ITMO20080284A1 - Valvola per avviamento dolce - Google Patents

Description

Valvola per avviamento dolce

La presente invenzione riguarda una valvola per avviamento dolce, cioà ̈ una valvola da collegare alla mandata di una pompa per limitare la pressione di mandata della pompa durante la fase di avviamento in modo da limitare di conseguenza la coppia di spunto richiesta al motore che aziona la pompa e da ottenere un funzionamento senza contraccolpi e/o brusche accelerazioni, quando, ad esempio, la pompa aziona un attuatore che comanda un dispositivo di sollevamento, in particolare un dispositivo per il sollevamento di persone disabili.

Da US-A-6,079,957 à ̈ nota una valvola per avviamento dolce che può essere connessa in derivazione alla mandata di una pompa, tramite un’apertura di ingresso. All’interno del corpo della valvola à ̈ ricavata una camera, comunicante con l’apertura di ingresso della valvola e avente una configurazione sostanzialmente tubolare. All’interno della camera à ̈ scorrevole a tenuta un otturatore a sfera, il cui moto à ̈ contrastato da uno stelo scorrevole all’interno del corpo della valvola e sul quale à ̈ investita una molla elicoidale. Quando viene avviata la pompa, il liquido in pressione uscente dalla mandata della pompa entra nella camera ricavata nel corpo della valvola spingendo l’otturatore a sfera all’interno della camera verso un’estremità della camera opposta all’apertura di ingresso. L’otturatore a sfera, spostandosi per effetto del liquido in pressione che entra nella camera muove lo stelo scorrevole che comprime la molla elicoidale, fino a che l’otturatore non raggiunge l’estremità della camera opposta all’apertura di ingresso. La pressione di mandata della pompa, durante la fase di avviamento viene limitata al valore della pressione esistente nella camera della valvola, in modo da ridurre così la corrente di spunto assorbita dal motore che aziona la pompa.

La valvola descritta in US-A-6,079,957 à ̈ efficace per un periodo di tempo limitato, dipendente dal volume della camera interna alla valvola. Per incrementare il tempo di efficacia della valvola occorre incrementare il volume della camera interna, incrementando così le dimensioni della valvola.

La presente invenzione si propone di fornire una valvola per avviamento dolce che consenta di ottenere tempi di efficacia sensibilmente elevati, senza incrementare le dimensioni esterne della valvola.

Secondo la presente invenzione viene fornita una valvola, collegabile a un condotto di mandata di una pompa per limitare la pressione di mandata della pompa all’avviamento, comprendente un corpo di valvola dotato di ingresso collegabile a detto condotto di mandata e un’uscita collegabile ad un serbatoio di scarico, detto ingresso comunicando con un condotto di ingresso di detto corpo di valvola e detta uscita comunicando con un condotto di uscita di detto corpo di valvola, caratterizzata dal fatto che comprende mezzi di collegamento per collegare detto ingresso con detta uscita e mezzi otturatori per occludere detta uscita.

Grazie all’invenzione, all’atto dell’avviamento della pompa la pressione di mandata viene mantenuta ad un basso valore perché il liquido entrante nella valvola viene scaricato nel serbatoio di scarico, il che impedisce alla pressione di mandata di raggiungere valori elevati fino a che viene mantenuto lo scarico del liquido in detto serbatoio. Ciò limita in modo sostanziale la coppia di spunto richiesta al motore che aziona la pompa e, quindi, nel caso ad esempio di un motore elettrico, limita di conseguenza la corrente di spunto assorbita dal motore. Inoltre, nel caso in cui la pompa sia utilizzata per azionare un attuatore che comanda un dispositivo di sollevamento di carichi, in particolare un dispositivo per il sollevamento di persone disabili, ad esempio una piattaforma di sollevamento per consentire ad una persona disabile di superare una rampa di scale, la valvola secondo l’invenzione permette di ottenere un funzionamento privo di contraccolpi e brusche accelerazioni. Un esempio di attuazione dell’invenzione à ̈ descritto nel seguito, a puro titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:

Figura 1 à ̈ una vista in sezione longitudinale di una valvola secondo l’invenzione;

Figura 2 Ã ̈ uno schema di collegamento della valvola ad una pompa;

Figura 3 à ̈ un grafico che confronta l’andamento, all’avviamento, della pressione di mandata di una pompa associata ad una valvola secondo l’invenzione e di pompe associate a valvole secondo lo stato della tecnica.

