ITMI992118A1 - Attuatore pneumatico particolarmente per l'azionamento di elementi valvolari o simili - Google Patents

Description

D E S C R I Z IO N E

Il presente trovato ha come oggetto un attuatore pneumatico, particolarmente per l'azionamento di elementi valvolari o simili.

Come è noto, gli attuatori pneumatici, utilizzati particolarmente per l'azionamento di elementi valvolari o simili, sono generalmente costituiti da un corpo all'interno del quale è definita una camera sostanzialmente cilindrica che alloggia due pistoni i quali sono scorrevoli assialmente all'interno di tale camera con sensi di scorrimento opposti tra loro. I pistoni sono dotati di una porzione che è sagomata a cremagliera e che ingrana con due zone diametralmente opposte tra loro di un pignone calettato o realizzato in pezzo unico con un albero il quale è disposto con il suo asse trasversalmente alla direzione di scorrimento dei pistoni. Tale albero viene collegato all'organo otturatore dell'elemento valvolare da comandare .

L'alimentazione della camera citata con aria in pressione, immessa nella zona della camera situata anteriormente alla testa dei pistoni oppure immessa nella zona della camera situata tra i due pistoni, provoca lo scorrimento in reciproco avvicinamento oppure in reciproco allontanamento dei due pistoni con conseguente rotazione dell'albero che è collegato all'organo otturatore dell’elemento valvolare attuando così l'apertura o la chiusura dell'elemento valvolare.

Nell'impiego di questi tipi di attuatori pneumatici, si è riscontrata la necessità di poter regolare la posizione di fine-corsa dei due pistoni sia durante il moto in reciproco avvicinamento che durante il moto in reciproco allontanamento.

Generalmente, la regolazione della posizione di fine-corsa nel moto in reciproco allontanamento dei due pistoni viene attuata prevedendo due grani o alberini filettati che sono orientati parallelamente alla direzione di scorrimento dei pistoni e che sono associati, mediante un accoppiamento filettato, ai tappi che sono fissati al corpo dell'attuatore a chiusura delle estremità assiali della camera nella quale scorrono i pistoni. Tali alberini o grani filettati si protendono con una loro estremità all'interno della camera nella quale scorrono i due pistoni e tali estremità definiscono una battuta per la testa dei due pistoni provocando il loro arresto. La posizione di tali battute può essere variata avvitando o svitando gli alberini o grani filettati.

In altri tipi di attuatori, sono previsti mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa dei pistoni sia nel moto in reciproco allontanamento che nel moto in reciproco avvicinamento. Tali mezzi di regolazione sono generalmente costituiti da bussole o grani filettati connessi direttamente ad uno dei due pistoni oppure da camme che sono montate o ricavate direttamente sull'albero del pignone internamente alla camera che alloggia i pistoni e che sono destinate a riscontrare, nelle posizioni di fine-corsa, viti o grani filettati che sono associati al corpo dell'attuatore e che si protendono necessariamente all’interno di tale camera.

Tali mezzi di regolazione, oltre a complicare gli interventi di manutenzione, possono costituire dei punti di perdita per l'attuatore.

Infatti, le viti o i grani di regolazione, protendendosi all'interno della camera che alloggia i pistoni, richiedono l'adozione di guarnizioni tra le stessi viti o grani filettati di regolazione e il corpo dell'attuatore per evitare perdite di fluido in pressione dalla camera che alloggia i pistoni verso l'esterno. Tali guarnizioni possono usurarsi nel tempo e/o a seguito di interventi ripetuti sulle viti o grani di regolazione causando perdite di fluido verso l'esterno.

