ITMI20112083A1 - Elettrovalvola normalmente aperta a comando misto ed azionamento indiretto - Google Patents

Description

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Testo della descrizione

La presente invenzione à ̈ relativa ad una elettrovalvola normalmente aperta atta ad intercettare un fluido che scorre da un condotto di alimentazione ad un condotto di mandata all’utenza; in particolare la presente valvola à ̈ del tipo a comando misto ed azionamento indiretto e configurata per essere comandata da un kit di comando a trazione.

L’elettrovalvola della presente invenzione à ̈ composta da un corpo su cui sono fissati un coperchio e un assieme cannotto. Tali componenti sono solidali tra loro e compongono la parte fissa dell’elettrovalvola. La parte mobile invece à ̈ rappresentata da un kit di comando costituito da un nucleo mobile, un’asta, un otturatore, un’assieme membrana e una serie di molle.

Allo stato attuale nelle elettrovalvole a comando misto ed azionamento indiretto normalmente aperte l’intercettazione del fluido, e quindi la chiusura del corrispondente passaggio o orificio principale, avviene mediante la spinta su un otturatore nella direzione della membrana adibita alla chiusura dell’orificio. Nella elettrovalvola della presente invenzione, invece, la chiusura dell’orificio avviene mediante la trazione esercitata da un otturatore sulla membrana, detto otturatore essendo ulteriormente vincolato ad un’asta di collegamento – con l’interposizione di serie di molle – al nucleo mobile.

La presente invenzione si applica al settore delle elettrovalvole, in particolar modo à ̈ applicabile ad un’elettrovalvola normalmente aperta a comando misto e ad azionamento indiretto con sistema di pilotaggio in allineamento assiale rispetto all’orificio principale.

Le valvole della presente invenzione possono essere utilizzate con diversi tipi di fluidi come acqua, vapore, aria, olio, gas, carburanti, sciroppi, prodotti chimici, e per applicazioni in diversi ambienti, comprendendo anche quelli potenzialmente esplosivi. Per chiarezza di descrizione si precisa che all’interno del presente documento, e com’à ̈ convenzione per gli esperti del settore, l’espressione “normalmente aperta†si riferisce ad elettrovalvole che consentono il passaggio di fluido dall’alimentazione all’utenza quando la bobina di comando non à ̈ alimentata. Ancora, l’espressione “comando misto†indica la presenza di due differenti sistemi per l’azionamento dell’otturatore, ciascuno agente in corrispondenza di un verso di movimento dell’otturatore; nel caso specifico un primo azionamento elettromagnetico o gruppo di pilotaggio viene abbinato ad un secondo azionamento a molla di ritorno. Infine, l’espressione “azionamento indiretto†contempla un otturatore agente non direttamente sull’orificio principale bensì su un orificio pilota.

Le attuali elettrovalvole a comando misto ed azionamento indiretto (vedere fig.

1) sono comuni elettrovalvole atte a interrompere o aprire un passaggio di fluido tramite un sistema di pilotaggio, che, mediante la differenza di pressione tra la parte superiore della membrana e quella inferiore, permette l’apertura o la chiusura della stessa. Pertanto questo sistema di funzionamento à ̈ indicato per l’azionamento di elettrovalvole di elevate dimensioni e progettate per gestire grandi portate.

La chiusura dell’orificio principale nelle attuali elettrovalvole normalmente aperte a comando misto ed azionamento indiretto – con pilotaggio in asse all’orificio principale – avviene mediante l’eccitazione di una bobina che, alimentata elettricamente con una tensione continua o alternata, permette la generazione di un campo magnetico. Tale campo polarizza i componenti ferromagnetici dell’elettrovalvola, con conseguente attrazione del nucleo mobile verso il nucleo definito fisso, posizionato tra nucleo mobile e orificio principale. Il nucleo mobile spinge l’otturatore tappando l’orificio pilota e creando una stabilizzazione tra la pressione in ingresso e quella della parte superiore della membrana. La risultante delle forze consente la chiusura dell’assieme membrana sull’orificio principale. Nel momento di interruzione dell’alimentazione della bobina, il nucleo mobile si allontana dal nucleo fisso mediante una molla posizionata sull’otturatore, questo fa si che si apra l’orificio pilota e si crei uno squilibrio di pressioni tra ingresso e la parte superiore della membrana In questo caso la risultante della forza, consente l’apertura dell’assieme membrana sull’orificio principale. In un’elettrovalvola a comando misto à ̈ presente una molla di trazione tra membrana e otturatore in grado di aprire la membrana anche a bassissime pressioni. Nelle elettrovalvole ad azionamento indiretto à ̈ invece sempre richiesta, tra condotto di alimentazione e condotto di mandata, una differenza di pressione minima, generalmente 0,5 bar, che garantisca l’apertura dell’orificio.

