ITRM20110203A1 - Riduttore regolatore di pressione per l'alimentazione con metano od altri combustibili simili di motori a combustione interna - Google Patents
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Description
Riduttore - regolatore di pressione per l'alimentazione con metano o con altri carburanti simili , di motori a combustione interna
Oggetto del presente trovato à ̈ un riduttore/regolatore della pressione del metano per l’alimentazione di un motore a combustione interna.
Il riduttore/regolatore di pressione di cui al presente trovato, consta di un corpo suddiviso in tre camere , rese tra di loro comunicanti per mezzo di condotti ad alta resistenza e per mezzo di un elemento di apertura/chiusura solidale ad un diaframma elastico la cui superficie à ̈ proporzionalmente superiore all’elemento di chiusura/apertura cosi che, una pressione modesta nella camera a monte del diaframma elastico, à ̈ sufficiente a farlo flettere vincendo sia la resistenza della pressione del gas metano presente nella camera adiacente, sia la resistenza della pressione del gas metano presente nella camera direttamente collegata con il/i serbatoio/i nonché la resistenza di una molla di contrasto. Il diaframma elastico, flettendosi, spinge uno stelo all’estremità del quale à ̈ solidale l’elemento di apertura/chiusura che consente o impedisce il passaggio del gas metano attraverso un foro che mette in comunicazione la camera dalla quale il metano viene inviato al motore con la camera nella quale il gas metano arriva direttamente dal/i serbatoio/i. Inoltre un condotto collega la camera nella quale si raggiunge la pressione sufficiente a far flettere il diaframma , con la camera dalla quale il metano a bassa pressione viene inviato al sistema di alimentazione del motore utilizzatore; detto condotto à ̈ provvisto in una configurazione di una valvola di intercettazione e di una strozzatura, o in un’altra configurazione della sola valvola dì intercettazione. Il regolatore/riduttore della pressione di cui al presente trovato à ̈ completato da un sensore di pressione, da una valvola di regolazione della pressione, da valvole e da collegamenti all’elettronica che governa il funzionamento dell’alimentazione del motore.
Stato della tecnica
Attualmente un’ impianto a metano per l’alimentazione di un motore a combustione interna si compone schematicamente di :
- almeno un serbatoio per il metano (bombola) in grado di contenere il metano allo stato gassoso compresso ad una pressione di circa 220 bar
-una valvola di sicurezza che permette di isolare il serbatoio per il metano dall'impianto per la manutenzione
-un bocchettone di ricarica del metano che permette di effettuare il rifornimento di metano nel serbatoio dotato di valvola di non ritorno
-un riduttore /regolatore di pressione che ha il compito di ridurre la pressione del metano dalla pressione presente nel serbatoio a quella di alimentazione del motore quindi da 220 bar circa con serbatoio pieno ad una pressione di alimentazione ad esempio di 1 ,0/ 2,0 bar;
-una elettrovalvola che chiude il flusso del metano quando il motore à ̈ spento -una centralina elettronica che mantiene i parametri dell’alimentazione corretti -un rail che porta il gas agli iniettori
un misuratore di pressione che informa la centralina elettronica
- un commutatore .
Di fondamentale importanza per il funzionamento deirimpianto, à ̈ il riduttore di pressione che deve ridurre la pressione del metano presente nel serbatoio al valore previsto per il funzionamento dei motore , come detto circa 1 ,0 / 2,0 bar, e deve assicurare che sia sempre disponibile, su richiesta, la quantità di carburante necessaria alla giusta pressione adattandola prontamenteral mutare delle condizioni di esercizio.
Un esempio di tale necessità , quello di fornire la quantità necessaria di metano alla pressione corretta nel caso in cui si debba affrontare il sorpasso di un'altra vettura.