Compito precipuo del presente travato è quello di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando un attuatore pneumatico, particolarmente per l'azionamento di elementi valvolari o simili, dotato di mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa dei pistoni che non generino punti di possibili perdite di fluido dalla camera che alloggia i pistoni.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un attuatore pneumatico nel quale i mezzi di regolazione non agiscano direttamente sui pistoni, conseguendo così una maggiore durata per tutto l'attuatore.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un attuatore pneumatico nel quale la disposizione dei mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa dei pistoni non comporti un'eccessiva complessità strutturale per l'attuatore.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un attuatore pneumatico nel quale la regolazione della posizione di fine-corsa dei pistoni possa essere effettuata in modo estremamente semplice e preciso.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un attuatore pneumatico che presenti un'elevata affidabilità di funzionamento.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un attuatore pneumatico, particolarmente per l'azionamento di elementi valvolari o simili, comprendente un corpo all'interno del quale è definita una camera sostanzialmente cilindrica alloggiente due pistoni scorrevoli assialmente all'interno di detta camera con sensi di scorrimento opposti tra loro, detti pistoni presentando una loro porzione sagomata a cremagliera ed ingranante con due zone diametralmente opposte tra loro di un pignone solidale, nella rotazione attorno al suo asse, ad un albero disposto con il suo asse trasversalmente alla direzione di scorrimento di detti pistoni, essendo previsti mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa di detti pistoni, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa dei pistoni sono disposti esternamente a detta camera.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, dell'attuatore pneumatico secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra l'attuatore secondo il trovato in alzato fronta le;

la figura 2 è una sezione della figura l, eseguita lungo l'asse li-II, relativa ad una corsa intermedia dei pistoni;

la figura 3 è una sezione della figura 1 eseguita lungo l'asse III-n i;

la figura 4 è una sezione della figura 2 eseguita lungo l'asse IV-IV; la figura 5 è una sezione della figura 4 eseguita lungo l'asse V-V con i pistoni al termine della corsa in reciproco avvicinamento,· la figura 6 illustra un elemento dell’attuatore secondo il trovato in vista prospettica.

Con riferimento alle figure citate, l'attuatore pneumatico secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un corpo 2 all'interno del quale è definita una camera 3 sostanzialmente cilindrica che alloggia due pistoni 4 e 5 i quali sono scorrevoli assialmente all'interno della camera 3 con sensi di scorrimento opposti tra loro.

La camera 3 è chiusa, in corrispondenza delle sue estremità assiali, da una coppia di tappi 2a, 2b contrapposti che sono fissati al corpo 2.

I due pistoni 4 e 5 sono dotati, sulle loro facce che risultano reciprocamente affacciate, di relative porzioni 6 e 7 che sono sagomate a cremagliera.

Le porzioni a cremagliera 6 e 7 ingranano con due zone che sono diametralmente opposte tra loro di un pignone 8 il quale è calettato oppure realizzato in pezzo unico con un albero 9.

L'albero 9 è supportato, in modo girevole attorno al suo asse 9a, dal corpo 2 in un'apposita sede di supporto 60 ed è disposto con il suo asse 9a perpendicolarmente alla direzione di scorrimento dei pistoni 4 e 5, indicata con il numero 10.

L'albero 9 è provvisto, in corrispondenza di una sua estremità assiale, di una sede 11, ad esempio con sezione trasversale poligonale, che è accoppiabile con l'organo otturatore di un elemento valvolare o simile, o altro organo, da azionare mediante l'attuatore.

Fra l'albero 9 e la sede 60 del corpo 2 sono opportunamente interposte guarnizioni di tenuta 12 e 13 e fasce 30 e 31.

L'attuatore è provvisto di mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa dei pistoni 4 e 5.

Secondo il trovato, tali mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa dei pistoni 4 e 5 sono disposti esternamente alla camera 3. Opportunamente, tali mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa comprendono almeno uno spallamento di arresto che è associato al corpo 2 dell'attuatore e che definisce una battuta per un riscontro previsto su un elemento 40 che è associato ad una porzione dell'albero 9, che si affaccia a tale spallamento di arresto, e che è situato esternamente alla camera 3.

Opportunamente, sono previsti due spallamenti di arresto e due riscontri per delimitare la corsa dei pistoni 4 e 5 nei due sensi di traslazione lungo la direzione 10.

Vantaggiosamente, l'elemento 40 comprende una bussola 41 che è fissata ad una porzione dell'albero 9 che si estende tra la camera 3 e l'estremità dell'albero 9 opposta rispetto alla sua estremità nella quale è definita la sede 11, destinata ad essere collegata all'organo da azionare mediante l'attuatore.

