ITMI20121370A1 - Elettrovalvola ad attuazione lineare e rotativa. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale avente per titolo:

“Elettrovalvola ad attuazione lineare e rotativa†.

La presente invenzione concerne una elettrovalvola ad attuazione lineare e rotativa.

La presente invenzione si riferisce a valvole per modulare il flusso di un fluido in pressione, del tipo in grado di controllare un area di passaggio a disposizione del fluido operatore, comunemente trasferito da un gruppo generatore (pompa) e reso disponibile tramite dispositivi di regolazione (valvole) ad un gruppo attuatore (motori rotativi, martinetti etc.). Il percorso del fluido attraverso le varie parti del sistema di attuazione a mezzo fluido à ̈ comunemente detto circuito idraulico o circuito oleodinamico.

Nell’oleodinamica e più in generale nei sistemi di attuazione a mezzo fluido, la maggioranza delle valvole à ̈ del tipo a cassetto o del tipo a sede, entrambi dotati di movimento assiale.

Generalmente le valvole a cassetto sono costituite da un cursore (o cassetto) mobile in direzione assiale, il cursore à ̈ opportunamente sagomato di modo da consentire l’apertura e la chiusura dell’area di passaggio che si forma tra gli spigoli degli spallamenti del cursore e del corpo valvola. L’entità di apertura dell’area regola l’efflusso del fluido tra la bocca di ingresso e quella di uscita. La logica di azionamento può essere automatica o manuale e il mezzo di azionamento può essere di vario tipo: meccanico, idraulico, pneumatico, elettrico, elettromagnetico, piezoelettrico o piezoceramico.

Si faccia riferimento alla Figura 1, che rappresenta la sezione di una valvola a cassetto secondo lo stato dell’arte in un passaggio ingresso-uscita del fluido.

Il corpo 1 à ̈ dotato di bocche A e B che collegano la valvola a due parti distinte del circuito del fluido operatore. Il cursore 2 può scorrere all’interno del corpo 1, la posizione relativa tra lo spigolo 10 e lo spigolo 20 determina il collegamento o meno delle bocche A e B, la distanza x tra gli spigoli 10 e 20 determina l’area di passaggio per il fluido operatore.

DE10241977 descrive una valvola a due movimenti lineari contrapposti. Il movimento à ̈ gestito da un comando piezoelettrico e svantaggiosamente à ̈ molto limitato.

RU2266234 descrive un sistema ridondante a doppia camera in parallelo.

DE 102006006706 descrive una valvola a membrana.

Nello stato dell’arte il gradiente di variazione dell’area rispetto alla corsa (detto guadagno d’area) à ̈ fissato in sede di costruzione, quindi in generale una valvola può avere un basso guadagno d’area (variazione lenta di portata rispetto alla corsa, anche detta “metering fine†) o alto guadagno d’area (variazione veloce di portata rispetto alla corsa). In generale, data la variabilità delle condizioni operative reali, à ̈ necessario trovare un compromesso che sia accettabile per ogni condizione di funzionamento.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una valvola in grado di regolare il flusso tra almeno due bocche che collegano porzioni distinte di un circuito del fluido operatore, in cui l’impostazione del guadagno d’area sia semplice, affidabile, rapido e facilmente controllabile.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ di realizzare una valvola a più elevato livello di integrità ai guasti, grazie alla presenza di sistemi ridondanti di regolazione del flusso del fluido operatore.

Ancora ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ di realizzare una valvola a singolo stadio per portate elevate.

In accordo con l’invenzione tali scopi sono raggiunti tramite una valvola per la regolazione del flusso di un fluido operatore a posizionamento continuo o discreto, comprendente un corpo valvola con bocche di collegamento, una camicia posta all’interno del corpo valvola, un cursore posto all’intemo della camicia, caratterizzata dal fatto di prevedere almeno un attuatore rotativo ed almeno un attuatore lineare.

L’azionamento della parte rotante à ̈ separato e indipendente dall’azionamento della parte traslante, così che possano essere implementate diverse logiche (ridondanza, priorità, etc.).

Vantaggiosamente in base alla posizione di riposo la parte traslante e rotante possono assumere configurazioni normalmente aperte o normalmente chiuse. Oltre a questo possono essere ottenute logiche di priorità, ridondanza, inseguimento, sicurezza, o altre, componibili con logica OR o AND o di tipo diverso in base alla funzione finale desiderata. Si possono ottenere con una sola valvola curve di regolazione sia con basso guadagno d’area sia con alto guadagno d’area andando ad agire congiuntamente sui due comandi della valvola.

Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una o più forme di realizzazione, illustrate a titolo illustrativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 mostra la sezione di una valvola a cassetto secondo lo stato dell’arte; la figura 2 mostra la sezione di una valvola in accordo una prima forma di realizzazione dell’invenzione;

la figura 3 mostra la sezione di una valvola in accordo con una seconda forma preferita dell’ invenzione;

la figura 4 mostra la sezione dell’assieme cursore e camicia nella posizione angolare corrispondente all’apertura parziale;

la figura 5 mostra la sezione dell’assieme cursore e camicia nella posizione angolare corrispondente a valvola tutta aperta;

la figura 6 mostra la sezione dell’assieme cursore e camicia nella posizione angolare corrispondente a valvola chiusa;

la figura 7 mostra un esempio di curve di regolazione ottenibili dalla valvola oggetto dell’invenzione;

la figura 8 mostra la sezione dell’assieme cursore e camicia in una variante con posizione supplementare di sicurezza nella posizione angolare corrispondente a valvola chiusa;

la figura 9 mostra la sezione dell’assieme cursore e camicia in una variante con posizione supplementare di sicurezza nella posizione angolare corrispondente all’apertura di sicurezza;

la figura 10 mostra la valvola in sezione secondo variante dell’ invenzione in cui essa à ̈ a tre vie.

Una valvola per la regolazione del flusso di un fluido operatore comprende un corpo 1 dotato di due bocche A e B che collegano la valvola a due parti distinte del circuito, una camicia 3 interna al corpo 1 ed un cursore 2 interno alla camicia 3 tali che, tramite il movimento relativo rotatorio e traslatorio di cursore 2 e camicia 3, vengono aperte, chiuse e regolate aree di passaggio tra la porzione di fluido collegato alla bocca A e la porzione di fluido collegato alla bocca B.

Una valvola secondo una prima forma di realizzazione dell’invenzione può essere realizzata come mostrato in figura 2 che rappresenta l’assieme sezionato del dispositivo oggetto dell’ invenzione.

Il corpo valvola 1 presenta due bocche di collegamento A e B, un foro assiale alle cui estremità sono previsti opportuni fissaggi per sistemi di attuazione (in questo caso rappresentati come, ma non necessariamente limitati a, attuatoli elettrici). Il corpo valvola 1 à ̈ altresì dotato di una sede per un dispositivo antirotazione 8.

La camicia 3 à ̈ un cursore cavo in grado di ruotare all’interno del corpo valvola 1. Sul fondo della camicia à ̈ presente un opportuno attacco 34 per il collegamento ad un attuatore rotativo 5.

La camicia 3 à ̈ alloggiata nella cavità assiale, opportunamente sagomata affinché fori 30 e 33 siano rispettivamente collegati alle bocche A e B.

I fori 33 collegano la bocca B al volume interno della camicia 3. I fori 30 permettono l’efflusso verso la bocca A, regolato tramite l’area che si realizza tra gli intagli 20 e i fori 30 stessi.

II cursore 2 à ̈ posizionato all’interno della camicia 3 e presenta due spallamenti 26 e 27 in modo da isolare il volume interno della camicia 3. Sul cursore 2 à ̈ eseguito un opportuno collegamento 24 con un attuatore lineare 4.

Nel cursore 2 à ̈ praticata una opportuna cavità di guida 25 del cursore stesso che si accoppia con il dispositivo antirotazione 8.

Una molla 6 che spinge sulla rondella 7 opportunamente sagomata per accoppiarsi al perno 8, mantiene in posizione l’assieme attuatore 4 e cursore 2.

Sul cursore 2 sono eseguiti gli intagli 20; la rotazione della camicia 3 e la traslazione del cursore 2 determinano il posizionamento relativo tra gli intagli 20 e i fori 30 regolando l’area di efflusso.

L’invenzione prevede la realizzazione e il posizionamento di fori sulla camicia e di intagli sul cursore in posizioni diverse da quelle descritte e di forme diverse da quelle descritte tali da permettere il passaggio di fluido operatore per la realizzazione di funzionalità alternative o di sicurezza ove richiesto dall’applicazione.

Una valvola in accordo con una seconda forma di realizzazione dell’invenzione può essere realizzata come mostrato in figura 3, che rappresenta l’assieme sezionato del dispositivo oggetto dell’invenzione.

Analogamente alla prima forma di realizzazione, il corpo valvola 1 presenta due bocche di collegamento A e B, un foro assiale alle cui estremità sono previsti opportuni fissaggi per sistemi di attuazione (in questo caso rappresentati come, ma non necessariamente limitati a, attuatori elettrici). Il corpo valvola 1 à ̈ altresì dotato di una sede per un dispositivo antirotazione 8.

La camicia 3 à ̈ alloggiata nella cavità assiale, opportunamente sagomata affinché i passaggi 30 e 33 siano rispettivamente collegati alle bocche A e B.

