DESCRIZIONE
“INNESTO RAPIDO PER IMPIANTI IDRODINAMICIâ€
* ;La presente invenzione ha per oggetto un innesto rapido per impianti idrodinamici, in particolare per impianti oleodinamici. ;Tale invenzione à ̈ utilizzabile per tutte le connessioni rapide idrauliche che utilizzano fluidi di lavoro incomprimibili. ;Gli innesti rapidi attualmente noti sul mercato presentano un elemento femmina, connesso ad un distributore o ad un circuito oleodinamico, accoppiabile ad un elemento maschio che viene spinto nell’elemento femmina, mentre il disimpegno reciproco avviene esercitando una trazione sull’elemento maschio . ;Esistono diverse tipologie di tali innesti rapidi a seconda delle condizioni operative di pressione dei due elementi: maschio e femmina non in pressione, maschio in pressione e femmina scarica, o maschio e femmina in pressione. ;In caso di elemento femmina in pressione, anche solo in presenza di eventuali pressioni residue interne all’elemento femmina, l’inserimento dell’elemento maschio risulta particolarmente difficoltoso o addirittura impossibile se non solo a seguito di una adeguata depressurizzazione dell’elemento femmina. ;A tale scopo, possono essere previste delle valvole, interne all’elemento femmina, che consentono di scaricare all’esterno quella parte del fluido di lavoro interno che crea sovrapressione che impedisce l’innestabilità dell’elemento maschio. ;In particolare, tali valvole possono essere previste all’interno dell’elemento femmina in diverse posizioni nelle quali avvenga un’interferenza tra la valvola e un corpo interno dell’elemento femmina o altra parte mobile relativamente ad essa. ;Esistono tuttavia tipologie di innesti che non presentano tale inconveniente, che non lavorano cioà ̈ con la femmina in pressione, e per i quali pertanto non sono previste né necessarie valvole di scarico. ;Gli innesti con valvola presentano una struttura interna differente da quelli senza valvola. ;Per i costruttori e i fornitori di tali innesti si pone quindi la necessità di disporre in magazzino di numerosi componenti differenti tra loro a seconda della tipologia di innesto richiesta dall’utente, con conseguenti inconvenienti legati allo spazio occupato, ai costi di progettazione, industrializzazione produzione e gestione logistica dei numerosi componenti, necessari per far fronte alle richieste di diverse tipologie di innesto. ;Scopo della presente invenzione à ̈ quindi quella di realizzare un innesto rapido per impianti idrodinamici che superi l’inconveniente riscontrato nella tecnica nota. ;In particolare, scopo della presente invenzione à ̈ proporre un innesto rapido per impianti idrodinamici che permetta di ridurre il numero di componenti richiesti per la realizzazione di innesti di tipologia differente, e consenta una gestione più agevole ed economica delle scorte a magazzino. ;Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ presentare un innesto rapido che abbia componenti meccanici flessibili e versatili, tali da poter essere adattati alle necessità contingente di ogni singolo utente. ;Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un innesto rapido per impianti idraulici, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle rivendicazioni seguenti. Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di preferite ma non esclusive forme di realizzazione di un innesto rapido per impianti idrodinamici, come illustrate negli uniti disegni in cui: ;- la figura 1 à ̈ una vista laterale, parzialmente sezionata, di un innesto rapido per impianti idrodinamici in accordo con la presente invenzione, in una prima forza realizzativa; ;- la figura 2 à ̈ una vista laterale, parzialmente sezionata, di un innesto rapido per impianti idrodinamici in accordo con la presente invenzione, in una seconda forza realizzativa. ;Con il riferimento