Più particolarmente, la bussola 41 è attraversata coassialmente da un passaggio centrale 42, con sezione trasversale non rotonda, ad esempio quadrata, che si accoppia con una porzione dell'albero 9 sagomata corrispondentemente in modo tale che l'albero 9 e la bussola 41 risultino soli-dali tra loro nella rotazione attorno all'asse 9a.

La bussola 41 è inoltre fissata all'albero 9, in modo da evitare<' >lo scorrimento assiale della bussola 41 lungo l'albero 9, mediante un grano filettato 43.

I due riscontri per delimitare la corsa dei pistoni 4 e 5, previsti sulla bussola 41, sono costituiti dalle estremità 45, 46 di un aggetto 44 che sporge da un'estremità assiale della bussola 41 e che si sviluppa secondo un arco di ampiezza prefissata attorno all'asse della bussola 41. Nella forma di esecuzione illustrata, l'aggetto 44 si sviluppa secondo un angolo a avente ampiezza di 90° attorno all'asse 9a, ma l'ampiezza dell'angolo a potrà variare a seconda delle esigenze.

La bussola 41 è preferibilmente disposta esternamente al corpo 2 e l’aggetto 44 è alloggiato in una scanalatura 47, a sviluppo circolare con asse coincidente con l'asse 9a, che si sviluppa sul mantello del corpo 2 coassialmente attorno alla sede 60 del corpo 2 che alloggia e che supporta l'albero 9.

I due spallamenti di arresto che definiscono la posizione di finecorsa per i pistoni 4 e 5, rispettivamente nel movimento in reciproco avvicinamento e nel movimento in reciproco allontanamento, e che sono impegnabili dai due riscontri 45 e 46, sono definiti ciascuno da un'estremità di un alberino, rispettivamente 16 e 17, che è associato al corpo 2 mediante un accoppiamento filettato e che è disposto con il suo asse perpendicolarmente all'asse 9a dell'albero 9.

Più particolarmente, l'alberino 16 è filettato esternamente e si accoppia con un foro filettato 18 che è definito nel corpo 2 dell'attuatore. L'alberino 16 si protende con una sua estremità assiale I6a all'interno della scanalatura 47. Tale estremità I6a definisce lo spallamento di arresto contro il quale si impegna il riscontro 45 quando i pistoni 4 e 5 sono al termine del loro moto in reciproco avvicinamento.

Sulla porzione dell'alberino 16 che fuoriesce dal corpo 2, è montato un dado antisvitamento 19 e l'estremità assiale dell'alberino 16 opposta rispetto all'estremità 16a è realizzata a testa esagonale 20 per agevolare l'operazione di avvitamento o di svitamento dell'alberino 16.

In modo analogo, l'alberino 17 è anch'esso filettato e si impegna con un foro filettato 21 che è definito nel corpo 2. L'alberino 17 presenta una sua estremità assiale 17a che si protende all'interno della scanalatura 47 e che definisce lo spallamento di arresto che viene impegnato dal riscontro 46 quando i pistoni 4 e 5 sono al termine del loro moto in reciproco allontanamento.

Anche sulla porzione dell'alberino 17 che fuoriesce dal corpo 2 è montato un dado antisvitamento 22 e l'estremità assiale dell'alberino 17 opposta rispetto all'estremità 17a è realizzata a testa esagonale 23 per agevolare l'operazione di avvitamento o di svitamento dell'alberino 17.

La posizione degli spallamenti di arresto definiti dalle estremità 16a e 17a degli alberini 16 e 17, che delimita l'arco di possibile rotazione per l'aggetto 44, può essere variata in modo tale da variare la loro posizione relativamente all'asse 9a e, conseguentemente, la posizione di fine-corsa dei pistoni 4 e 5 nel loro moto in reciproco avvicinamento e in reciproco allontanamento.

Tale variazione della posizione delle estremità 16a e 17a può essere ottenuta in modo estremamente semplice avvitando o svitando gli alberini 16 e 17 all'interno dei fori filettati 18 e 21 con i quali sono accoppiati e bloccando tali alberini nella posizione desiderata mediante i dadi antisvitamento 19 e 22.