Con riferimento alle Figure, una valvola 1 secondo l’invenzione comprende un corpo 2 di valvola dotato di un ingresso 3, attraverso il quale un liquido può essere immesso nella valvola 1, e di un’uscita 4 attraverso la quale detto liquido può essere scaricato dalla valvola 1. L’ingresso 3 comunica con un condotto di ingresso 5 che si sviluppa lungo un asse longitudinale del corpo 2 di valvola. Il condotto di ingresso 5 comunica con un primo condotto 6 di collegamento, che si sviluppa trasversalmente nel corpo 2 di valvola e comunica a sua volta con una prima camera 8, ricavata nel corpo di valvola 2, tramite una primo passaggio 7 e un secondo passaggio 9. Il liquido che entra nel corpo di valvola 2 attraverso l’ingresso 3 può giungere nella prima camera 8 attraverso il condotto di ingresso 5, il primo condotto 6 di collegamento, il primo passaggio 7 e il secondo passaggio 9. La prima camera 8 à ̈ chiusa ad una prima estremità 19, rivolta verso il condotto di ingresso 5, da un otturatore a sfera 10 che à ̈ mantenuto spinto verso la seconda camera 8 da un elemento elastico 11, ad esempio una molla elicoidale, alloggiata nel condotto di ingresso 5. L’otturatore a sfera 10 serve a impedire che il liquido penetrato nella prima camera 8 possa rifluire nel primo condotto 6 di collegamento attraverso detta prima estremità 19. Nel corpo 2 di valvola à ̈ inoltre ricavata una seconda camera 12 che comunica con una seconda estremità 20 della prima camera 8, opposta a detta prima estremità 19. Nella seconda camera 12 à ̈ alloggiato un ulteriore elemento otturatore 13, scorrevole a tenuta in detta seconda camera 12 e contrastato da un ulteriore elemento elastico 14, ad esempio un’ulteriore molla elicoidale. L’ulteriore otturatore 13 à ̈ dotato di un’appendice 15 atta ad inserirsi in un condotto di uscita 16 che comunica con l’apertura di uscita 4 del corpo di valvola 2.

L’ulteriore otturatore 13 à ̈ mobile tra una prima posizione, mostrata in Figura 1, nella quale tra la sua appendice 15 e il condotto di uscita 16 resta definito un passaggio 17 che consente alla seconda camera 12 di comunicare con il condotto di uscita 16, e una seconda posizione nella quale l’appendice 15 ostruisce completamente l’ingresso del condotto di uscita 16, impedendo una comunicazione tra la seconda camera 12 e il condotto di uscita 16.

Un secondo condotto 18 di collegamento avente asse parallelo all’asse longitudinale del corpo 2 di valvola mette in comunicazione il primo condotto 6 di collegamento con la seconda camera 12.

La valvola 1 secondo l’invenzione viene montata in derivazione sul condotto di mandata CM di una pompa P, azionata, ad esempio, da un motore elettrico M, come mostrato nello schema di Figura 2.

Il funzionamento della valvola 1 secondo l’invenzione avviene nel modo seguente: quando viene avviata la pompa P, il liquido in pressione uscente dalla mandata della pompa P entra nell’apertura di ingresso 3 del corpo 2 di valvola e penetra nel condotto di ingresso 5 passando nel primo condotto 6, nella prima camera 8, attraverso il primo passaggio 7 e il secondo passaggio 9, nel secondo condotto 18 di collegamento, nella seconda camera 12 e viene scaricato attraverso il condotto di uscita 16 e l’apertura di uscita 4 in un serbatoio S, Figura 2, che può essere, ad esempio, lo stesso serbatoio dal quale la pompa aspira il liquido. Nel serbatoio S vi à ̈ una pressione molto minore della pressione di mandata che la pompa P deve fornire a regime; ad esempio nel serbatoio S può esservi la pressione atmosferica, mentre la pressione di mandata della pompa P, a regime, può essere anche di 100 bar e oltre. Nelle fasi iniziali dell’avviamento della pompa P, la pressione di mandata non può aumentare bruscamente in quanto il suo aumento à ̈ fortemente limitato dal fatto che il liquido uscente dalla mandata della pompa P viene scaricato nel serbatoio S attraverso la valvola 1. Ciò consente al motore M che aziona la pompa P di raggiungere la sua velocità di rotazione di regime con una limitata coppia resistente nella fase di avviamento, il che riduce drasticamente la corrente di spunto assorbita dal motore M e consente un azionamento privo di contraccolpi e brusche accelerazioni di un attuatore azionato dalla pompa P, il che à ̈ particolarmente vantaggioso, ad esempio, nel caso di un attuatore che azioni un dispositivo di sollevamento di carichi, in particolare una pedana per il sollevamento di una persona disabile.

