ITPD20030043U1

ITPD20030043U1 - Membrana, particolarmente per vuoto asservito, utilizzabile in valvole pneumatiche a membrana comandante un gruppo di otturazione, e valvola pneumatica utilizzante detta membrana.

Info

Publication number: ITPD20030043U1
Application number: IT000043U
Authority: IT
Original assignee: Mec Fluid 2 Srl
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-12-04
Also published as: EP1484540A1; DE602004009858D1; ATE377725T1; EP1484540B1

Description

“MEMBRANA, PARTICOLARMENTE PER VUOTO ASSERVITO, UTILIZZABILE IN VALVOLE PNEUMATICHE A MEMBRANA COMANDANTE UN GRUPPO DI OTTURAZIONE, E VALVOLA PNEUMATICA UTILIZZANTE DETTA MEMBRANA”

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto una membrana, particolarmente ma non esclusivamente per vuoto asservito, utilizzabile in valvole pneumatiche a membrana comandante un gruppo di otturazione.

Il trovato ha inoltre per oggetto una valvola pneumatica del tipo a membrana comandante un gruppo otturatore, particolarmente ma non esclusivamente a comando elcttropneumatico indiretto.

Sono oggigiorno note valvole pneumatiche del tipo a membrana comandante un gruppo otturatore.

Tali valvole sono costituite da un corpo valvola con al proprio interno un alloggiamento nel quale è disposto scorrevole un gruppo di otturazione definito da uno stelo di supporto per due otturatori conici disposti contrapposti e affacciati su corrispondenti sedi di tenuta su cui andare rispettivamente in battuta durante le fasi operative di detta valvola.

Prendendo in considerazione ad esempio una valvola a tre vie e due posizioni (3/2) a centri chiusi (NC), Γ alloggiamento c operativamente collegato con una prima via di alimentazione principale del fluido su cui la valvola opera c con una seconda ed una terza via, ognuna operativamente collegata con un corrispondente ambiente esterno alla valvola, rispettivamente 1 utilizzo e lo scarico.

'l<’>ali valvole presentano una membrana piatta e circolare che viene bloccata con il proprio bordo esterno su detto corpo valvola e centralmente sul gruppo di otturazione.

La membrana definisce in detto alloggiamento una prima camera di collegamento tra la prima, la seconda c la terza via, ed una seconda camera operativamente collcgata con un gruppo di comando, ad esempio un tipico gruppo di tipo clcttropncumatico a solenoide.

La prima via di alimentazione principale del fluido è inoltre operativamente collcgata con detto gruppo di comando clcttropncumatico.

Dalla parte opposta alla membrana rispetto al gruppo di otturazione, sono presenti dei mezzi di ritorno in posizione concordi al movimento di detta membrana, tipicamente una molla clastica antagonista alla forza di comando.

In posizione normale (essendo una valvola NC) la prima via di alimentazione è isolata mentre sono in comunicazione la seconda e la terza via; in questa fase anche la via di collegamento dell’alimentazione al gruppo di comando clettropneumatico è isolata.

In questa fase la seconda camera è in depressione e attrae la membrana, quindi il gruppo di otturazione, in direzione tale da isolare la prima via di alimentazione.

Comandando il gruppo di comando elettropneumatico, si mette in comunicazione la prima via di alimentazione (in pressione) con la seconda camera; in questo modo si fa spostare la membrana (e il gruppo di otturazione) in maniera tale da mettere in comunicazione la prima via con l’utilizzo, isolando lo scarico.

Per far questo la pressione nella seconda camera deve vincere anche la forza antagonista della molla elastica di ritorno in posizione iniziale.

Togliendo segnale al gruppo di comando elettropneumatico si ritorna alla situazione iniziale.

Anche se conosciute ed utilizzate oramai da moltissimi anni, tali valvole non sono scevre da inconvenienti.

Il principale di tali inconvenienti è da ravvisarsi nei confronti della membrana di comando del gruppo di otturazione.

Infatti tali valvole devono lavorare per mollissimi cicli operativi e conseguentemente le membrane di tali valvole sono soggette a moltissimi cicli di deformazione.