numerico 1 à ̈ stato genericamente indicato un innesto rapido per impianti idrodinamici, preferibilmente oleodinamici. In generale tale innesto à ̈ adatto ad essere utilizzato con fluidi incomprimibili. ;Tale innesto comprende un elemento femmina 2 presentante uno sviluppo sostanzialmente longitudinale lungo un asse 2a e comprendente un corpo esterno 3 ed un corpo interno 4, traslabili relativamente in direzione assiale l’uno rispetto all’altro. ;Il corpo interno 4 à ̈ associato a tenuta al corpo esterno 3 tramite una pluralità di guarnizioni, vantaggiosamente in equilibrio idrodinamico tra loro. ;In altre parole, la sommatoria lungo l’asse 2a delle forze di spinta generate su tali guarnizioni dal fluido di lavoro in pressione contenuto all’interno dell’elemento femmina 2 à ̈ sostanzialmente nulla. ;Le guarnizioni comprendono preferibilmente degli O-ring e degli anelli anti estrusione. ;Il corpo esterno 3 à ̈ composto sostanzialmente da tre porzioni rigidamente collegate tra loro. In particolare à ̈ presente una porzione di testa 3a, collocata ad un primo estremo 2’ dell’elemento femmina 2, in corrispondenza della sezione di ingresso di un elemento maschio 6 accoppiabile con l’elemento femmina 2. ;E’ altresì presente una porzione terminale 3b, collocata ad un secondo estremo 2†dell’elemento femmina 2 e collegabile rigidamente ad un distributore o ad un circuito idraulico. Tra la porzione di testa 3a e la porzione terminale 3b à ̈ collocata una porzione intermedia 3c. ;Le tre porzioni 3a, 3b e 3c del corpo esterno 3 sono collegate tra loro tramite apposite filettature 40. ;Il corpo interno 4 comprende, invece, una porzione anteriore 4a, in corrispondenza del primo estremo 2’ dell’elemento femmina 2 e delimita la sede 7 per l’inserimento dell’elemento maschio 6. ;Una porzione posteriore 4b à ̈ avvitata tramite filettatura 41 a tale porzione anteriore 4a e si estende per quasi la totalità dell’elemento femmina 2, lasciando un certo margine di spostamento verso la porzione terminale 3b, per permettere lo scorrimento del corpo interno 4 relativamente al corpo esterno 3. ;Il corpo interno 4 presenta un canale assiale 8 che si estende per tutta la lunghezza dell’elemento femmina 2. ;All’interno di tale canale assiale 8 à ̈ inserita una valvola 9 comprendente un otturatore 10 scorrevolmente supportato da un relativo cursore 11 guidavalvola, a sua volta scorrevole all’interno di tale canale assiale 8. L’otturatore 10 espleta il suo compito andando in battuta contro uno spallamento anulare 12, realizzato da una sporgenza interna della porzione anteriore 4a del corpo interno 4. In posizione di riposo o di chiusura della valvola 9, l’otturatore 10 viene mantenuto contro tale spallamento anulare 12 dalla cooperazione di due molle elicoidali di spinta: una prima molla 13 interposta tra l’otturatore 10 e il cursore 11, ed una seconda molla 14, preferibilmente più rigida della prima, collocata dietro il cursore 11, tra una parte posteriore del cursore 11 e un elemento di riscontro 15. ;L’elemento di riscontro 15 à ̈ collegato rigidamente al corpo esterno 3, preferibilmente alla porzione terminale 3b tramite filettatura 42 posta internamente alla porzione terminale 3b. ;Interposti tra il corpo esterno 3 e il corpo interno 4 sono presenti altri due elementi elastici, in particolare altre due molle elicoidali di contrasto. ;In particolare, à ̈ presente una prima molla 16 che coordina il movimento di traslazione relativa tra corpo interno 4 e corpo esterno 3, e il successivo ritorno in posizione di riposo. Tale prima molla 16 di contrasto à ̈ collocata tra la porzione di testa 3a del corpo esterno 3 e la porzione anteriore 4a del corpo interno 4, le quali realizzano due coppie di spallamenti 17, 18 concentrici, opposti e affacciati tra loro, contro i quali la molla va in