Scopo principale della presente invenzione à ̈ allora quello di prevedere una elettrovalvola normalmente aperta a comando misto ed azionamento indiretto in cui la chiusura dell’orificio pilota da parte dell’otturatore à ̈ accompagnata dalla trazione esercitata dallo stesso sulla membrana di chiusura dell’orificio principale.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di prevedere un dispositivo a molla di compensazione, tipicamente posta fra nucleo mobile ed asta di collegamento, per l’eliminazione dei giochi esistenti fra i componenti dell’elettrovalvola.

Nella realizzazione preferita della presente invenzione e come successivamente descritto in maggior dettaglio, l’elettrovalvola normalmente aperta a comando misto ed azionamento indiretto risulta comandata da un kit costituito da: un nucleo mobile, un’asta di collegamento, un otturatore, un assieme membrana e una serie di molle. Detto kit di comando consente all’elettrovalvola della presente invenzione di trainare la membrana tramite l’otturatore, a sua volta vincolato all’asta di collegamento al nucleo mobile.

Il comando del suddetto kit risulta simile a quelli adottati per applicazioni su elettrovalvole normalmente chiuse ma à ̈ opportunamente associato ad un nucleo mobile, all’assieme membrana, all’asta e alla serie di molle sopra descritte, permettendo un funzionamento come elettrovalvola normalmente aperta. Il vantaggio risiede nel fatto di poter maggiorare la sezione magnetica del nucleo mobile come avviene per le valvole normalmente chiuse. In queste la temperatura della bobina, anche con alimentazione in corrente alternata, à ̈ contenuta mentre, con alimentazione in corrente continua, questo dimensionamento si traduce in una maggiore forza di attrazione del nucleo mobile da parte del nucleo fisso. La configurazione innovativa della presente invenzione ne permette quindi l’impiego in ambienti a temperature elevate e/o con atmosfere potenzialmente esplosive. Infine, si fa rilevare come l’applicazione di corrente alternata può essere effettuata anche senza la necessità di un ponte raddrizzatore.

I precedenti ed ulteriori vantaggi e caratteristiche dell’elettrovalvola normalmente aperta a comando misto ed azionamento indiretto in conformità della presente invenzione saranno chiari alla lettura della seguente descrizione dettagliata di una sua realizzazione preferita fatta con riferimento alle annesse tavole di disegni in cui elementi uguali o simili vengono indicati con lo stesso numero di riferimento ed in cui:

la fig. 1 Ã ̈ una vista in sezione di una elettrovalvola normalmente aperta a comando misto della tecnica anteriore, e

la fig. 2 à ̈ una vista in sezione dell’elettrovalvola normalmente aperta a comando misto dotata del dispositivo della presente invenzione.

Con riferimento ora alla fig. 2, viene mostrata una elettrovalvola 100 che presenta un corpo 10 su cui sono fissati inferiormente un coperchio 20 e superiormente un assieme 30 cannotto. Tali componenti sono solidali tra loro e compongono la parte fissa dell’elettrovalvola 100. In particolare l’assieme 30 cannotto comprende il cannotto 32 dimensionato per ricevere scorrevolmente il nucleo 58 mobile: la corsa di quest’ultimo risulta superiormente limitata dal nucleo 34 fisso alloggiato anch’esso all’interno del cannotto 32. Infine una bobina 36 viene fissata all’assieme 30 cannotto, nella maniera convenzionale per questo tipo di valvole, ed à ̈ alimentabile per generare il campo magnetico necessario a polarizzare il nucleo 34 fisso.

