ITMI940581A1

ITMI940581A1 - DOUBLE PISTON PRESSURE BALANCER

Info

Publication number: ITMI940581A1
Application number: IT000581A
Authority: IT
Inventors: Luciano Migliori
Original assignee: Univer Spa
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-09-25
Also published as: IT1269922B; ITMI940581A0

Description

DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE DESCRIPTION FOR INVENTION PATENT

La presente invenzione si riferisce a perfezionamenti ad un dispositivo equilibratore di pressione formante oggetto di una precedente domanda di brevetto della stessa richiedente. The present invention refers to improvements to a pressure equalizing device forming the subject of a previous patent application by the same applicant.

In una precedente domanda di brevetto MI93 A 000672, depositata il 05 aprile 1993 della stessa richiedente, è stato descritto un dispositivo equilibratore di pressione per il bilanciamento di carichi, in grado di mantenere in uscita una pressione costante che viene alimentata nella camera di un cilindro di bilanciamento di un carico o di un sistema similare, al variare della posizione o della direzione di movimento del carico stesso. In a previous patent application MI93 A 000672, filed on April 5, 1993 by the same applicant, a pressure equalizing device for balancing loads was described, capable of maintaining a constant outlet pressure which is fed into the chamber of a cylinder balancing of a load or similar system, depending on the position or direction of movement of the load itself.

Il dispositivo equilibratore di pressione di questa prima domanda, sostanzialmente comprende una valvola di sfiato posta sul lato di uscita per il fluido, azionata da un pistone flottante internamente ad una camera di equilibrazione delle pressioni, sui lati del quale pistone viene mantenuta una pressione costante pari alla pressione del fluido alimentato in entrata allo stesso dispositivo equilibratore. The pressure equalizing device of this first application substantially comprises a vent valve located on the outlet side for the fluid, operated by a piston floating inside a pressure balancing chamber, on the sides of which piston a constant pressure equal to to the pressure of the fluid fed into the same balancing device.

In un tale dispositivo, qualsiasi variazione della pressione in uscita, conseguente ad una analoga variazione della pressione nel sistema di bilanciamento del carico, comporta uno spostamento del pistone flottante all'interno del dispositivo equilibratore che apre o chiude la valvola di sfiato, consentendo lo scarico in uscita di una parte del fluido in pressione, o rispettivamente il passaggio di fluido in pressione dall'entrata verso l'uscita del dispositivo, in modo da ripristinare le condizioni di equilibrio mantenendo una pressione costante in uscita al dispositivo equilibratore di pressione. In such a device, any variation of the outlet pressure, consequent to a similar variation of the pressure in the load balancing system, involves a displacement of the floating piston inside the balancing device which opens or closes the vent valve, allowing the discharge. at the outlet of a part of the pressurized fluid, or respectively the passage of pressurized fluid from the inlet to the outlet of the device, so as to restore the equilibrium conditions by maintaining a constant pressure at the outlet of the pressure balancing device.

Poiché la differenza di pressione che sorge all'interno del dispositivo equilibratore sui due lati del pistone flottante, dipende dalla corsa del pistone stesso, ne consegue che tale differenza di pressione può variare al momento dell'intervento del dispositivo, influenzando in certi casi la pressione in uscita che deve essere alimentata al sistema di bilanciamento dei carichi . Since the difference in pressure that arises inside the balancing device on the two sides of the floating piston depends on the stroke of the piston itself, it follows that this pressure difference can vary at the moment of the intervention of the device, affecting in certain cases the pressure output which must be fed to the load balancing system.

Scopo della presente invenzione è di fornire un dispositivo equilibratore di pressione migliorato rispetto a quello della precedente domanda di brevetto mediante il quale è possibile mantenere una differenza di pressione sostanzialmente costante sulle due facce del pistone flottante di comando dalla valvola di sfiato della pressione in uscita dal dispositivo equilibratore, che è indipendente dallo spostamento o dalla corsa effettuata dal pistone stesso. The object of the present invention is to provide an improved pressure equalizing device with respect to that of the previous patent application by means of which it is possible to maintain a substantially constant pressure difference on the two faces of the floating control piston from the relief valve of the pressure leaving the balancing device, which is independent of the displacement or stroke performed by the piston itself.