I riduttori/regolatori attualmente utilizzati nella alimentazione a metano di motori a combustione interna, prevedono due o tre salti di pressione, realizzati con molle e membrane e/o pistoni con molle, dei quali l’ultimo stadio à ̈ del tipo con erogazione a depressione e il loro funzionamento à ̈ in genere determinato da una molla.
Uno dei problemi di questi riduttori /regolatori, à ̈ che il loro funzionamento à ̈ subordinato al funzionamento di componenti meccaniche quali molle, spingi molle, membrane, pistoni e viti di regolazione della pressione in uscita; tali componenti meccaniche possono perdere la loro funzionalità e taratura determinando il cattivo funzionamento del riduttore/regolatore;
un altro problema à ̈ determinato dal fatto che, i riduttori/regolatori attualmente in commercio, essendo basati sul funzionamento di dispositivi meccanici, non riescono a variare in continuazione la pressione del metano erogato al sistema di -alimentazione del motore in base alle richieste di potenza o ad improwise accelerazioni , o a condizioni di impiego con richiesta di poca pressione , ma si limitano a fornire il metano ad una pressione costante che può determinare : a) vuoti di potenza in caso di accelerazioni rapide
b) consumi eccessivi in caso di richiesta di pressione modesta viaggiando ad esempio a velocità costante o con condizioni particolarmente favorevoli.
Descrizione dell’invenzione
Oggetto del presente trovato, -à ̈-un regolatore/riduttore per l’alimentazione con metano o con altri carburanti simili df motori a combustione interna ,
nel quale le componenti meccaniche sono estremamente ridotte, e comprendono sostanzialmente solo la molla di contrasto dell’elemento di apertura/ chiusura dell’afflusso di metano nella camera dalla quale viene poi inviato al sistema di alimentazione del motore.
Il corpo del regolatore/riduttore di cui al presente trovato à ̈ suddiviso in tre camere, tra di loro collegate per mezzo di condotti e/o dispositivi che permettono l’apertura o la chiusura di un foro per il passaggio del metano, per far si che, nella camera dalla quale il metano viene inviato all’alimentazione del motore, sia sempre presente con la pressione necessaria al corretto funzionamento del motore, anche quando la pressione del metano nel/i serbatoio/i à ̈ al massimo o diminuisce in conseguenza del consumo, od in presenza di richieste del sistema di alimentazione del motore dovute ad esempio ad improvvise accelerazioni.
In sostanza il regolatore/ riduttore di pressione di cui al presente trovato prevede che, il metano a pressione proveniente dal serbatoio, viene inviato in una prima camera dalla quale, per mezzo di una valvola di regolazione della pressione comandata da una centralina elettronica, viene immesso in una seconda camera di volume ridotto che à ̈ separata dalla camera di distribuzione del metano al motore da un diaframma elastico di superficie ampia; il metano viene immesso nella camera di volume ridotto, ad una pressione tale da poter flettere il diaframma elastico, che comanda attraverso uno stelo l’apertura del foro di comunicazione tra la -camera di ingresso del metano e la camera di distribuzione al sistema di alimentazione del motore.
Come accennato, la seconda camera di volume ridótto à ̈ divisa dalla camera di distribuzione da un diaframma elastico che si flette sotto la pressione del metano presente nella seconda camera di volume ridotto, quando la pressione del metano presente nella camera di distribuzione, dalla quale il metano viene inviato al sistema di alimentazione del motore, cala per esigenze improvvise di richiesta di potenza al motore, ad esempio una accelerata improvvisa,
Il diaframma elastico, il quale spinge lo stelo, che passa in una apertura presente nella parete che divide la camera dalla quale il metano viene inviato al sistema di alimentazione dalla camera nella quale à ̈ presente il metano proveniente dal/i serbatoio/i; lo stelo avanzando provoca l’allontanamento di un mezzo di chiusura e lascia libero il foro attraverso il quale il metano fluisce direttamente ed immediatamente nella camera dalla quale viene inviato al sistema di alimentazione, fino a che non cessa la richiesta, ovvero, fino a che la pressione presente nella seconda camera non à ̈ diventata uguale a quella presente nella camera dalla quale il metano viene inviato al sistema di alimentazione.