battuta. Vantaggiosamente, può essere prevista almeno una ghiera 19 collocata anteriormente alla prima molla 16, dove la parte anteriore della molla 16 à ̈ quella rivolta verso il primo estremo 2’ dell’elemento femmina 2, contro la quale la molla va in battuta per contrastare gli spallamenti 17. ;Una seconda molla 20 di contrasto à ̈ collocata in una camera 21 delimitata dalla porzione intermedia 3c del corpo esterno 3 e dalla porzione posteriore 4b del corpo interno 4. ;Come si vede dalle figure 1 e 2, all’interno di questa camera 21 à ̈ presente anche un cursore 22 esterno, contro cui la seconda molla 20 va in battuta con la sua parte posteriore. Il cursore esterno 22 à ̈ limitato nella sua corsa da uno spallamento 23, bloccato a sua volta da una rientranza della porzione terminale 3b del corpo esterno 3. La seconda molla di contrasto 20 governa lo spostamento del cursore esterno 22 rispetto al corpo interno 4. ;Il cursore esterno 22 coopera con il corpo interno 4 e il cursore guidavalvola 11 per bloccare e sbloccare lo scorrimento relativo di questi ultimi due elementi. ;E’ quindi presente un meccanismo di blocco/sblocco della posizione relativa tra corpo interno 4 e cursore guidavalvola 11 comprendente una prima corona di sfere 24 alloggiate in apposite sedi 25 ricavate attraverso il corpo interno 4 e in due gole anulari 26 e 27 ricavate rispettivamente sul cursore guidavalvola 11 e sul cursore esterno 22, all’interno delle quali le sfere di impegnano in maniera removibile. ;La camera 21 contenente la seconda molla 20 e il cursore esterno 22 à ̈ a tenuta, quindi non à ̈ interessata dal passaggio del fluido di lavoro. Si riduce così il rischio che la movimentazione del cursore esterno ed il funzionamento del meccanismo di blocco/sblocco nel suo complesso possano essere compromessi dal deposito di sedimenti. Inoltre, il sistema così strutturato evita di avere organi deteriorabili e/o residui metallici a contatto con il fluido in circolo nel sistema idraulico, mantenendo pertanto pulito il fluido di lavoro. ;Questa tenuta à ̈ realizzata da due guarnizioni 30 collocate all’intradosso del corpo interno 4, tra questo e il cursore guidavalvola 11, come mostrato in figura 1. ;Queste due guarnizioni 30 sono collocate da parti opposte lungo la direzione assiale rispetto alla prima corona di sfere 24. ;Un analogo meccanismo di blocco e sblocco à ̈ previsto tra il corpo interno 4 ed il corpo esterno 3 e comprende una seconda corona di sfere 28, interposta tra il corpo esterno 3 e il corpo interno 4, ciascuna collocata in un rispettivo foro 29 realizzato attraverso la porzione anteriore 4a del corpo interno 4, Almeno una gola anulare 38, à ̈ ricavata sulla superficie interna della porzione di testa 3a del corpo esterno 3. Le sfere 28 si impegnano al’interno della gola anulare 38 per bloccare lo scorrimento relativo del corpo interno 4 rispetto al corpo esterno 3 quando l’elemento maschio 6 à ̈ innestato nel corpo femmina 2. ;Una ulteriore gola anulare 39 si presta ad accogliere le sfere 28 per liberare la movimentazione assiale dell’elemento maschio 6 in fase di disinnesto. ;Le guarnizioni in equilibrio idrodinamico sono vantaggiosamente tre ed agiscono scorrevolmente a tenuta, su rispettive superfici circolari aventi diametro differente dall’altra. ;Le tre guarnizioni comprendono una prima guarnizione 5a posizionata tra il corpo interno 4 e l’elemento di riscontro 15 fisso, interno al canale assiale 8, collegato rigidamente al corpo esterno 3 tramite la porzione terminale 3b. Più in particolare la prima guarnizione 5a, preferibilmente alloggiata in una prima gola 43 definita esternamente all’elemento di riscontro 15 fisso, agisce in relazione di contatto strisciante sull’intradosso del corpo interno 4, cioà ̈ sulla superficie interna del corpo interno 4. ;La seconda 5b