ITMI20131445A1 - Regolatore di flusso con struttura a cono sfalsato - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“REGOLATORE DI FLUSSO CON STRUTTURA A CONO SFALSATO”

Campo della tecnica.

La presente invenzione ha per oggetto un regolatore di flusso, ed in dettaglio riguarda un regolatore di flusso con struttura a cono sfalsato parallelamente (o anche secondo altri angoli relativi) rispetto all’asse di comando.

Arte nota.

I forni a gas utilizzano tradizionalmente dei regolatori di flusso di gas, i quali comprendono almeno un ingresso alimentato con gas proveniente da una rete di distribuzione o da una bombola, ed una o più uscite che alimentano degli ugelli bruciatori posizionati all’interno ad esempio di un forno. I regolatori di flusso sono noti per avere un meccanismo di comando, tipicamente comprendente una manopola fissata su un alberino di controllo, con il quale l’utente può regolare il flusso di gas diretto agli ugelli e, di conseguenza, la temperatura del forno.

Dal documento IT12228219 è noto un regolatore di flusso il quale comprende un corpo dotato di un cono distributore di gas ed una sede valvolare per otturatore termostatico posizionati in modo sfalsato ed aventi ognuno un rispettivo asse di rotazione e/o movimento.

Il regolatore descritto nel documento di cui sopra presenta un albero di comando rotante su un primo asse, il quale comanda l’apertura o la chiusura della valvola di distribuzione del gas e, attraverso una prima ruota dentata che ingrana su una seconda ruota dentata, la posizione del cono distributore di gas all’interno del corpo del regolatore. Le due ruote dentate giacciono sostanzialmente su un medesimo piano, e ruotano pertanto su due assi paralleli distinti l’uno dall’altro e rispettivamente equivalenti all’asse di rotazione dell’albero di comando e del cono distributore di gas.

Nel documento IT1228219 è illustrata una soluzione nella quale entro la parte superiore del regolatore è posizionato un anello di tenuta; tale anello di tenuta è in dettaglio posizionato in una sede del corpo valvola ed è inserito all’esterno dell’albero di comando del regolatore stesso, immediatamente al di sotto della prima ruota dentata; pertanto l’anello di tenuta è vincolato tra l’albero di comando – dalla parte interna – superiormente dalla prima ruota dentata, e esternamente dal corpo della valvola. L’anello di tenuta è altresì allocato nella medesima posizione anche nell’invenzione descritta nel documento US6634351.

E’ da notare che al di sotto del cono distributore di gas è posizionato un magnete di sicurezza che viene agganciato, all’atto dell’accensione del forno, attraverso un movimento traslatorio assiale dell’albero di comando del regolatore, il quale agisce su di una leva di azionamento consistente in una piastrina sagomata che si estende tra l’asse del cono distributore di gas e l’albero di comando; tale piastrina è configurata per essere basculante ed agire su di uno stelo di comando del cono distributore del gas all’atto di un’azione di pressione esercitata dall’utente sull’albero di comando del regolatore.

L’inconveniente che presenta l’invenzione del documento sopra descritto riguarda il fatto che tale anello di tenuta è in uso sollecitato da almeno tre forze distinte: una prima, che si realizza con il movimento verticale dell’albero di comando necessario ogni volta che si accende il forno per permettere al magnete di essere agganciato; una seconda, che si realizza attraverso un moto rotatorio dell’albero di comando durante la sua consueta movimentazione per l’impostazione, da parte dell’operatore, della temperatura desiderata all’interno del forno; e una terza, che è esercitata attraverso la rotazione della prima ruota dentata che da sopra l’anello stesso, lo mantiene caricato e in posizione corretta. Conseguentemente, le sollecitazioni sopra descritte causano una notevole usura dell’anello di tenuta, con il rischio di risultare in una tenuta di gas compromessa. Nell’arte nota sopra evidenziata, il carico imposto all’anello di tenuta è influenzato inoltre dalle tolleranze di lavorazione di tre pezzi distinti (corpo valvola, albero di comando ed ingranaggio), alcuni dei quali possono essere prodotti con precisione inferiore – ad esempio attraverso processi di stampaggio – con il conseguente rischio di caricare l’anello di tenuta oltre il limite per il quale è progettato.