Quanto sopra è ottenibile in un dispositivo equilibratore di pressione a pistone flottante, secondo la presente invenzione, comprendente un corpo cavo definente una camera cilindrica per un primo e rispettivamente per un secondo pistone flottante assialmente distanziati; la camera è provvista di una entrata e di una uscita del fluido in pressione, che comunicano attraverso un percorso unidirezionale interno alla stessa camera del dispositivo. Il primo pistone flottante è guidato ed è sollecitato elasticamente in chiusura di un primo percorso di sfiato che si apre verso l'uscita per il fluido del dispositivo equilibratore, mentre il secondo pistone flottante è guidato ed è spinto elasticamente in chiusura di un secondo percorso di sfiato che si apre in detta camera sul lato del primo pistone che è opposto a quello del primo percorso di sfiato citato, per scaricare l'aumento di pressione che si genera tra i due pistoni flottanti per l'arretramento del primo pistone. The above can be obtained in a floating piston pressure equalizing device, according to the present invention, comprising a hollow body defining a cylindrical chamber for a first and respectively for a second axially spaced floating piston; the chamber is provided with an inlet and an outlet for the pressurized fluid, which communicate through a one-way path inside the chamber of the device. The first floating piston is guided and is elastically urged to close a first vent path which opens towards the outlet for the fluid of the balancing device, while the second floating piston is guided and is elastically pushed to close a second path of vent which opens in said chamber on the side of the first piston which is opposite to that of the first vent path mentioned, to discharge the pressure increase that is generated between the two floating pistons due to the retraction of the first piston.

Una forma di realizzazione preferenziale del dispositivo equilibratore di pressione a doppio pistone flottante, secondo l'invenzione, verrà maggiormente illustrata qui di seguito con riferimento all'unica figura del disegno allegato che rappresenta una sezione longitudinale dell'intero dispositivo. A preferential embodiment of the pressure equalizing device with double floating piston, according to the invention, will be further illustrated hereinafter with reference to the single figure of the attached drawing which represents a longitudinal section of the entire device.

Come mostrato nella figura il dispositivo comprende un corpo cavo costituito da una bussola cilindrica 40 definente una camera equilibratrice delle pressioni, chiusa alle due estremità dalle testate 41 e 42. As shown in the figure, the device comprises a hollow body consisting of a cylindrical bush 40 defining a pressure balancing chamber, closed at both ends by the heads 41 and 42.

La testata 41 presenta una entrata assiale 43 per un fluido in pressione, mentre la testata 42 presenta un'uscita 44 che in questo esempio è assialmente allineata alla precedente, e che si apre su un lato della camera di equilibrazione delle pressioni attraverso un foro 45. The head 41 has an axial inlet 43 for a pressurized fluid, while the head 42 has an outlet 44 which in this example is axially aligned with the previous one, and which opens on one side of the pressure equalization chamber through a hole 45 .

La testata 42 sul lato dell'apertura di uscita 44, comprende inoltre un primo percorso di sfiato 46 che da un lato comunica con l'esterno attraverso un filtro 47, mentre dall'altro si apre verso il lato di uscita 48 della camera, attraverso una luce 49 di una valvola di sfiato disposta coassialmente all'uscita 44. The head 42 on the side of the outlet opening 44, further comprises a first vent path 46 which on one side communicates with the outside through a filter 47, while on the other it opens towards the outlet side 48 of the chamber, through a port 49 of a vent valve arranged coaxially with the outlet 44.

Internamente alla camera di equilibrazione della pressione, si trova un primo pistone flottante 50 e rispettivamente un secondo pistone flottante 51 assialmente distanziato dal precedente. I due pistoni flottanti 50 e 51 suddividono la camera interna del dispositivo in tre parti comprendenti la parte estrema 48 sul lato dell'apertura di scarico 44, la parte estrema 52 sul lato dell'apertura di entrata 43, e la parte intermedia 53 tra i due pistoni 50 e 51 per gli scopi più avanti descritti. Inside the pressure equalization chamber, there is a first floating piston 50 and respectively a second floating piston 51 axially spaced from the previous one. The two floating pistons 50 and 51 divide the internal chamber of the device into three parts comprising the end part 48 on the side of the exhaust port 44, the end part 52 on the side of the inlet port 43, and the intermediate part 53 between the two pistons 50 and 51 for the purposes described below.

