sotto forma di una bussola metallica che si prolunga per una parte sostanziale del nucleo mobile.