Peraltro, anche se il carico imposto all’anello di tenuta fosse influenzato solo dall’asse di comando e dal corpo valvola, è noto che il frequente e brusco movimento verticale dell’asse di comando mosso dall’utilizzatore all’atto dell’accensione per effettuare l’aggancio del magnete può generare problemi di usura e di tenuta.

Pertanto, lo scopo della presente invenzione è quello di descrivere una regolatore il quale permetta di ovviare agli inconvenienti sopra descritti. Sommario dell’invenzione.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un regolatore di gas comprendente un corpo ospitante un cono di distribuzione di gas ed un albero di comando indirettamente agente su detto cono di distribuzione di gas attraverso dei mezzi di ingranamento, detto albero essendo posizionato su di un asse sfalsato rispetto al detto cono di distribuzione del gas; detto regolatore di flusso di gas comprende almeno un anello di tenuta posizionato in un primo recesso geometricamente interposto tra un elemento di giunzione posizionato tra detto albero di comando e un otturatore termostatico del detto regolatore e tra detto corpo.

Vantaggiosamente, l’appena citato recesso è anulare, l’elemento di giunzione essendo posizionato tra detto albero di comando e un otturatore termostatico del detto regolatore; detto primo recesso essendo posizionato su detto elemento di giunzione in corrispondenza di una parete cilindrica cava del detto corpo.

Vantaggiosamente, l’elemento di giunzione è configurato per ruotare attorno ad un proprio asse, detto asse essendo il medesimo asse del detto albero di comando.

Vantaggiosamente, il primo recesso presenta una sezione di forma qualsivoglia, come ad esempio rettangolare o leggermente trapezia, o ancora emisferica e così via, a seconda delle esigenze del momento.

Vantaggiosamente, il primo recesso comprende una porzione di massima profondità sostanzialmente a sezione piana, contraddistinguente una porzione di recesso di forma cilindrica piena.

Vantaggiosamente, è presente un secondo recesso entro il quale è posizionato un secondo anello di tenuta.

Vantaggiosamente, detto anello di tenuta è di tipo toroidale oppure di tipo bilobato.

Vantaggiosamente, detto elemento di giunzione è configurato almeno per traslare lungo il proprio asse in modo indipendente rispetto ad una traslazione effettuata dal detto albero di comando e per ruotare attorno al proprio asse concordemente con la rotazione effettuata dal detto albero di comando.

Vantaggiosamente, detto elemento di giunzione comprende un recesso in corrispondenza di una sua prima estremità ove è inserita una estremità sagomata del detto albero di comando; detto recesso essendo configurato per permettere di ospitare la detta estremità sagomata per una prima profondità d’inserzione corrispondente ad una posizione di riposo del detto albero ed per una seconda profondità di inserzione, maggiore della detta prima profondità d’inserzione, corrispondete ad una posizione di aggancio del magnete di sicurezza, nella quale detto albero di comando risulta premuto verso detto elemento di giunzione da una forza esterna (che in pratica è costituita dalla forza esercitata da un utilizzatore).

Vantaggiosamente, infine, detto albero di comando è mantenuto in detta posizione di riposo da una molla posizionata in asse con detto cono di distribuzione del gas ed agente sul detto albero per mezzo di una piastrina metallica sagomata trasversalmente disposta rispetto al detto albero di comando.

Descrizione delle figure.