Per questo motivo, a lungo andare, le membrane si rovinano, lacerandosi soprattutto in prossimità dei punti di contatto con i corpo valvola e il gruppo otturatore.

È necessario quindi che le membrane presentino uno spessore sufficiente a garantire la resistenza necessaria.

Anche i materiali devono essere scelti per resistere a lungo: tali membrane sono tipicamente realizzate da tranciatura di lastre di gomma telata.

Questo loro sovradimensionamento va ha discapito della sensibilità del loro spostamento, rallentando così l’azione della valvola.

Ancora, razionamento della valvola deve vincere la resistenza elastica sia di tale membrana (maggiori sono le sue dimensioni, maggiore c la sua forza antagonista) sia della molla elastica di ritorno in posizione; sono necessarie quindi elevate forze per il comando della valvola.

Come si è sottolineato, la rapidità di comando della valvola è una caratteristica importante; per questo motivo negli ultimi anni si è cercato di alleggerire il più possibile le masse dei componenti mobili all’interno di dette valvole.

Ad esempio, attualmente, sugli otturatori conici (generalmente stampati ad iniezione) viene creato uno scarico anulare in prossimità della zona inclinata di tenuta (la scelta della posizione dello scarico e dovuta alla facilità di estrazione dallo stampo dell’otturatore).

La posizione di tale scarico e però critica, in quanto potrebbe, per questioni di usura dovuta all’alto numero di cicli lavorativi della valvola e per eventuali imprecisioni di stampaggio, ridurre il grado di tenuta della valvola stessa.

Compito principale del presente trovato è quello di realizzare una membrana, particolarmente per vuoto asservito, utilizzabile in valvole pneumatiche a membrana comandante un gruppo di otturazione che risolva gli inconvenienti evidenziati nei tipi noti.

Nell'ambito del compito principale sopra esposto, un importante scopo del presente trovato è quello di realizzare una membrana, particolarmente per vuoto asservito, utilizzabile in valvole pneumatiche a membrana comandante un gruppo di otturazione che sia particolarmente resistente ad un alto numero di cicli operativi di lavoro.

Un ulteriore importante scopo del presente trovato è quello di realizzare una membrana, particolarmente per vuoto asservito, utilizzabile in valvole pneumatiche a membrana comandante un gruppo di otturazione che sia di dimensioni più contenute e di materiale meno costoso rispetto ai tipi noti.

portando così ad una riduzione dei costi.

Ancora uno scopo del presente trovato è quello di realizzare una membrana, particolarmente per vuoto asservito, utilizzabile in valvole pneumatiche a membrana comandante un gruppo di otturazione che permetta una maggiore sensibilità di comando delle valvole a cui è applicala.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare una valvola pneumatica del tipo a membrana comandante un gruppo otturatore, particolarmente a comando elettropneumatico indiretto che risolva i problemi evidenziati nelle corrispondenti valvole note.

Questi ed altri scopi ancora, che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da una membrana, particolarmente per vuoto asservito, utilizzabile in valvole pneumatiche a membrana comandante un gruppo di otturazione, costituita da un disco in materiale almeno parzialmente clastico, caratterizzata dal fatto che detto disco, in sezione trasversale, presenta almeno una zona con profilo ondulato.

Vantaggiosamente il trovato comprende una valvola pneumatica del tipo a membrana comandante un gruppo otturatore, particolarmente a comando elettropneumatico indiretto, caratterizzata dal fatto di comprendere detta membrana.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua forma di esecuzione preferita ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle unite tavole di disegni, in cui:

- la figura 1 rappresenta una sezione di una valvola pneumatica secondo il trovato;

- la figura 2 rappresenta una vista in pianta di una membrana secondo il trovato;

- la figura 3 rappresenta una sezione trasversale di una membrana secondo il trovato.

Con riferimento alle figure precedentemente citate, una valvola pneumatica del tipo a membrana comandante un gruppo otturatore, particolarmente a comando clettropneumatico indiretto, secondo il trovato, viene indicata complessivamente con il numero 10.