A richiesta cessata, il diaframma elastico ritorna allo stato di riposo, richiama lo stelo e di conseguenza il mezzo di chiusura ottura il foro di comunicazione ed interrompe il passaggio del metano coadiuvato dall’azione di una molla.
Allo scopo di permettere la flessione del diaframma elastico e di conseguenza lo spostamento dello stelo alla estremità del quale à ̈ solidale l’otturatore che permette o impedisce l’apertura/chiusura, la superficie del diaframma elastico à ̈ proporzionalmente maggiore della superficie dell’otturatore.
Per il riequilibrio della pressione tra la camera di volume ridotto e la camera di distribuzione del metano al sistema di alimentazione elei motore, à ̈ previsto un condotto che può essere provvisto di una valvola di intercettazione/regolazione comandata dalla centralina elettronica e di una strozzatura opportunamente calcolata per consentire, il lento deflusso della pressione del metano tra la camera di volume ridotto e la camera di distribuzione del metano al sistema di alimentazione del motore; in una soluzione alternativa il condotto può essere provvisto della sola valvola di intercettazione/regolazione comandata dalla centralina elettronica.
Descrizione dei disegni
II regolatore/riduttore di pressione per l’alimentazione a metano di motori a combustione interna di cui al presente trovato verrà ora descritto con riferimento ai disegni allegati in cui :
La fig. 1 mostra un esempio di realizzazione schematico e non limitativo di una possibile realizzazione.
La fìg.2 mostra una variante della realizzazione di cui alla fig. 1
Descrizione di una realizzazione
Con riferimento ai disegni allegati, il regolatore/riduttore per l’alimentazione a metano di motori a combustione interna di cui al presente trovato à ̈ costituito da :
-un corpo (1) suddiviso in tre camere:
-la camera (2) che riceve il metano dal serbatoio
-la camera (3) di volume ridotto che riceve il metano dalla camera (2)
-la camera (4) di volume maggiore che riceve il metano dalla camera (3), ed in funzione delle richieste, dalla camera (2) e lo invia al sistema di alimentazione del motore
oltre al corpo (1) suddiviso nelle tre camere (2,3,4) il regolatore/riduttore comprende
-un condotto di adduzione (2a) ad alta pressione di metano dalla camera (2) alla camera (3)
-una valvola di regolazione della pressione ad alta pressione (5) per l’adduzione del metano nella camera (3)
-una centralina elettronica (6) di comando dell’adduzione nella camera (3) ; -un diaframma elastico (7) di divisione della camera (3) dalla camera (4), detto diaframma elastico (7) ha una superficie proporzionalmente maggiore alla superficie di un otturatore collocato nella camera (2) e mosso, per mezzo di uno stelo, dal diaframma elastico (7) la funzione di detto otturatore à ̈ di aprire o chiudere un foro per il passaggio del gas metano dalla camera (2) alla camera
(4)
-uno stelo (8) solidale da un lato al diaframma elastico (7) e dall’altro ad un otturatore (9), detto stelo (8) ha una lunghezza tale che, in posizione di riposo del diaframma elastico (7) l'otturatore (9) aderisce perfettamente alle pareti, provviste di guarnizione o di tenuta metallo su metallo, di un apertura (10) che mette in comunicazione la camera (4) con la camera (2)
-un mezzo elastico (11) di contrasto per il ritorno in posizione di chiusura dell’otturatore (9)
-un condotto (12) che mette in comunicazione la camera (3) con la camera (4), e che presenta dispositivi per la regolazione o il blocco del passaggio del gas metano
-una strozzatura (13) sul condotto (12) e/o una elettrovalvola di intercettazione/regolazione (19) quali elementi di regolazione del passaggio del gas metano
-una apertura (14) che permette l’adduzione del gas metano alla camera (2) dal/i serbatoio/i
- un’apertura (15) che permette l’adduzione del gas metano al sistema di alimentazione del motore
-una valvola di intercettazione (16) sul condotto di adduzione del gas metano dal/i serbatoio/i
-un sensore di pressione (17) tra il condotto di adduzione del gas metano al sistema di alimentazione del motore e la centralina elettronica (6) che governa la valvola di regolazione della pressione (5) di adduzione del gas metano nella camera (3) e la valvola di intercettazione/regolazione (19)
un’apertura (18) per l’adduzione del gas metano alla camera (3) dalla valvola di regolazione della pressione (5).