e la terza 5c guarnizione sono collocate sull’estradosso, quindi sulla superficie esterna, del corpo interno 4, tra quest’ultimo e il corpo esterno 3. ;In particolare, la seconda guarnizione 5b à ̈ interposta tra la prima 5a e la terza 5c guarnizione, in una gola 44 definita internamente al corpo esterno 3. La seconda guarnizione 5b agisce in relazione di contatto strisciante sull’estradosso del corpo interno 4. ;La terza guarnizione 5c à ̈ alloggiata in una gola 45 definita esternamente al corpo interno 4, ed agisce in relazione di contatto strisciante sull’intradosso del corpo esterno 3. ;Inoltre, come visibile dall’allegata figura 1, le tre guarnizioni sono disposte a distanze dall’asse 2a differenti, in particolare la prima guarnizione 5a agisce su una superficie circolare avente un diametro inferiore rispetto ai diametri delle superfici circolari su cui agiscono le altre due guarnizioni 5b e 5c. La seconda guarnizione 5b agisce a sua volta su una superficie circolare avente un diametro inferiore rispetto al diametro della superficie circolare su cui agisce la terza guarnizione 5c. ;Nel cursore 11 guidavalvola à ̈ ricavato almeno un condotto 35 che permette il passaggio di fluido all’interno del canale assiale 8, dalla zona collocata posteriormente rispetto al cursore guidavalvola 11 alla zona dell’otturatore 10. Nel cursore 11 guidavalvola à ̈ anche definito almeno un incavo 37 confluente in un passaggio 37a realizzato nel corpo interno 4 per portare il fluido di lavoro dal canale assiale 8 ad una camera 36 interposta tra corpo interno 4 e corpo esterno 3 e tra la seconda 5b e la terza 5c guarnizione. Il fluido di lavoro in pressione riempie questa camera 36 andando così ad esercitare una spinta sulla seconda 5b e sulla terza 5c guarnizione, in direzioni opposte. ;Dal canale assiale 8, invece, il fluido di lavoro esercita una spinta direttamente sulla prima guarnizione 5a, passando tra il cursore guidavalvola 11 e l’elemento di riscontro 15, determinando così una spinta concorde alla spinta esercitata sulla seconda guarnizione 5b. Poiché la terza guarnizione 5c esercita la sua azione sulla superficie circolare avente diametro maggiore rispetto alle superfici circolari su cui agiscono la prima 5a e la seconda 5b guarnizione, essa avrà anche modulo maggiore e verso contrario alle spinte esercitate sulle altre due guarnizioni. Pertanto la sommatoria di tali forze considerate in modulo e verso à ̈ sostanzialmente nulla. ;Come mostrato in figura 2, l’innesto 1 può vantaggiosamente presentare anche una valvola 31 di scarico di pressioni residue eventualmente presenti all’interno del corpo femmina 2. ;L’innesto, infatti, può presentare pressioni residue all’interno del canale assiale 8 che, come si à ̈ detto, possono ostacolare o impedire l’accoppiamento con l’elemento maschio 6. Tali pressioni residue devono necessariamente essere eliminate scaricando una parte di fluido di lavoro rimasto in pressione all’interno dell’elemento femmina. ;A tal fine può essere predisposta nella porzione terminale 3b del corpo esterno 3, o più generalmente in fondo al canale assiale 8, la citata valvola di scarico 31, visibile in figura 2. ;Tale valvola 31 permette il passaggio del fluido di lavoro in pressione dal canale assiale 8 ad una camera di drenaggio 46, in comunicazione di fluido con l’esterno tramite un condotto di scarico 32 realizzato attraverso il corpo esterno 3, in particolare nella porzione terminale 3b. ;La valvola 31 comprende un otturatore 48 che normalmente mantiene chiusa la valvola 31 e impedisce il passaggio di fluido di lavoro dal canale assiale 8 alla camera di drenaggio 46. Quando à ̈ necessario depressurizzare l’interno dell’elemento femmina 2, l’otturatore viene movimentato dal corpo interno 4, in particolare da una sua estremità posteriore, che