In questa forma di esecuzione preferita tale valvola è del tipo a 3 vie e due posizioni (3/2) a centri chiusi (NC).

Tale valvola pneumatica 10 comprende un corpo valvola 11 con al proprio interno un alloggiamento 12 nel quale è disposto scorrevole un gruppo di otturazione 13 definito da uno stelo 14 di supporto per due otturatori conici 15 disposti contrapposti.

Tali due otturatori conici 15 sono affacciati su corrispondenti sedi di tenuta 16 su cui andare rispettivamente in battuta durante le fasi operative di detta valvola 10.

L’alloggiamento 12 è operativamente collegato con una prima via di alimentazione principale 17 del fluido su cui la valvola stessa opera c con una seconda ed una terza via, rispettivamente 18 e 19, ognuna operativamente collegata con un corrispondente ambiente esterno alla valvola, quale l’utilizzo e lo scarico.

Il corpo valvola 11 è composto da un blocchetto centrale 20 aperto alle due estremità, da un primo fondello di chiusura 21 e da un secondo fondello di chiusura 22 opposto a detto primo fondello 21; tali fondelli 21 e 22 sono vincolati al blocchetto centrale 20 tramite clementi filettati

Lo stelo 14 è definito da una porzione centrale a spoletta 25 sulle cui estremità sono disposti in battuta tali otturatori conici 15.

In serie all’otturatore 15 disposto verso detto primo fondello 21 è disposto un cilindretto 26, c in serie quest’ultimo è disposto un dischetto di bloccaggio 27.

Entrambi gli otturatori conici 15 presentano, dalla parte opposta alle rispettive sedi di tenuta 16 e coassialmente al proprio asse, uno scarico anulare 24.

Tra il corpo valvola 11 c il gruppo di otturazione 13, è presente una membrana 50 di comando per il gruppo di otturazione stesso.

Tale membrana 50 definisce nel'alloggiamento 12 una prima camera 28 di collegamento tra dette prima, seconda e terza via 17, 18 e 19, ed una seconda camera 29 operativamente collcgata con un gruppo di comando clcttropncumatico 30, in sé di tipo noto.

La prima via di alimentazione principale 17 del fluido e inoltre operativamente collcgata con detto gruppo di comando elettropneumalico 30 tramite un canale 31 interno al blocchetto 20 ed al primo fondello 21.

'l'ale gruppo di comando elettropneumatico 30 è operativamente collegato con detta seconda camera 29 tramite un condotto 29a.

Al gruppo di otturazione 13 sono associati mezzi di ritorno 32 in posizione non comandata, in questo caso, a centri chiusi, che si concretizzano in una molla elicoidale 33 disposta tra il secondo fondello 22 ed una battuta ricavata sul gruppo di otturazione stesso, dalla parte opposta alla membrana rispetto alla spoletta 25.

La membrana 50 c costituita da un disco 51 realizzato in materiale almeno parzialmente elastico, quale, ad esempio, un materiale polimerico stampato per iniezione.

Il disco 51, in sezione trasversale, presenta, in questa forma esecutiva, una zona con profilo ondulato 52.

11 disco 51 presenta assialmente un foro 53 per il centraggio e il bloccaggio sul gruppo di otturazione 13 comandato dalla membrana stessa.

La zona con profilo ondulato 52 è definita, con detta membrana in assetto di lavoro, da una ondulazione presentante, dal centro verso Γ esterno di detto disco 5 1 , una porzione convessa 54 rivolta verso il gruppo di otturazione 13 e, in serie a tale porzione convessa 54, una porzione concava 55.

In pratica tale zona con profilo ondulato 52 è definita quindi su una corona anulare.

ΙΛ; sezioni trasversali del bordo esterno 56 ed del bordo interno 57 di detto disco 51 con detto foro sono parzialmente circolari con diametri di dimensioni maggiori rispetto allo spessore della zona con profilo ondulato 52.

Le parti 58 di detto disco 51 contigue a detti bordi esterno ed interno 56 e 57 sono piattiformi c di spessore compreso tra il diametro di detti bordi 56 e 57 c della zona con profilo ondulato 12.