L’invenzione verrà qui di seguito descritta con riferimento alle figure allegate, secondo le quali:

- la figura 1 illustra una vista in sezione di una prima forma di realizzazione di un regolatore di flusso con struttura a cono sfalsato;

- la figura 2 illustra un dettaglio di una vista in sezione di una seconda forma di realizzazione del regolatore oggetto della presente invenzione; - la figura 3 illustra un dettaglio di una vista in sezione di una terza forma di realizzazione del regolatore oggetto della presente invenzione; - la figura 4 illustra un dettaglio di una vista in sezione di una quarta forma di realizzazione del regolatore oggetto della presente invenzione. Descrizione dettagliata dell’invenzione.

Con riferimento alle figure allegate, ed in dettaglio alla figura 1, con il numero di riferimento 100 è indicata nel suo complesso una prima forma di realizzazione preferita di un regolatore di flusso con struttura a cono sfalsato. Il regolatore di flusso secondo la presente invenzione è preferibilmente configurato per operare installato su forni a gas, del tipo in particolare avente una funzione “forno” ed una funzione “grill”. A seconda della funzione attivata dall’utente tramite la rotazione dell’asse di comando, il gas combustibile viene immesso in detto forno da due uscite distinte l’una rispetto all’altra come sarà meglio descritto in seguito.

Il regolatore 100 comprende un corpo 101 dotato di un alloggiamento 102 per un cono distributore 103 di flusso di gas che , assieme all’otturatore termostatico 116, risultano configurati per variare la portata del gas combustibile che dalla bombola o dalla rete di alimentazione del gas – a monte del regolatore stesso – viene indirizzata verso il forno; il corpo 101 presenta inoltre una precamera 104, ove è presente una sede 105 per un otturatore del magnete 106 che in posizione di riposo è mantenuto in una posizione di chiusura per mezzo di un’azione di spinta esercitata da una molla 107. L’apertura dell’otturatore del magnete 106, definibile anche con la terminologia di “aggancio del magnete”, è effettuata attraverso uno stelo 108, posizionato in modo tale da avere un proprio asse lungo il medesimo asse della molla 107; in particolare lo stelo è configurato per agire con un moto traslatorio lungo detto asse sulla testa dell’otturatore del magnete 106, in modo tale da causarne l’apertura. Allorché aperto, l’otturatore del magnete 106 viene trattenuto in tale posizione da un gruppo magnetico di sicurezza 109, che è controllato da mezzi sensibili al calore, quali ad esempio e non limitatamente delle termocoppie, che non sono rappresentate nelle figure annesse.

Nella forma di realizzazione descritta, la precamera 104 può alimentare, attraverso il cono distributore 103, un primo condotto di uscita 110 il gas ad una zona grill del forno e/o attraverso un secondo condotto di uscita 111 ad una zona forno (quanto appena descritto avviene a seconda della posizione occupata dal cono 103). Mentre il primo condotto di uscita 110 è alimentato direttamente dalla precamera 104 quando l’utilizzatore comanda il cono di distribuzione 103 in una relativa posizione di apertura di detto condotto, il secondo condotto di uscita 111 è alimentato attraverso una camera intermedia 114, la quale è definita in un assieme valvolare termostatico 115, il quale comprende un otturatore termostatico 116 sul quale agisce, tramite l’elemento di giunzione 140, un albero di comando 122, che in uso è quello controllato direttamente dall’utente attraverso ad esempio e non limitatamente una manopola di controllo non illustrata nelle figure annesse. L’albero di comando 122 presenta un proprio asse di rotazione e traslazione che, per quanto parallelo all’asse della molla 104 e dello stelo 108, ne risulta sfalsato ovvero posizionato lateralmente in modo parallelo. L’albero di comando 122 agisce sul cono distributore 103 attraverso una coppia di ingranaggi 135, 136, di cui un primo è calettato sul cono 103 stesso.

Al di sotto dell’otturatore termostatico 116 è presente una molla 118, la cui funzione è sostanzialmente quella di mantenere l’otturatore termostatico 116 stesso in battuta sulla rispettiva sede del corpo valvola.