Il funzionamento del riduttore/regolatore di cui alla presente invenzione à ̈ descritto di seguito.
La camera (2) del corpo (1) del riduttore/regolatore di pressione, riceve attraverso l’apertura (14) il gas metano proveniente dal/i serbatoio/i ad una pressione proporzionale al livello di carico del serbatoio circa 220 bar a serbatoio pieno e circa 10 bar a serbatoio quasi vuoto.
Per mezzo del condotto di adduzione (2a ) e della valvola di regolazione ad alta pressione (5), comandata dalla centralina elettronica (6) che attraverso il sensore di pressione (17) monitorizza le richieste di gas dal motore, il gas metano viene inviato dalla camera (2) alla camera (3) che ha dimensioni volumetriche molto ridotte. Nella camera (3), proprio a causa delle dimensioni volumetriche molto ridotte, viene rapidamente e facilmente raggiunta la pressione necessaria per consentire l’apertura dell’otturatore (9).
La camera (3) e la camera (4) sono in comunicazione per mezzo del condotto (12) ,che presenta dei dispositivi idonei a parzializzare o impedire il passaggio del metano, detti dispositivi sono costituiti, a seconda della configurazione scelta, da una valvola di_ intercettazione/regolazione (19) e dalla eventuale presenza di una strozzatura (13).
La valvola di intercettazione/regolazione (19) riceve il comando di regolazione apertura/chiusura dalla centralina elettronica (6), la quale elabora i dati ricevuti dal sensore di pressione (17), impedendo il passaggio del metano quando la pressione nella camera (4) supera la pressione programmata di esercizio del sistema di alimentazione del motore o parzializzandola così da mantenerla costante, durante l’utilizzo (Fig.2).
In aggiunta alla valvola di intercettazione/regolazione (19) può essere prevista una strozzatura calibrata (13) sul condotto (12) che permette di limitare l’utilizzo della valvola di intercettazione/regolazione (19) alla esclusiva necessità di chiusura (Fig.1).
Quando nella camera (4) la pressione letta dal sensore di pressione (17) diminuisce repentinamente, ad esempio per una maggiore richiesta da parte del motore, la valvola di-regolazione della pressione (5) comandata dall’elettronica (6) inietta gas metano nella camera (3), raggiungendo rapidamente , come detto, la pressione necessaria a far flettere il diaframma elastico (7) che spinge lo stelo (8), con il conseguente scostamento dell'otturatore (9) dalle pareti del foro (10) ed il passaggio diretto di metano dalla camera (2) alla camera (4) nella quantità richiesta.
Soddisfatta la richiesta e tornata ai valori stabiliti la pressione nella camera (4), il diaframma elastico (7) torna in posizione di riposo, richiamando indietro lo stelo (8) e l’otturatore (9) che , spinto dalla pressione del metano presente nella camera (2) e dal mezzo elastico ad esempio la molla (11), chiude il foro (10). La valvola di intercettazione/regolazione (19) .viene chiusa dalla centralina elettronica (6) quando il sensore di pressione (17) rileva una notevole richiesta dì utilizzo, questo fa si che nella camera (3), come detto di dimensioni volumetriche molto ridotte, venga raggiunta rapidamente la pressione necessaria per la flessione del diaframma elastico (7) con lo spostamento dello stelo (8) e del’otturatore (9) e la conseguente apertura veloce del foro (10) con il passaggio di metano dalla camera (2) alla camera (4).