Le parti mobili si compongono, invece, di un assieme 50 nucleo mobile ed un assieme 40 membrana, la cui forma e dimensione possono variare a seconda dell’elettrovalvola, per essere adattate alla specifica applicazione; con la stessa flessibilità à ̈ possibile sceglierne i materiali costituenti, in questo caso detti materiali essendo materiali metallici combinati con elastomeri. Nel dettaglio l’assieme 50 nucleo mobile à ̈ costituito dai seguenti elementi mobili: l’otturatore 52, anch’esso realizzabile con il materiale più adeguato, ed una asta 54 di collegamento fissata a detto otturatore 52 ed elasticamente connessa ad un nucleo 58 mobile. La connessione elastica à ̈ realizzata dalla molla 56 di compensazione alloggiabile come mostrato in fig. 2 oppure interposta fra otturatore 52 e asta 54; in entrambe le configurazioni la molla 56 ha l’importante funzione di eliminazione dei giochi esistenti tra i componenti dell’elettrovalvola 100.

Quando la bobina 36 non à ̈ alimentata, il nucleo 58 mobile spinge l’otturatore 52 mediante l’asta 54 causando l’apertura dell’orificio 42 pilota. Lo squilibrio di pressioni che si viene quindi a creare tra ingesso 12 o raccordo di alimentazione e la parte superiore 40a della membrana 40, generato dalla differenza di area tra orificio 42 pilota e foro di riempimento 40b, provoca il distacco dell’assieme 40 membrana dall’orificio 16 principale e quindi l’apertura effettiva. Nell’elettrovalvola 100, immediatamente al di sopra della membrana 40, à ̈ inoltre presente una molla 18 di compressione che agendo tra l’assieme 40 membrana e l’asta 54 di collegamento consente lo spostamento verso il basso dell’assieme membrana 40 medesimo e quindi l’apertura dell’elettrovalvola 100 anche a bassissime pressioni. Ciò non avviene in una elettrovalvola ad azionamento indiretto, che apre l’orificio principale solo in corrispondenza di un predeterminato livello minimo di pressione di funzionamento. Detta molla 18 può essere alternativamente disposta nella posizione opposta a quella mostrata in fig. 2, ovvero immediatamente al di sotto della membrana 40 diventando, in questo modo, più propriamente una molla di trazione.

La chiusura dell’orificio principale dell’elettrovalvole normalmente aperte a comando misto ed azionamento indiretto, avviene mediante l’eccitazione di una bobina che alimentata elettricamente con una tensione continua o alternata permette la generazione di un campo magnetico. Tale campo polarizza i componenti ferromagnetici dell’elettrovalvola, con conseguente attrazione del nucleo mobile verso il nucleo fisso. Il nucleo mobile traina l’otturatore tramite l’asta 54 causando la chiusura dell’orificio 42 pilota. La stabilizzazione di pressione che si viene quindi a creare tra ingresso e la parte superiore 40a della membrana, mediante il foro 40b provoca il distacco dell’assieme 40 membrana dal coperchio 20 e quindi la chiusura dell’orificio 16 principale. Pertanto l’eccitazione della bobina 36, dalla condizione iniziale con orificio 16 principale aperto, porta l’otturatore 52 – tramite l’asta 54 di collegamento – ad ostruire l’orificio 42 pilota così come avviene in una tradizionale elettrovalvola ad azionamento indiretto; al momento dell’ostruzione la membrana 40 si trova ad essere azionata direttamente dal nucleo 58 mobile, similmente a quanto accade in una tradizionale elettrovalvola ad azionamento diretto. In questo senso l’elettrovalvola 100 della presente invenzione mantiene il vantaggio dell’azionamento indiretto ovvero l’effetto di moltiplicazione di forza dato dal rapporto fra l’area dell’orificio pilota e l’area dell’orificio principale ma, allo stesso tempo, sfrutta il vantaggio dell’azionamento diretto ovvero la rapidità della manovra di chiusura e la capacità di funzionare anche a bassissime pressioni.