Nella forma di esecuzione illustrata, gli alberini 16 e 17 sono paralleli uno all'altro e sono disposti lateralmente, da parti opposte tra loro, rispetto all'albero 9.

Per il fatto che gli alberini 16 e 17 non penetrano nella camera 3, non vi è il pericolo di perdite del fluido immesso nella camera 3 attraverso i fori filettati 18 e 21 e quindi non vi è neppure la necessità di prevedere guarnizioni di tenuta tra gli alberini 16 e 17 ed i rispettivi fori filettati 18 e 21.

E' da notare che la bussola 41 ottiene anche il bloccaggio assiale dell'albero 9 relativamente al corpo 2. Più particolarmente, l'albero 9 presenta, nel tratto compreso tra il pignone 8 e la sua estremità sulla quale è montata la bussola 41, un primo spallamento assiale 50 che si impegna contro un corrispondente spallamento assiale 51 previsto nella sede 60 del corpo 2 che alloggia tale tratto dell'albero 9. Nella forma di esecuzione illustrata, lo spallamento 50 è definito dallo stesso pignone 8 e si impegna con lo spallamento 51 mediante l'interposizione della fascia 30. La bussola 41 definisce un secondo spallamento assiale 52 dell'albero 9 che è contrapposto rispetto al primo spallamento assiale 50 e che si impegna con un corrispondente spallamento assiale 53 previsto nella sede 60 del corpo 2, che alloggia l'albero 9, con l'interposizione della fascia 31. In questo modo, il bloccaggio della bussola 41 sull'albero 9, eseguito mediante il grano filettato 43 ottiene anche il bloccaggio assiale dell'albero 9 nel corpo 2.

Il funzionamento dell'attuatore secondo il trovato è il seguente.

Mediante l'immissione di aria in pressione all'interno della camera 3 in due zone della stessa camera che sono affacciate alla testa dei pistoni 4 e 5, si provoca lo scorrimento dei pistoni 4 e 5 in reciproco avvicinamento. Tale scorrimento, a seguito del collegamento tra le porzioni a cremagliera 6 e 7 e il pignone 8 si traduce in una rotazione, attorno all'asse 9a, dell'albero 9. Tale rotazione può essere sfruttata per l'azionamento dell'elemento valvolare o simile o altro elemento che deve essere azionato mediante l'attuatore.

Quando il riscontro 45 si impegna contro l'estremità 16a dell'alberino 16, il movimento in reciproco avvicinamento dei pistoni 4 e 5 viene arrestato.

Immettendo aria in pressione nella zona compresa tra i due pistoni 4 e 5, si provoca lo scorrimento, in reciproco allontanamento, dei due pistoni 4 e 5 all’interno della camera 3. Tale scorrimento, a seguito del collegamento esistente tra le porzioni a cremagliera 6 e 7 con il pignone 8, si traduce in una rotazione attorno all'asse 9a, con senso di rotazione opposto rispetto al precedente, dell'albero 9. Tale rotazione provoca l'azionamento dell'elemento valvolare o simile o di altro organo azionato mediante l'attuatore. Quando il riscontro 46 si impegna contro l'estremità 17a dell'alberino 17, viene arrestata la corsa dei pistoni 4 e 5 in reciproco allontanamento.

Variando la posizione delle estremità 16a e 17a mediante l'avvitamento o lo svitamento degli alberini 16 e 17, è possibile variare l'ampiezza dell'angolo di rotazione dell'albero 9 attorno all'asse 9a tra le due posizioni di fine-corsa e/o la posizione rotazionale in assoluto dell'albero 9 nelle due condizioni di fine-corsa dei pistoni 4 e 5.

Si è in pratica constatato come l'attuatore secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto la particolare disposizione dei mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa dei pistoni esternamente alla camera nella quale scorrono i pistoni evita il pericolo di perdite di fluido da tale camera anche senza la necessità di prevedere organi di tenuta in corrispondenza di tali mezzi di regolazione.