La camicia 3 à ̈ un cursore cavo in grado di scorrere alfintemo del corpo valvola 1. Sul fondo della camicia 3 à ̈ presente un opportuno attacco 34 per il collegamento con l’attuatore lineare 4.

Una molla 6 che spinge sulla rondella 7 opportunamente fissata al corpo valvola 1 tramite un anello elastico 9 (o altro dispositivo), mantiene in posizione l’assieme attuatore 4 e camicia 3.

Nella camicia 3 à ̈ praticata un opportuna cavità di guida 35 della camicia stessa che si accoppia con il dispositivo antirotazione 8.

In direzione radiale rispetto alla camicia 3 sono praticati i fori assiali 30 e 33 opportunamente sagomati. I fori 33 collegano la bocca B al volume interno della camicia 3. 1 fori 30 permettono l’efflusso verso la bocca A, regolato tramite l’area che si realizza tra gli intagli 20 e i fori 30 stessi.

Il cursore 2 à ̈ posizionato all’ interno della camicia 3 e presenta due spallamenti 26 e 27 in modo da isolare il volume interno della camicia. Sul cursore 2 à ̈ eseguito un opportuno collegamento 24 con l’attuatore rotativo 5.

Sul cursore 2 sono eseguiti gli intagli 20, la rotazione del cursore e la traslazione della camicia 3 determinano il posizionamento relativo tra gli intagli 20 e i fori 30 regolando l’area di efflusso.

L’invenzione prevede la realizzazione e il posizionamento di fori sulla camicia e di intagli sul cursore in posizioni diverse da quelle descritte e di forme diverse da quelle descritte tali da permettere il passaggio di fluido operatore per la realizzazione di funzionalità alternative o di sicurezza ove richiesto dall’applicazione.

Al fine di illustrare il funzionamento del dispositivo sono state sezionate l’assieme cursore 2 e camicia 3 in diverse posizioni relative.

L’area d’efflusso à ̈ funzione sia del mutuo posizionamento lineare di camicia 3 e cursore 2 sia del mutuo posizionamento angolare di camicia 3 e cursore 2.

Con riferimento alla figura 4, il cursore 2 Ã ̈ traslato rispetto alla posizione di riposo mostrata nelle figure 2 e 3. Lo spigolo 21 Ã ̈ spostato oltre allo spigolo 31 permettendo il collegamento.

Nella vista in sezione B-B si nota che in virtù dell’angolo di rotazione del cursore 2 si realizza un collegamento tramite il posizionamento angolare relativo dello spigolo 22 rispetto allo spigolo 32.

Quindi l’entità dell’efflusso e della regolazione dipendono sia dalla posizione angolare che dalla posizione lineare dei componenti.

In figura 5 si mostra una configurazione con la massima apertura angolare relativa degli spigoli 22 e 32.

In figura 6 si mostra una configurazione con valvola chiusa in virtù della posizione angolare relativa degli spigoli 22 e 32.

In figura 7 si mostra un esempio di curve di regolazione ottenibili tramite la valvola.

Per ogni configurazione angolare si ottiene l’area in funzione della posizione lineare. Tenendo fissa la posizione angolare e agendo sulla posizione lineare, alle piccole aperture angolari si ottiene un guadagno d’area basso e quindi una regolazione fine, mentre ad alti valori di apertura angolare si ottiene un guadagno d’area alto quindi una regolazione più grossolana.

In figura 8 si mostra una variante di valvola in cui à ̈ eseguito un intaglio supplementare 23, nella posizione in cui la valvola à ̈ chiusa.

In figura 9 si mostra la stessa valvola della figura 8 in posizione tale da realizzare il collegamento tramite l’intaglio supplementare 23, realizzando la condizione di valvola aperta. Si noti che l’apertura à ̈ realizzata per qualsiasi posizione lineare del cursore 2.

Quindi questa variante di valvola può fungere da funzione di sicurezza in caso di avaria dell’attuatore lineare.

La funzione duale di sicurezza, in caso di avaria dell'attuatore rotativo, si ottiene mediante una maggior corsa dell'attuatore lineare rispetto a quella utilizzata durante il normale funzionamento, in apertura o in chiusura, in base alla funzione di sicurezza richiesta.

I principi alla base dell’invenzione trovano applicazione anche a valvole con più di due bocche di uscita.

La valvola secondo una variante con più di due bocche di uscita può essere realizzata come mostrato in figura 10 che rappresenta l’assieme sezionato di una valvola a tre vie secondo l’invenzione.

II corpo valvola 1 presenta tre bocche di collegamento P, A e B, un foro assiale alle cui estremità sono previsti opportuni fissaggi per sistemi di attuazione (in questo caso rappresentati come , ma non necessariamente limitati a, attuatoli elettrici). Il corpo valvola 1 à ̈ altresì dotato di una sede per un dispositivo antirotazione 8.