I due pistoni flottanti 50 e 51 sono provvisti lungo il loro bordo periferico di una guarnizione a labbro rovesciata 54 in modo da formare tra le superfici periferiche contrapposte dei pistoni e della camera interna al dispositivo, dei passaggi valvolari che consentono il flusso in una sola direzione del fluido, dall'entrata 43 all'uscita 44, mettendo in comunicazione tra loro le tre parti 52, 53 e 48 della camera equilibratrice di pressione. In questo modo, nelle normali condizioni di lavoro del dispositivo, su entrambe le facce dei due pistoni flottanti 50 e 51, si viene ad avere lo stesso valore di pressione costante presente in entrata, che viene alimentato in uscita verso un qualsiasi sistema di utilizzo o di bilanciamento dei carichi, come precedentemente riferito. The two floating pistons 50 and 51 are provided along their peripheral edge with an inverted lip seal 54 so as to form, between the opposite peripheral surfaces of the pistons and of the chamber inside the device, valve passages which allow flow in one direction only. of the fluid, from the inlet 43 to the outlet 44, putting the three parts 52, 53 and 48 of the pressure equalizing chamber in communication with each other. In this way, in the normal working conditions of the device, on both faces of the two floating pistons 50 and 51, there is the same constant pressure value present at the inlet, which is fed at the outlet towards any system of use or load balancing, as previously reported.

1 due pistoni flottanti 50 e 51 sono opportunamente guidati e sollecitati elasticamente nella loro direzione di movimento per pilotare dei mezzi a valvola per aprire e per chiudere il primo condotto di sfiato 46, rispettivamente per aprire e per chiudere un secondo passaggio di sfiato controllato dal pistone flottante 51 che mette in comunicazione la zona intermedia 53 della camera equilibratrice di pressione, con l'esterno, ad esempio tramite il primo condotto di sfiato 46. The two floating pistons 50 and 51 are suitably guided and elastically biased in their direction of movement to drive valve means to open and close the first vent duct 46, respectively to open and close a second vent passage controlled by the piston. floating 51 which connects the intermediate zone 53 of the pressure balancing chamber with the outside, for example through the first vent duct 46.

Più precisamente, il primo pistone flottante 50, unitamente ad una guarnizione toroidale 55 posta in una sede anulare sulla faccia del pistone 50 rivolta verso la luce di sfiato 49, costituisce un primo elemento valvolare di chiusura della stessa apertura di sfiato 49, che viene sollecitato elasticamente contro quest'ultima da una molla elicoidale 56 alloggiata in un gambo cavo 57 di guida del pistone flottante 50. La cavità interna al gambo 57 comunica con il condotto di sfiato 46 attraverso un foro assiale 58 che si apre sul lato del pistone 50 rivolto verso la luce di sfiato 49. More precisely, the first floating piston 50, together with a toroidal gasket 55 placed in an annular seat on the face of the piston 50 facing the vent port 49, constitutes a first valve element for closing the vent opening 49 itself, which is stressed elastically against the latter by a helical spring 56 housed in a hollow stem 57 guiding the floating piston 50. The cavity inside the stem 57 communicates with the vent duct 46 through an axial hole 58 which opens on the side of the piston 50 facing towards the vent port 49.

Lo stelo 57 del pistone flottante 50 è guidato assialmente in un foro cilindrico cieco 59, previsto in una sporgenza 41’ della testata 41, che si protende all'interno della camera del dispositivo. Una guarnizione toroidale 60 è prevista per formare una tenuta tra le superfici contrapposte dello stelo 57 e del foro di guida 59. The rod 57 of the floating piston 50 is axially guided in a cylindrical blind hole 59, provided in a protrusion 41 'of the head 41, which protrudes inside the chamber of the device. A toroidal gasket 60 is provided to form a seal between the opposing surfaces of the stem 57 and the guide hole 59.

Il secondo pistone flottante 51 è sotto forma di un pistone anulare avente un gambo cilindrico cavo 61 che scorre lungo la superficie esterna di guida sulla sporgenza interna 41'. Il gambo cilindrico 61 del secondo pistone è inoltre dotato di fori radiali 62 che, attraverso un foro diametrale 63 nella sporgenza 41' mettono in comunicazione l'entrata 43 del dispositivo con il corrispondente lato 52 della camera interna del dispositivo equilibratore di pressione. The second floating piston 51 is in the form of an annular piston having a hollow cylindrical shank 61 which slides along the outer guiding surface on the inner projection 41 '. The cylindrical shank 61 of the second piston is also provided with radial holes 62 which, through a diametrical hole 63 in the projection 41 ', put the inlet 43 of the device in communication with the corresponding side 52 of the internal chamber of the pressure equalizing device.