Inoltre, sempre per il fatto che i mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa non agiscono direttamente sui pistoni, si ottiene una maggiore semplicità strutturale di tutto l'attuatore.

Un ulteriore vantaggio dell'attuatore secondo il trovato, derivante ancora dal fatto che i mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa dei pistoni sono disposti esternamente alla camera che alloggia i pistoni, è quello di risultare di semplice assemblaggio e di agevolare gli interventi di manutenzione.

L'attuatore cosi concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (13)

1. R IV E N D ICA Z IO N I 1. Attuatore pneumatico, particolarmente per l'azionamento di elementi valvolari o simili, comprendente un corpo all'interno del quale è definita una camera sostanzialmente cilindrica alloggiente due pistoni scorrevoli assialmente all'interno di detta camera con sensi di scorrimento opposti tra loro, detti pistoni presentando una loro porzione sagomata a cremagliera ed ingranante con due zone diametralmente opposte tra loro di un pignone solidale, nella rotazione attorno al suo asse, ad un albero disposto con il suo asse trasversalmente alla direzione di scorrimento di detti pistoni, essendo previsti mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa di detti pistoni, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa dei pistoni sono disposti esternamente a detta camera.
2. 2. Attuatore, secondo la rivendicazioni 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di regolazione della posizione di fine-corsa comprendono almeno uno spallàmento di arresto associato a detto corpo e definente una battuta per un riscontro previsto su un elemento associato ad una porzione di detto albero e situato esternamente a detta camera.
3. 3. Attuatore, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detto elemento comprende una bussola fissata ad una porzione di detto albero estendentesi tra detta camera e l'estremità di detto albero opposta rispetto all'estremità da connettere all'organo da azionare mediante l'attuatore.
4. 4. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno uno spallamento di arresto è sposcabile a comando relativamente a detto albero per variare la posizione angolare di detto albero, attorno al suo asse, nella condizione di impegno di detto riscontro contro detto spallamento di arresto.
5. 5. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere due spallamenti di arresto associati a detto corpo e definenti due battute per due riscontri previsti su detto elemento, detti due riscontri di arresto essendo angolarmente distanziati tra loro attorno all'asse di detto albero.
6. 6. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti due spallamenti di arresto è spostabile a comando relativamente a detto albero per variare la posizione angolare di detto albero, attorno al suo asse, nella condizione di impegno di detti riscontri contro detti spallamenti di arresto.
7. 7. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti due spallamenti di arresto è definito dall'estremità di un alberino associato a detto corpo mediante un accoppiamento filettato ed orientato con il suo asse sostanzialmente perpendicolarmente all'asse di detto albero.
8. 8. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti due riscontri sono definiti dalle estremità di un aggetto sagomato a settore di cerchio, con asse coincidente con l'asse di detto albero, e sporgente da un'estremità assiale di detta bussola.
9. 9. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta bussola è disposta esternamente a detto corpo, detto aggetto essendo alloggiato in una scanalatura, a sviluppo circolare con asse coincidente con l'asse di detto albero, definita nel mantello di detto corpo,
10. 10. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti spallamenti di arresto sono disposti in detta scanalatura e delimitano l'arco di possibile rotazione di detto aggetto attorno all'asse di detto albero relativamente a detto corpo.
11. 11. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto albero presenta un primo spallamento assiale e dal fatto che detta bussola è fissata a detto albero e definisce un secondo spallamento assiale contrapposto a detto primo spallamento assiale, detto albero essendo bloccato assialmente in detto corpo mediante l'impegno di detto primo spallamento assiale e di detto secondo spallamento assiale con spallamenti corrispondentemente previsti in detto corpo nella sede supportante girevolmente detto albero attorno al suo asse.
12. 12. Attuatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo spallamento assiale e detto secondo spallamento assiale sono disposti tra detto pignone e l'estremità di detto albero opposta rispetto all'estremità insegnabile con l'organo da azionare mediante l'attuatore.
13. 13. Attuatore pneumatico, particolarmente per l'azionamento di elementi valvolari o simili, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.