La pressione pldel liquido nella prima camera 8 e nella seconda camera 12 à ̈ pari sostanzialmente alla pressione psdel serbatoio S aumentata delle perdite di carico Δp che si generano quando il liquido attraversa il passaggio 17 tra l’appendice 15 dell’otturatore 13 e il condotto di uscita 16. Pertanto, sull’otturatore 13 agiscono le seguenti forze: - una prima forza F1che agisce sulla faccia dell’otturatore rivolta verso la prima camera 8, che à ̈ pari a F1=plxA, dove A à ̈ l’area della sezione trasversale dell’otturatore 13; una seconda forza F2che agisce sulla faccia dell’otturatore rivolta verso la seconda camera 12, che à ̈ pari a F2=plx(A-A1)+psxA1=plxA-(pl-ps)xA1, dove A1 à ̈ la sezione trasversale dell’appendice 15 sulla quale insiste la pressione psdel serbatoio S presente anche nel condotto di uscita 16. Come si può agevolmente vedere la forza F2à ̈ inferiore alla forza F1. La differenza tra le forze F1e F2che agiscono sulle facce opposte dell’ulteriore otturatore 13 à ̈ sufficiente a vincere la forza di contrasto dell’ulteriore molla 14 e a spingere l’ulteriore otturatore 13 verso il condotto di uscita 16, fino a quando l’appendice 15 dell’ulteriore otturatore 13 occlude il condotto di uscita 16. In questa condizione il liquido proveniente dalla mandata della pompa non può più uscire dal corpo di valvola 2 verso il serbatoio S e la pressione di mandata della pompa raggiunge rapidamente il suo valore di regime. Le dimensioni della seconda camera 12 e le caratteristiche meccaniche dell’ulteriore molla 14 possono essere scelte in modo che il tempo occorrente all’ulteriore otturatore 13 per giungere ad occludere il condotto di uscita 16 sia sufficientemente lungo da consentire al motore M di raggiungere la sua velocità di regime prima che la pressione di mandata della pompa aumenti al suo valore di regime. In tal modo, il carico sul motore rimarrà limitato nella fase di avviamento del motore e raggiungerà il valore di regime solo quando il motore avrà raggiunto la sua velocità di regime, riducendo quindi drasticamente la corrente di spunto richiesta dal motore e consentendo un azionamento privo di contraccolpi e brusche accelerazioni di un attuatore azionato dalla pompa P.

Con una valvola 1 secondo l’invenzione, à ̈ possibile, ad esempio, ottenere che si raggiunga una pressione di mandata a regime di 100 bar in circa 0,5 s, questo tempo essendo più che sufficiente per consentire al motore M di raggiungere la sua velocità di regime con carico limitato durante il transitorio di avviamento, il che à ̈ particolarmente vantaggioso in tutti i casi in cui la pompa P aziona un attuatore nel quale debbano essere evitati contraccolpi e brusche accelerazioni, come ad esempio nel caso di un attuatore che azioni un dispositivo di sollevamento di carichi, in particolare una pedana per il sollevamento di persone disabili.

Nella Figura 3 à ̈ riportato un grafico dell’andamento della pressione di mandata all’avviamento di una pompa P, in funzione del tempo nel quale la curva A rappresenta l’andamento della pressione in una pompa associata ad una valvola secondo l’invenzione, la curva B rappresenta l’andamento della pressione in una pompa associata ad una valvola secondo lo stato della tecnica e la curva C rappresenta l’andamento della pressione in una pompa che non à ̈ associata ad alcuna valvola per avviamento dolce. Dal confronto delle curve si può agevolmente vedere come l’aumento della pressione di mandata durante il transitorio di avviamento della pompa P à ̈ molto più lento e dolce quando la pompa P à ̈ associata ad una valvola secondo l’invenzione. Quando la pressione di mandata della pompa ha raggiunto il valore di regime, fino a che la pompa à ̈ in funzione, l’otturatore 13 rimane nella posizione di occlusione del condotto di uscita 16. Se la pompa viene arrestata, la pressione nella prima camera 8 e nella seconda camera 12 diventa sostanzialmente uguale alla pressione ps, per cui le forze F1e F2diventano uguali e l’otturatore 13 si riporta nella posizione iniziale per effetto dell’azione della ulteriore molla 14 liberando l’accesso al condotto di uscita 16. Il movimento dell’otturatore 13 dovuto all’azione dell’ulteriore molla 14 comprime il liquido presente nella prima camera 8 che spinge l’otturatore a sfera 10 allontanandolo dalla prima estremità 19 della prima camera 8, vincendo la forza di contrasto della prima molla 11, in modo da mettere in comunicazione la seconda camera 8 con il primo condotto 6 di collegamento, così che il liquido presente nella seconda camera 8 possa essere scaricato nel serbatoio S attraverso il primo condotto 6 di collegamento, il secondo condotto 18 di collegamento, il condotto di uscita 16 e l’apertura di uscita 4.