Dalla descrizione dettagliata appena fornita à ̈ immediatamente chiaro che l’elettrovalvola 100 della presente invenzione si presta particolarmente bene per applicazioni con vuoto in cui, cioà ̈, la pressione del fluido nel condotto di alimentazione risulta inferiore alla pressione atmosferica.

Con l’elettrovalvola 100 dell’invenzione si possono inoltre realizzare diversi tipi di dispositivi sia in configurazione integrata che in configurazione di abbinamento con l’elettrovalvola 100 stessa. Di seguito si riportano alcuni dei suddetti dispositivi realizzabili:

• Dispositivo per chiusura anti colpo d’ariete di condotte: ottenibile dall’elettrovalvola 100 sostituendo il disegno del piattello attuale con uno in grado di consentire una più lenta e graduale chiusura della membrana sull’orificio principale.

• Dispositivo a comando manuale che può essere di due tipi:

– Monostabile, ottenibile mediante uno spintore, fissato meccanicamente o con altri sistemi che spinga l’asta 54 e a sua volta l’otturatore 52 e chiuda l’orificio 42 pilota replicando di fatto la funzione esercitata dall’eccitazione della bobina,

– Bistabile, ottenibile mediante una manopola appositamente realizzata, fissata meccanicamente o con altri sistemi, che spinga il nucleo 58 mobile in appoggio al nucleo 34 fisso, mediante questo movimento l’asta 54 e l’otturatore 52 elasticamente connessi con la molla di compensazione 56 che chiude l’orificio 42 pilota replicando di fatto la funzione esercitata dall’eccitazione della bobina.

• Dispositivo a riarmo manuale: ottenibile incrementando la corsa del nucleo 58 mobile rispetto al nucleo 34 fisso per permettere l’azionamento della valvola tramite l’alimentazione della bobina e per abbinare un azionamento manuale.

• Dispositivo a separazione di fluido, per svincolare la parte di nucleo 58 mobile dal fluido operante nella valvola: ottenibile inserendo una guarnizione di tenuta tra l’asta 54 di comando dell’assieme 40 membrana e la sede del corpo dove viene montato il cannotto 32 in modo di isolare definitivamente il nucleo mobile.

Si evidenzia il fatto che l’elettrovalvola della presente invenzione può presentare forme di realizzazioni alternative a quella preferita precedentemente descritta, in cui modifiche e cambiamenti riguardanti ad esempio le geometrie scelte per i singoli organi mobili e fissi, i materiali adottati per ciascun organo ed anche le specifiche elettriche del sistema di azionamento possono essere apportate senza per questo discostarsi dall’ambito di protezione della presente invenzione così come definita nelle annesse rivendicazioni.

Claims (5)

1. Rivendicazioni 1. Elettrovalvola (100) normalmente aperta a commando misto ed azionamento indiretto comprendente un condotto (12) di alimentazione in comunicazione fluida con un condotto (14) di utilizzo attraverso un orificio (16) principale ostruibile con una membrana (40) ed attraverso un orificio (42) pilota ricavato in detta membrana (40) ed ostruibile con un otturatore (52), detta valvola (100) essendo caratterizzata da una asta (54) di collegamento fissata ad una sua prima estremità a detto otturatore (52) e ad alla sua seconda estremità connessa elasticamente al nucleo (58) mobile del solenoide di detta valvola (100).
2. 2. Elettrovalvola (100) in conformità della rivendicazione 1, in cui detta asta (54) di collegamento à ̈ in allineamento assiale con detto orificio (16) principale.
3. 3. Elettrovalvola (100) in conformità della rivendicazione 2, in cui detta asta (54) di collegamento à ̈ in allineamento assiale con detto orificio (42) pilota.
4. 4. Elettrovalvola (100) in conformità di una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detta asta (54) di collegamento à ̈ connessa a detto nucleo (58) mobile per mezzo di una molla (56) di compensazione.
5. 5. Elettrovalvola (100) in conformità di una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui un organo di tenuta viene posto fra l’alloggiamento del cannotto (32) e l’asta (54) di collegamento per isolare detto nucleo (58) mobile dal fluido di lavoro.