Il pistone 51 scorre con un leggero gioco sulla sporgenza di guida 41', in modo tale che le superfici contrapposte definiscano il passaggio anulare 63 di un secondo percorso di sfiato che tramite i fori radiali 64 è in comunicazione con il primo condotto di sfiato 46, attraverso il foro di guida 59 del primo pistone, la cavità interna del gambo 57 ed il foro assiale 58 del pistone 50, come mostrato. The piston 51 slides with a slight play on the guide projection 41 ', so that the opposite surfaces define the annular passage 63 of a second vent path which through the radial holes 64 is in communication with the first vent duct 46, through the guide hole 59 of the first piston, the internal cavity of the stem 57 and the axial hole 58 of the piston 50, as shown.

Il secondo pistone flottante 51 a sua volta è sollecitato da una molla 65, verso e contro una guarnizione anulare di tenuta 66 che definisce una sede di tenuta contro cui si arresta il pistone 51 per chiudere la comunicazione del secondo percorso di sfiato 63 con la parte intermedia 53 della camera di equilibrazione delle pressioni. Un'ulteriore guarnizione toroidale 67 è prevista attorno alla sporgenza cilindrica 41', per impedire il passaggio del fluido tra l'entrata 43 e la parte intermedia 53 della camera, attraverso il passaggio anulare 63 del secondo percorso di sfiato. The second floating piston 51 in turn is urged by a spring 65, towards and against an annular sealing gasket 66 which defines a sealing seat against which the piston 51 stops to close the communication of the second vent path 63 with the part. 53 of the pressure equalization chamber. A further toroidal gasket 67 is provided around the cylindrical protrusion 41 ', to prevent the passage of the fluid between the inlet 43 and the intermediate part 53 of the chamber, through the annular passage 63 of the second vent path.

Il funzionamento del dispositivo risulta brevemente il seguente: il fluido alimentato all'entrata 43 perviene all'uscita 44 lungo il percorso interno alla camera del dispositivo, attraverso i passaggi anulari definiti dalle superfici periferiche contrapposte dei due pistoni e della camera dello stesso dispositivo. La disposizione rovesciata delle guarnizioni a labbro 54 è tale da consentire il passaggio del fluido dall'entrata 43 all'uscita 44, impedendola nella direzione opposta. Pertanto, su entrambe le facce dei due pistoni 50 e 51 si viene a stabilire un identico valore di pressione ottenendo un bilanciamento delle corrispondenti spinte. In condizioni statiche o di equilibrio prevarranno quindi le forze delle due molle 56 e 65 che spingeranno i rispettivi pistoni 50 e 51 dei mezzi valvolari descritti, a chiudere i rispettivi passaggi di sfiato 46 e 63. The operation of the device is briefly as follows: the fluid fed to the inlet 43 reaches the outlet 44 along the path inside the device chamber, through the annular passages defined by the opposite peripheral surfaces of the two pistons and of the chamber of the device itself. The inverted arrangement of the lip seals 54 is such as to allow the passage of the fluid from the inlet 43 to the outlet 44, preventing it in the opposite direction. Therefore, on both faces of the two pistons 50 and 51 an identical pressure value is established, obtaining a balance of the corresponding thrusts. In static or equilibrium conditions, the forces of the two springs 56 and 65 will therefore prevail which will push the respective pistons 50 and 51 of the valve means described to close the respective vent passages 46 and 63.

Nel caso in cui all'uscita 44 si verifichi una riduzione della pressione, il dispositivo interverrà immediatamente per equilibrarla al valore della pressione in entrata 43, essendo in questa condizione i due passaggi di sfiato 46 e 63 chiusi dai rispettivi pistoni. In the event that a pressure reduction occurs at the outlet 44, the device will intervene immediately to balance it at the value of the inlet pressure 43, the two vent passages 46 and 63 being in this condition closed by the respective pistons.

Diversamente, nel caso in cui all'uscita 44 si verifichi un aumento della pressione, questa tenderà a spingere indietro il primo pistone flottante 50 aprendo la valvola di sfiato per mettere in comunicazione la parte 48 della camera interna del dispositivo, con il primo percorso di sfiato 46, 49. Otherwise, in the event that an increase in pressure occurs at the outlet 44, this will tend to push back the first floating piston 50, opening the vent valve to put the part 48 of the internal chamber of the device in communication with the first flow path. vent 46, 49.