Grazie all’interazione opportunamente calibrata delle sue varie parti, il regolatore secondo l’invenzione è in grado di mantenere la temperatura impostata dall’utilizzatore secondo un equilibrio di posizioni che a sua volta viene mantenuto e regolato attraverso la cooperazione di un opportuno elemento termosensibile ad espansione 117 che, in funzione della temperatura che “riceve” dall’interno del forno si contrae o si espande in modo da permettere uno spostamento in apertura o in chiusura dell’otturatore termostatico 116.

Convenientemente, l’elemento termosensibile è configurato per essere posizionato all’interno del vano forno, e la soglia di temperatura può essere tarata a piacere mediante dei mezzi di taratura posizionati sul fondo del corpo del regolatore stesso, in corrispondenza della giunzione con il con il condotto dell’elemento termosensibile 117.

Come già accennato in precedenza, lo stelo 108 di azionamento dell’otturatore (e di conseguenza il magnete 106) è posizionato lateralmente rispetto all’albero di comando e comprende una testa 108t di forma allargata sufficiente a presentare un primo riscontro per una molla di recupero 127 che è posizionata all’esterno dello stelo 108 e si riscontra sulla parte opposta rispetto alla testa 108t sul corpo del cono distributore 103.

Sulla parte superiore della testa 108t è premuta una prima estremità di una piastrina metallica sagomata128, che si estende per una direzione di sua massima estensione sostanzialmente ortogonalmente rispetto agli assi dello stelo e dell’albero di comando; la piastrina metallica sagomata 128 presenta un orifizio 129 entro il quale è inserito l’albero di comando e una seconda estremità, opposta alla precedente, che appoggia sul corpo 101 e giace in un vano 130 definito tra il corpo 101 ed un coperchio 131. La piastrina metallica sagomata 128 risulta pertanto basculante.

In particolare, l’albero di comando presenta una porzione superiore di diametro maggiore rispetto alla porzione inserita nell’orifizio 129 della lamella metallica piatta 129. Allorché l’albero è premuto verso il basso , la porzione superiore dell’albero di comando entra in contatto con la piastrina e causa un movimento verso il basso della sua prima estremità, a sua volta causante un movimento verso il basso dello stelo 108 che sposta l’otturatore 106 aprendo il passaggio del gas dalla camera 104 al cono di distribuzione 103. La rotazione dell’albero 122 posiziona invece il cono di distribuzione in modo da consentire il passaggio del gas alla camera 114 oppure all’uscita 110.

L’albero di comando 122 inoltre agisce sull’otturatore termostatico 116 per mezzo di un elemento di giunzione 140 avente, in corrispondenza di una sua estremità, un recesso di forma tale da ospitare la porzione inferiore dell’albero di comando sia in una prima posizione di riposo nella quale la molla di recupero 127 lo spinge verso l’alto e ne causa il mantenimento ad una prima profondità di inserzione, sia in una posizione di aggancio del magnete 106 necessaria per permettere il basculamento della piastrina metallica sagomata 128 a comprimere la molla di recupero 127; in tale ultimo caso la porzione dell’albero di comando introdotta nel recesso è maggiore rispetto alla posizione di riposo e tale porzione si protenderà entro tale recesso per una seconda profondità d’inserzione. La posizione di aggancio del magnete 106si ha allorché l’utente preme l’albero di comando sospingendolo verso l’elemento di giunzione.

L’elemento di giunzione 140 ruota e trasla verticalmente in una cavità circolare del corpo 101 e presenta una sua estremità sulla quale è calettato il secondo ingranaggio 136 che ingrana sul primo ingranaggio 135. Rispetto a tale elemento di giunzione, è vantaggiosamente presente un primo recesso 141a geometricamente interposto tra l’elemento di giunzione 140 e tra il corpo-valvola principale 101.