La camicia 3 à ̈ alloggiata nella cavità assiale, opportunamente sagomata affinché i passaggi 30a, 30b e 33 siano rispettivamente collegati alle bocche A, B e P.

La camicia 3 à ̈ un cursore cavo in grado di scorrere all’interno del corpo valvola 1. Sul fondo della camicia 3 à ̈ presente un opportuno attacco 34 per il collegamento con l’attuatore lineare 4.

Una molla 6 che spinge sulla rondella 7 opportunamente fissata al corpo valvola 1 tramite un anello elastico 9 (o altro dispositivo), mantiene in posizione l’assieme attuatore 4 e camicia 3.

Nella camicia 3 à ̈ praticata un opportuna cavità di guida 35 della camicia stessa che si accoppia con il dispositivo antirotazione 8.

In direzione radiale rispetto alla camicia 3 sono praticati i fori assiali 30a, 30b e 33 opportunamente sagomati. I fori 33 collegano la bocca P al volume interno della camicia. I fori 30a permettono l’efflusso verso la bocca A, regolato tramite l’area che si realizza tra gli intagli 20a e i fori 30a stessi. I fori 30b permettono l’efflusso verso la bocca B, regolato tramite l’area che si realizza tra gli intagli 20b e i fori 30b stessi.

Il cursore 2 à ̈ posizionato all 'interno della camicia 3 e presenta due spallamenti 26 e 27 in modo da isolare il volume interno della camicia. Sul cursore à ̈ eseguito un opportuno collegamento 24 con l attuatore rotativo 5.

Sul cursore sono eseguiti gli intagli 20a e 20b, la rotazione del cursore e la traslazione della camicia determinano il posizionamento relativo tra gli intagli 20a e i fori 30a e rispettivamente tra gli intagli 20b e i fori 30b regolando l’area di efflusso.

Attraverso questa valvola à ̈ possibile quindi realizzare sia il collegamento dalla bocca P alla bocca A che quello tra la bocca P e la bocca B.

L’invenzione prevede la realizzazione e il posizionamento di fori sulla camicia e di intagli sul cursore in posizioni diverse da quelle descritte e di forme diverse da quelle descritte tali da permettere il passaggio di fluido operatore per la realizzazione di funzionalità alternative o di sicurezza ove richiesto dall’applicazione.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola per la regolazione del flusso di un fluido operatore a posizionamento continuo o discreto, comprendente un corpo valvola (1) con bocche di collegamento (A, B, P), una camicia (3) posta aH’intemo del corpo valvola (1), un cursore (2) posto all’interno della camicia (3), caratterizzata dal fatto di prevedere almeno un attuatore rotativo (5) ed almeno un attuatore lineare (4).
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti attuatori rotativo (5) e lineare (4) sono indipendenti.
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che Γ attuatore rotativo (5) à ̈ collegato alla camicia (3) e l’attuatore lineare(4) à ̈ collegato al cursore (2).
4. 4. Valvola secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che l’attuatore rotativo (5) à ̈ collegato al cursore (2) e l’attuatore lineare (4) à ̈ collegato alla camicia (3).
5. 5. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la camicia (3) Ã ̈ provvista di opportuni fori (30, 30a, 30b, 33) di collegamento con le bocche (A, B, P).
6. 6. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il cursore (2) Ã ̈ provvisto di intagli (20, 20a, 20b) su spallamenti (26, 27) del cursore stesso (2).
7. 7. Valvola secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto di prevedere un intaglio supplementare (23).
8. 8. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di prevedere un dispositivo antirotazione (8).
9. 9. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l’attuatore rotativo (5) e l’attuatore lineare (4) agiscono rispetto ad uno stesso asse principale.
10. 10. Metodo per la regolazione del flusso di un fluido operatore in una valvola, caratterizzato dal fatto di prevedere la variazione dell’area di efflusso mediante il comando alla rotazione e alla traslazione di mezzi (2, 3) atti al passaggio del fluido operatore.
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di prevedere la rotazione di una camicia (3) rispetto ad un cursore (2) e la traslazione di detto cursore (2) rispetto a detta camicia (3).
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di prevedere la traslazione di una camicia (3) rispetto ad un cursore (2) e la rotazione di detto cursore (2) rispetto a detta camicia (3).
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di poter realizzare la regolazione dell’area tramite il solo movimento dell’attuatore lineare (4) in caso di guasto dell’attuatore rotativo (5).
14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di poter realizzare la regolazione dell’ area tramite il solo movimento dell’attuatore rotativo (5) in caso di guasto dell’attuatore lineare (4).