La membrana 50 è bloccata per il bordo esterno 56 sul corpo valvola 11 e per il bordo interno 57 sul gruppo di otturazione 13.

In particolare la membrana 50 c bloccata a sandwich per il bordo esterno 56 tra il blocchetto centrale 20 e il primo fondello 21.

Sul gruppo otturatore 13, la membrana è bloccata a sandwich tra il cilindretto 26 c il dischetto di bloccaggio 27.

La membrana 50 inoltre è sostanzialmente a contatto con il cilindretto 26 del gruppo di otturazione 13 lungo la porzione convessa della zona con profilo ondulato 52.

Sia il bordo interno 56 che il bordo interno 57, trovano alloggio su corrispondenti controsagomate cave anulari (non numerate nelle figure), ricavate sul gruppo di otturazione 13 e corpo valvola 11, che garantiscono un bloccaggio stabile della membrana.

Il funzionamento della valvola è del tipo noto.

In posizione normale (essendo una valvola NC) la prima via di alimentazione 17 è isolata mentre sono in comunicazione la seconda c la terza via 18 e 19; in questa fase anche il canale 31 di collegamento al gruppo di comando clcttropncumatico 30 c isolato.

In questa fase la seconda camera 29 c in depressione e attrae la membrana, c quindi il gruppo di otturazione 13, in direzione tale da isolare la prima via di alimentazione, portando in battuta il corrispondente otturatore conico 15 sulla corrispondente sede di tenuta 16.

Tale posizionamento del gruppo di otturazione 13 è garantito anche dalla spinta della molla elicoidale 33.

Comandando il gruppo di comando clettropneumatico 30, si mette in comunicazione la prima via di alimentazione 17 (in pressione) con la seconda camera 29; in questo modo si fa spostare la membrana 50 (c conseguentemente traslare il gruppo di otturazione 13) in maniera tale da mettere in comunicazione la prima via 17 con l’utilizzo, isolando lo scarico.

Per far questo la pressione nella seconda camera 29 deve vincere anche la forza antagonista della molla elastica 33.

Togliendo segnale al gruppo di comando clettropneumatico si ritorna alla situazione iniziale.

L’ondulazione della membrana 50, con la porzione convessa 54 e la porzione concava 55, permette una escursione maggiore della membrana stessa e, conseguentemente, del gruppo di otturazione 13 senza superare la soglia critica di resistenza del materiale con cui è fabbricata la membrana; è quindi possibile utilizzare materiali meno costosi a parità di resistenza.

L’ondulazione della membrana 50, con la porzione convessa 54 la porzione concava 55, crea un effetto “molla” che aiuta la movimentazione del gruppo di otturazione durante il suo pilotaggio, aumentando la velocità del gruppo stesso e quindi la velocità complessiva della valvola.

I minori spessori della parte ondulata 52 fan si che, rispetto alle membrane note, venga utilizzato meno materiale, con riduzione dei costi di produzione per tali membrane.

1 minori spessori, a parità di resistenza rispetto alle membrane note, portano a minori masse da muovere, e quindi, in combinazione con “l’effetto molla” dell’ondulazione, una maggiore sensibilità complessiva della membrana allo spostamento.

Si noti anche come il fatto di aver realizzato scarichi sugli otturatori conici in posizione opposta rispetto alle sedi di tenuta, abbia ridotto le masse mobili a vantaggio della risposta della valvola, evitando comunque di rischiare di ridurre, a lungo andare, la tenuta della valvola stessa.