Dopo che il liquido à ̈ stato scaricato. L’otturatore a sfera 10 ritorna nella posizione iniziale, chiudendo il collegamento tra la seconda camera 8 e il secondo condotto 6 e la valvola 1 ritorna nella condizione iniziale. Il ritorno della valvola 1 nella condizione iniziale, cioà ̈ il riarmo della valvola 1, avviene in tempi brevi, ad esempio in poco più di un secondo, il che rende possibile anche azionamenti ripetuti della pompa a brevi intervalli.

Nell’attuazione pratica, i materiali, le dimensioni e i particolari esecutivi potranno essere diversi da quelli indicati, ma ad essi tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola (1), collegabile a un condotto di mandata (CM) di una pompa (P) per limitare la pressione di mandata della pompa (P) all’avviamento, comprendente un corpo (2) di valvola dotato di ingresso (3) collegabile a detto condotto di mandata (CM) e un’uscita (4) collegabile ad un serbatoio (S), detto ingresso (3) comunicando con un condotto di ingresso (5) di detto corpo di valvola (2) e detta uscita (4) comunicando con un condotto di uscita (16) di detto corpo di valvola (2), caratterizzata dal fatto che comprende mezzi di collegamento (6; 18) per collegare detto ingresso (3) con detta uscita (4) e mezzi otturatori (13) per occludere detta uscita (4).
2. 2. Valvola (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di collegamento comprendono un primo condotto di collegamento (6) comunicante con detto condotto di ingresso (5) e un secondo condotto di collegamento (18) comunicante con detto primo condotto di collegamento (6) e con detto condotto di uscita (16).
3. 3. Valvola (1) secondo la rivendicazione 1, oppure 2, comprendente inoltre una prima camera (8) comunicante con detto primo condotto di collegamento (6) attraverso un primo passaggio (7) e un secondo passaggio (9) ricavati in detto corpo (2) di valvola.
4. 4. Valvola (1) secondo la rivendicazione 3, in cui una prima estremità (19) di detta prima camera (8) à ̈ associata ad un elemento otturatore (10), detto elemento otturatore essendo associato ad un elemento elastico (11) atto a spingere detto elemento otturatore (10) contro detta prima estremità (19) per occludere detta prima estremità (19).
5. 5. Valvola secondo la rivendicazione 4, in cui detto elemento otturatore (10) Ã ̈ un elemento otturatore a sfera.
6. 6. Valvola secondo la rivendicazione 4, oppure 5, in cui detto elemento elastico (11) Ã ̈ una molla elicoidale alloggiata in detto condotto di ingresso (5).
7. 7. Valvola (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi otturatori comprendono un ulteriore elemento otturatore (13) scorrevole a tenuta in una seconda camera (12) ricavata in detto corpo (2) di valvola.
8. 8. Valvola (1) secondo la rivendicazione 7, in cui detta seconda camera (12) comunica con una seconda estremità (20) di detta prima camera (8) opposta a detta prima estremità (19).
9. 9. Valvola (1) secondo la rivendicazione 7, oppure 8, in cui detto ulteriore elemento otturatore (13) Ã ̈ associato ad un ulteriore elemento elastico di contrasto (14).
10. 10. Valvola (1) secondo la rivendicazione 9 in cui detto ulteriore elemento elastico (14) Ã ̈ una molla elicoidale alloggiata in detta seconda camera (12).
11. 11. Valvola (1) secondo una delle rivendicazioni da 7 a 10, in cui detto ulteriore elemento otturatore (13) Ã ̈ dotato di una sporgenza (15) atta ad occludere detto condotto di uscita (16).
12. 12. Dispositivo per il sollevamento di carichi, comprendente un attuatore atto ad azionare una pedana di sollevamento e una pompa atta ad azionare detto attuatore, caratterizzato dal fatto che detta pompa à ̈ associata ad una valvola (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11.