Il posizionamento relativo del primo recesso 141a può pertanto essere scelto, in accordo con la presente invenzione, in modo da evitare eccessive sollecitazioni impartite all’elemento di tenuta: ad esempio, il primo recesso 141a può essere ricavato anche nel corpo 101, purché a questo recesso sia affacciato direttamente l’elemento di giunzione 140. In una prima forma di realizzazione qui illustrata, l’appena citato recesso 141a è ricavato nell’elemento di giunzione 140 ed è di conformazione sostanzialmente anulare ed ospita al suo interno un anello di tenuta 142a che impedisce al gas di fuoriuscire dalla camera intermedia 114 verso il coperchio 131. Il recesso anulare 141a, se osservato in sezione come in figura 1, presenta una sezione di varie forme/sezioni a seconda delle esigenze del momento.

L’anello di tenuta è quindi vantaggiosamente soggetto solamente ad una forza di attrito per rototraslazione dell’elemento di giunzione 140, e non è soggetto invece alle due forze di schiacciamento ed, in particolare, di traslazione dell’albero di comando, non essendo in contatto con esso. In particolare, la rototraslazione che è compiuta dall’elemento di giunzione 140 è indipendente, a livello di traslazione solamente, dalla traslazione dell’albero di comando allorché premuto dall’utente al fine di agganciare il magnete 106; infatti la traslazione dell’elemento di giunzione 140 avviene solamente con l’azione di apertura e chiusura dell’otturatore termostatico 116 e pertanto implica movimentazioni più esigue in termini geometrici e meno brusche in termini dinamici rispetto alle corrispondenti movimentazioni dell’asse di comando 122 all’atto dell’aggancio del magnete 106 già descritto in precedenza.

Per quanto riguarda invece la rotazione effettuata dall’elemento di giunzione, questa risulta invece concorde e uguale con quella effettuata dall’albero di comando stesso.

Una seconda forma di realizzazione dell’invenzione è raffigurata in figura 2; detta seconda forma di realizzazione si differenzia dalla prima per il fatto che sull’elemento di giunzione 140 sono presenti due recessi anulari 141a, 141b di sezione qualsivoglia a seconda delle esigenze del momento ed entro i quali sono posizionati due anelli di tenuta 142a, 142b, entrambi entranti in contatto con la cavità cilindrica del corpo 101.

In una terza forma di realizzazione dell’invenzione, illustrata in figura 3, sull’elemento di giunzione 140 è presente un recesso anulare 141a di forma allungata, avente cioè una zona di massima profondità sostanzialmente a profilo piatto, formante cioè una porzione cilindrica di diametro rastremato entro la quale sono posizionati due anelli di tenuta 142a, 142b.

Infine, in una quarta forma di realizzazione dell’invenzione, la quale è illustrata in dettaglio nella figura 4, sull’elemento di giunzione 140 è presente un recesso anulare 141a di forma allungata; il recesso anulare 141a presenta quindi, come nel caso della precedente terza forma di realizzazione, una zona di massima profondità a profilo sostanzialmente piatto, formante cioè una porzione cilindrica di diametro rastremato entro la quale è posizionato un anello di tenuta 142a di tipo bilobato, ovvero contraddistinto da una coppia di porzioni sostanzialmente toroidali unite tra loro.

Quantunque non illustrata nelle figure annesse, una ulteriore alternativa comprende l’accoppiamento di due recessi anulari di forma allungata. Il vantaggio del posizionamento degli anelli di tenuta come sopra descritto è che essi sono meno soggetti ad usura, e quindi possono permettere al regolatore oggetto della presente invenzione di funzionare in modo più sicuro e per un tempo di vita più lungo prima che si verifichi la necessità di sostituzione degli anelli stessi. In particolare, il carico dell’anello di tenuta è definibile in modo più semplice, più preciso e più ripetibile, giacché esso è influenzato solamente dalle tolleranze di lavorazione del corpo 101 e dell’elemento di giunzione 140; conseguentemente, anche a livello statistico è più prevedibile e ripetibile l’intervallo di sostituzione dell’anello di tenuta sul regolatore.