Poiché il pistone 50, in conseguenza dell'aumento di pressione, subisce uno spostamento all*indietro, come tratteggiato in figura, questo spostamento causerà un corrispondente aumento della pressione dell'aria contenuta nella zona intermedia 53 della camera che, agendo sul secondo pistone flottante 51 lo farà a sua volta arretrare leggermente. Non appena il secondo pistone 51 arretra, apre il secondo condotto di sfiato 63 che sfogherà parte del fluido in pressione nella zona intermedia 53 della camera, verso il primo condotto di sfiato 46, ripristinando in questo modo le condizioni di equilibrio della pressione all'interno del dispositivo, che pertanto verrà mantenuta ad un valore costante. Poiché il secondo pistone 51 apre immediatamente il secondo percorso di sfiato indipendentemente dalla sua corsa, è dunque evidente che la differenza di pressione che nasce sulle due facce del primo pistone flottante 50, viene sempre mantenuta ad un valore costante del tutto indipendente dallo spostamento del pistone stesso. In questo modo il controllo del valore di pressione sul lato di uscita 44 del dispositivo non viene in alcun modo influenzato dal modo di operare e dalle caratteristiche costruttive e funzionali dello stesso dispositivo equilibratore di pressione. Since the piston 50, as a consequence of the increase in pressure, undergoes a backward movement, as shown in the figure, this movement will cause a corresponding increase in the pressure of the air contained in the intermediate zone 53 of the chamber which, acting on the second floating piston 51 will in turn back off slightly. As soon as the second piston 51 retracts, it opens the second vent duct 63 which will vent part of the pressurized fluid in the intermediate zone 53 of the chamber, towards the first vent duct 46, thus restoring the conditions of equilibrium of the pressure inside of the device, which will therefore be kept at a constant value. Since the second piston 51 immediately opens the second vent path regardless of its stroke, it is therefore evident that the pressure difference arising on the two faces of the first floating piston 50 is always kept at a constant value completely independent of the movement of the piston. same. In this way, the control of the pressure value on the outlet side 44 of the device is not in any way influenced by the mode of operation and by the constructive and functional characteristics of the same pressure balancing device.

Claims

R IV E N D I CA C T IO N I 1 Pressure balancing device for load balancing systems, the device comprising a hollow body defining a cylindrical chamber provided with an inlet opening and an outlet opening for a pressurized fluid, axially spaced; a first floating piston element and a first vent path which opens towards the fluid outlet side of said chamber; first valve means operated by the pressurized fluid, in said venting path, said valve means comprising said first floating piston element and elastic means for biasing said first floating piston against a closing seat of said valve means, and a path unidirectional to feed the pressurized fluid from the fluid inlet to the outlet of said chamber and on both sides of the first floating piston, characterized in that it comprises said first and second floating piston elements in said chamber, axially spaced, said floating piston elements delimiting an intermediate part of the pressure equalization chamber which communicates with a second vent duct for the pressurized fluid second valve means operated by the pressurized fluid in said second vent duct, said second valve means comprising said second floating piston element, and resilient means for biasing said second piston element against a closure seat, to close the second path vent with respect to said intermediate part of the chamber of the balancing device.

2. Pressure equalizing device according to claim 1, characterized in that said second venting path communicates with the first venting path through an axial passage in the first floating piston of the pressure balancing device.

3. Pressure equalizing device according to the preceding claims, characterized in that the second floating piston is in the form of an annular piston sliding along a guide rod which partially extends inside the pressure equalization chamber, and by the fact that that said second venting path comprises an annular passage between opposite surfaces of the internal guide rod and of the second floating piston, said annular passage communicating with an axial passage in the first floating piston, through transverse holes provided in said internal guide rod.

4. Pressure equalizing device according to claim 1, characterized in that it comprises an external cylindrical body defining said pressure balancing chamber; a first head provided with a fluid inlet opening at one end and a second head provided with a fluid outlet at the opposite end of the aforesaid chamber; a first pressure relief path in said first head which opens towards the outlet side of the pressure equalization chamber through a vent port arranged coaxially to the same pressure equalization chamber, a first piston floating in said chamber and guide means for sliding said first floating piston towards the vent port of said first discharge path; the device further comprising a second piston floating inside said chamber axially spaced from the previous one, said second piston being in the form of an annular piston element sliding along a cylindrical guide extension of said second head, which extends internally to said chamber, the opposite surfaces of said annular piston and of said guide projection defining a second vent path for the intermediate part of the chamber comprised between the first and second floating pistons of the device, and by the fact that elastically yielding biasing means are provided for moving said first and said second piston floating against a valve seat for closing the first and second vent paths mentioned above.

5. Balancing device according to claim 4, characterized in that said first and second floating pistons have peripheral sealing gaskets, of the lip type, defining unidirectional passages for the fluid, in said chamber for balancing the pressures from the inlet opening towards the fluid outlet opening of the pressure equalizer device.