determina l’arretramento dell’otturatore 48 che apre così la valvola 31, permettendo il deflusso di una parte di fluido di lavoro rimasto in pressione all’interno dell’elemento femmina verso l’esterno, attraverso il condotto di scarico 32. ;Tale condotto di scarico 32, nel caso di innesto privo di valvola di scarico 31, può essere chiuso da una semplice ghiera di chiusura 34a. Nel caso invece di innesto con valvola di scarico 31, la ghiera 34 à ̈ del tipo a tenuta e presenta un canale di uscita 34b per il drenaggio del fluido di lavoro in sovrapressione all’esterno. ;La particolare disposizione delle guarnizioni 5a, 5b e 5c in equilibrio idrodinamico ha permesso di ottenere una porzione terminale 3b del corpo esterno 3 adattabile sia ad innesti privi di valvola di scarico 31, sia ad innesti che necessitano di tale valvola 31. ;Infatti, spostando la prima guarnizione 5a sull’intradosso del corpo interno 4, à ̈ stato possibile ottenere sulla porzione terminale 3b una zona 33, in corrispondenza della spalla di tale porzione terminale 3b posta in fondo al canale assiale 8, per l’alloggiamento della valvola di scarico 31. ;Il funzionamento di tale innesto rapido 1 à ̈ il seguente. ;L’elemento maschio 6, inserito all’interno della sezione di ingresso dell’elemento femmina 2, va in battuta contro l’otturatore 10 e deve vincere la forza di spinta esercitata dalle molle 13 e 14. ;In configurazione di riposo la prima corona di sfere 24 mantiene solidali tra loro il cursore 11 guidavalvola e il corpo interno 4. La corona di sfere 24 à ̈ infatti alloggiata nella gola 26 ricavata sulla superficie esterna del cursore guidavalvola 11. ;L’inserimento dell’elemento maschio 6 determina l’arretramento di tutto il corpo interno 4, e conseguentemente del cursore guidavalvola 11 verso la porzione terminale 3b del corpo esterno, mentre l’intero corpo esterno 3 rimane fermo. ;Nel caso particolare di innesto dotato di valvola di scarico 31, l’inserimento dell’elemento maschio 6, e il conseguente arretramento del corpo interno 4, provoca l’attivazione di tale valvola 31 a seguito dell’interferenza del corpo interno 4 con l’otturatore 48 della valvola 31. Il corpo interno 4 determina uno spostamento dell’otturatore 48 dalla sua posizione di chiusura, aprendo così la valvola 31 che mette in comunicazione di fluido il canale assiale 8 con il condotto di scarico 32 attraverso la camera di drenaggio 46. In questo modo la soprapressione residua interna all’elemento femmina 2, che ne impedisce il collegamento con l’elemento maschio 6, viene annullata dalla parziale fuoriuscita all’esterno del fluido di lavoro. ;A seguito del citato scorrimento relativo tra corpo interno 4 ed esterno 3, la prima corona di sfere 24 trasla con il corpo interno 4 portandosi in corrispondenza della gola 27 ricavata sulla superficie interna del cursore esterno 22. Quando le sfere della prima corona 24 giungono in corrispondenza di quest’ultima gola 27, possono disimpegnarsi dalla gola 26 del cursore guidavalvola 11 permettendo lo scorrimento relativo di quest’ultimo rispetto al corpo interno 4. A seguito dell’ulteriore spostamento del cursore guidavalvola 11, le sfere 24 si spostano radialmente verso l’esterno spinte dalla superficie esterna del cursore guidavalvola 11. ;In questa situazione l’otturatore 10 si à ̈ spostato dalla sua posizione di chiusura. ;A seguito dell’inserimento dell’elemento maschio 6 nel corpo interno 4 e della conseguente traslazione di quest’ultimo, anche la seconda corona di sfere 28 scorre all’interno del canale assiale 8, portandosi in corrispondenza della gola 38 più interna ricavata sulla superficie interna della porzione di testa 3a del corpo esterno 3. ;In questo modo, la superficie esterna dell’elemento maschio 6 spinge radialmente verso l’esterno la seconda corona di sfere 28 