Si è in pratica constatato come il trovato così descritto porti a soluzione i problemi evidenziati nei tipi noti di membrane per valvole pneumatiche del tipo a membrana comandante un gruppo otturatore e nelle valvole pneumatiche utlizzanti dette membrane note.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l’uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze c lo stato della tecnica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Membrana, particolarmente per vuoto asservito, utilizzabile in valvole pneumatiche a membrana comandante un gruppo di otturazione, costituita da un disco (51) in materiale almeno parzialmente elastico, caratterizzata dal fatto che detto disco (51), in sezione trasversale, presenta almeno una zona con profilo ondulato (52).
2) Membrana, come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto disco (51) presenta assialmente un foro (53) per il centraggio e il bloccaggio sul gruppo di otturazione comandato da detta membrana (50), detta almeno una zona con profilo ondulato (52) essendo definita, con detta membrana (50) in assetto di lavoro, da una ondulazione presentante, dal centro verso l’esterno di detto disco (51), una porzione convessa (54) rivolta verso detto gruppo di otturazione e, in serie a detta porzione convessa (54), una porzione concava (55).
3) Membrana, come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che le sezioni trasversali del bordo esterno (56) ed del bordo interno (57) di detto disco (51) con detto foro (53) sono parzialmente circolari con diametri di dimensioni maggiori rispetto allo spessore di detta almeno una zona con profilo ondulato (52).
4) Membrana, come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che le parti (58) di detto disco (51) contigue a detti bordi esterno (56) ed interno (57) sono piattiformi e di spessore compreso tra il diametro di detti bordi (56, 57) c di detta almeno una zona con profilo ondulato (52).
5) Membrana, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di essere realizzata in materiale polimerico 6) Membrana, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di essere realizzata per stampaggio ad iniezione. 7) Valvola pneumatica del tipo a membrana comandante un gruppo otturatore (13), particolarmente a comando elettropneumatico indiretto, caratterizzata dal fatto di comprendere una membrana (50) come ad una o più delle rivendicazioni precedenti. 8) Valvola pneumatica, come ad una o più delle rivendicazioni dalla 1 alla 6, caratterizzata dal fatto di comprendere un corpo valvola (11) con al proprio interno un alloggiamento (12) nel quale è disposto scorrevole un gruppo di otturazione (13) definito da uno stelo (14) di supporto per due otturatori conici (15) disposti contrapposti e affacciati su corrispondenti sedi di tenuta (16) su cui andare rispettivamente in battuta durante le fasi operative di detta valvola (10), detto alloggiamento (12) essendo operativamente collegato con una prima via di alimentazione principale (17) del fluido su cui la valvola (10) stessa opera e con una seconda (18) ed una terza via (19), ognuna operativamente collegata con un corrispondente ambiente esterno alla valvola, detta membrana (50) essendo bloccata per detto bordo esterno (56) su detto corpo valvola (11) e per detto bordo interno (57) su detto gruppo di otturazione (13), detta membrana (50) essendo sostanzialmente a contatto con detto gruppo di otturazione (13) lungo detta porzione convessa (54) di detta zona con profilo ondulato (52), detta membrana (50) definendo in detto alloggiamento una prima camera (28) di collegamento tra dette prima (17), seconda (18) e terza via (19), ed una seconda camera (29) operativamente collegata con un gruppo di comando elcttropneumatico (30), detta prima via di alimentazione principale (17) del fluido essendo inoltre operativamente col legata con detto gruppo di comando elettropneumatico (30), a detto gruppo di o tturazione (13) essendo associati mezzi di ritorno in posizione non comandata (32) 9) Valvola pneumatica, come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto corpo valvola (11) è composto da un blocchetto centrale (20) aperto alle due estremità, su cui è definita detta prima camera (28), da un primo fondello di chiusura (21) definente con detta membrana (50) detta seconda camera (29) e da un secondo fondello di chiusura (22) opposto a detto primo fondello (21), detta membrana (50) essendo bloccata a sandwich per detto bordo esterno (56) tra detto blocchetto centrale (20) e detto primo fondello (21). 10) Valvola pneumatica come ad una o più delle rivendicazioni dalla 8 alla 9, caratterizzata dal fatto che detti otturatori conici (15) presentano, dalla parte opposta alle rispettive dette sedi di tenuta (16), uno scarico anulare (24). 11) Membrana, particolarmente per vuoto asservito, utilizzabile in valvole pneumatiche a membrana comandante un gruppo di otturazione, e valvola pneumatica del tipo a membrana comandante un gruppo otturatore, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, che si caratterizzano per quanto descritto ed illustrato nelle allegate tavole di disegni.