Inoltre, laddove siano presenti due anelli di tenuta o un anello singolo ma di tipo bilobato, vantaggiosamente si ha la garanzia che anche nel caso di danneggiamento o lesione di uno dei due anelli – o di una porzione dell’anello stesso allorché bilobato – si riesce a mantenere comunque un funzionamento sicuro del regolatore senza che il gas contenuto nella camera intermedia 114 possa transitare nella zona al di sotto del coperchio 131 causando pericolose perdite.

E’ infine chiaro che al regolatore oggetto della presente invenzione possono essere apportate aggiunte o modifiche ovvie per un tecnico del ramo senza per questo fuoriuscire dall’ambito di tutela fornito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Regolatore di flusso di gas, comprendente un corpo (101) ospitante un cono di distribuzione di gas (103) ed un albero di comando indirettamente agente su detto cono di distribuzione di gas (103) attraverso dei mezzi di ingranamento (135, 136), detto albero essendo posizionato su di un asse sfalsato rispetto al detto cono di distribuzione di gas; detto regolatore di flusso di gas è caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un anello di tenuta (142a) posizionato in un primo recesso (141a) geometricamente interposto tra un elemento di giunzione (140) posizionato tra detto albero di comando e un otturatore termostatico (116) del detto regolatore e tra detto corpo (101).
2. 2. Regolatore di flusso di gas secondo la rivendicazione 1, comprendente un corpo (101) ospitante un cono di distribuzione di gas (103) ed un albero di comando indirettamente agente su detto cono di distribuzione di gas (103) attraverso dei mezzi di ingranamento (135, 136), detto albero essendo posizionato su di un asse sfalsato rispetto al detto cono di distribuzione di gas; detto regolatore di flusso di gas è caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un anello di tenuta (142a) posizionato in un primo recesso (141a) anulare di un elemento di giunzione (140) posizionato tra detto albero di comando e un otturatore termostatico (116) del detto regolatore; detto primo recesso (141a) essendo posizionato su detto elemento di giunzione (140) in corrispondenza di una parete cilindrica cava del detto corpo (101).
3. 3. Regolatore di flusso di gas secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui detto elemento di giunzione è configurato per ruotare attorno ad un proprio asse, detto asse essendo il medesimo asse del detto albero di comando.
4. 4. Regolatore di flusso secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto primo recesso (114a) presenta una sezione di forma emisferica.
5. 5. Regolatore di flusso secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto primo recesso (114a) comprende una porzione di massima profondità sostanzialmente a sezione piana, contraddistinguente una porzione di recesso di forma cilindrica piena.
6. 6. Regolatore di flusso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un secondo recesso (114b) entro il quale è posizionato un secondo anello di tenuta.
7. 7. Regolatore di flusso secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto anello di tenuta è di tipo toroidale.
8. 8. Regolatore di flusso secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto anello di tenuta è di tipo bilobato.
9. 9. Regolatore di flusso secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto elemento di giunzione (140) è configurato almeno per traslare lungo il proprio asse in modo indipendente rispetto ad una traslazione effettuata dal detto albero di comando e per ruotare attorno al proprio asse concordemente con la rotazione effettuata dal detto albero di comando.
10. 10. Regolatore di flusso secondo la rivendicazione 1, in cui detto elemento di giunzione (140) comprende un recesso in corrispondenza di una sua prima estremità ove è inserita una estremità del detto albero di comando; detto recesso essendo configurato per permettere di ospitare la detta estremità per una prima profondità d’inserzione corrispondente ad una posizione di riposo del detto albero ed per una seconda profondità di inserzione, maggiore della detta prima profondità d’inserzione, corrispondete ad una posizione d’attivazione d’alimentazione del gas, nella quale detto albero di comando risulta premuto verso detto elemento di giunzione (140) da una forza esterna.
11. 11. Regolatore di flusso secondo la rivendicazione 10, in cui detto albero di comando è mantenuto in detta posizione di riposo da una molla (127) posizionata in asse con detto cono di distribuzione del gas ed agente sul detto albero per mezzo di una piastrina metallica trasversalmente disposta rispetto al detto albero di comando.