che, impegnandosi all’interno della gola 38, vincola temporaneamente il corpo esterno 3 al corpo interno 4, fintanto che l’elemento maschio 6 posiziona una sua gola anulare 47 al di sotto della corona di sfere 28, consentendo una nuova contrazione radiale di queste ultime attraverso le rispettive sedi forate 29 per eseguire il bloccaggio dell’elemento maschio 6 al corpo interno 4. ;Il rientro radiale delle sfere 28 à ̈ coadiuvato dall’azione della molla 16 che provvede a spingere il corpo interno 4 in direzione opposta a quella di inserimento dell’elemento maschio, impedendo ulteriori spostamenti radiali della seconda corona di sfere 28. ;A seguito di una contropressione proveniente dall’elemento femmina 2, viene vinto il contrasto esercitato dall’elemento maschio 6 e si realizza una comunicazione di fluido tra elemento femmina 2 ed elemento maschio 6. L’otturatore 10 dell’elemento femmina 2 trasla per un certo tratto verso la posizione di chiusura senza però chiudere completamente la valvola 9, fino a portarsi in equilibrio di forze con l’omologo componente 49 elasticamente supportato nell’elemento maschio 6. ;Questo spostamento assiale dell’otturatore 10 comporta anche una traslazione del cursore guidavalvola 11, che riposiziona così la sua gola 26 anulare al di sotto delle sfere della prima corona 24 le quali, inserendosi in tale gola 26 su effetto della spinta esercitata dalla molla 20, determinano nuovamente il bloccaggio tra il corpo interno 4 e il cursore guidavalvola 11. Quest’ultima posizione della prima corona di sfere 24 viene mantenuta a seguito della traslazione finale del cursore esterno 22 verso la porzione terminale 3b, chiudendo così la prima corona di sfere 24 all’interno della gola 26. ;L’invenzione descritta raggiunge gli scopi proposti. ;Infatti, come già esposto in precedenza, la particolare disposizione delle guarnizioni e il loro dimensionamento hanno permesso di ottenere un innesto idrodinamicamente equilibrato e versatile, cioà ̈ adattabile alle diverse esigenze dell’utente. ;Il posizionamento della prima guarnizione sull’intradosso del corpo interno ha permesso di ottenere una zona nella porzione terminale del corpo esterno adatta ad accogliere anche una valvola di scarico, se richiesta, senza dover incrementare le dimensioni complessive dell’innesto. ;Con l’innesto oggetto della presente invenzione à ̈ vantaggiosamente possibile realizzare componenti standard, che non presentino differenziazioni strutturali a seconda della tipologia di innesto, contrariamente a quanto accade nella tecnica nota. ;In altre parole, un innesto dotato di valvola ha esattamente i componenti strutturalmente identici a quelli presenti in un innesto privo di valvola. L’unica differenza tra i due tipi di innesto à ̈ proprio la presenza o meno della valvola, che viene alloggiata in un’apposita sede ricavata all’interno della porzione terminale del corpo esterno. ;Tale sede può essere vantaggiosamente realizzata in tutte le porzioni terminali già in fase di produzione, indipendentemente dal tipo di innesto su cui la porzione terminale verrà montata, o ricavato successivamente in fase di assemblaggio, solo nel caso in cui l’innesto richieda la valvola. Pertanto l’unico componente che potrebbe eventualmente differenziarsi tra le due tipologie di innesto à ̈ solo la porzione terminale del corpo esterno, mentre tutti gli altri componenti sono in comune. ;E’ così possibile mantenere in magazzino una sola tipologia di componenti, e all’occorrenza applicare solamente la valvola alla porzione terminale del corpo esterno, se richiesto dall’utente. ;In questo modo si ottiene una gestione più agevole ed economica delle scorte a magazzino, oltre ad una semplificazione nella progettazione nell’industrializzazione e nella realizzazione di innesti di tipologie differenti. *