La presenza della strozzatura (13) e/o della valvola di intercettazione (19) sul condotto (12) di collegamento della camera (3) e (4) permette sia, come detto, di ottenere un rapido innalzamento della pressione nella camera (4), in collaborazione con gli altri dispositivi presenti, per soddisfare la richiesta derivante da un aumento improvviso dello sforzo e del numero di giri del motore, che di mantenere la pressione del gas metano all'interno della camera (4) a livelli minimi, quindi anche-inferiori ad 1 bar, quando la richiesta del motore à ̈ minima perché le condizioni di marcia sono particolarmente favorevoli.
La possibilità di regolare automaticamente l'innalzamento della pressione di alimentazione e di regolare la pressione minima di erogazione del gas metano al motore, non può essere ottenuta con i riduttori/regolatori di pressione attualmente in commercio la cui taratura della pressione di erogazione à ̈ effettuata dalla casa costruttrice.
Claims (10)
- Rivendicazioni 1. Regolatore/riduttore di pressione per l’alimentazione a metano di motori a combustione interna caratterizzato dal fatto di essere costituito da : -un corpo (1) suddiviso in tre camere (2,3 e 4) aventi tre differenti volumi interni ed in cui la camera (3) ha volume minore della camera (2) e la camera (2) ha volume minore della camera (4); -un condotto di adduzione del gas metano dal/i serbatoio/i alta camera (2) attraverso il foro (14) presente su una parete della camera (2); -una valvola di intercettazione (16) del gas metano in uscita dal/i serbatoio/i; -un condotto di raccordo (2a) della camera (2) con la camera (3); -una valvola di regolazione della pressione (5) sul condotto di raccordo (2a); -un condotto di raccordo (12) della camera (3) con la camera (4); -dispositivi di regolazione e/o chiusura del condotto di raccordo (12); -un foro (10) di passaggio del metano tra la camera (2) e la camera (4); -un otturatore (9) di apertura e chiusura del foro (10) di passaggio del metano tra la camera (2) e la camera (4) connesso ad uno stelo (8) , solidale alla estremità opposta ad un diaframma elastico; -un diaframma elastico (7) ,che divide la camera (3) dalla camera (4), di superficie proporzionalmente superiore alla superficie dell’ otturatore (9) di apertura e chiusura del foro (10) di passaggio del metano tra la camera (2) e la camera (4); -un mezzo elastico (11) che collabora con la pressione del metano presente nella camera (2) a mantenere l'otturatore (9) aderente al foro (10); -un foro (15) nella camera (4) per il collegamento del condotto di adduzione del gas metano con il sistema di alimentazione del motore; -un sensore di pressione (17) disposto sul collegamento con il sistema di alimentazione del motore ; -una centralina elettronica (6) collegata al sensore di pressione (17), ed ai dispositivi di regolazióne e chiusura del condotto di raccordo (12) e alla valvola di regolazione della pressione (5); - guarnizioni di tenuta ; in cui durante l’utilizzo : -la pressione del gas metano presente nella camera (2) à ̈ uguale alla pressione esistente nel/i serbatoio/i; -la pressione del gas metano presente nella camera (3) à ̈ uguale o inferiore alla pressione esistente nella camera (2); - la pressione del gas metano presente nella camera (3) à ̈ uguale o superiore alla pressione esistente nella camera (4) ; - la pressione del gas metano presente nella camera (4) à ̈ uguale alla pressione del metano necessaria all' alimentazione del motore.
- 2. Riduttore/regolatore di pressione per l’alimentazione a metano di motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che la pressione del metano nella camera (4) à ̈ mantenuta uguale alla pressione richiesta dall’alimentazione del motore per mezzo: - dell’adattamento continuo della pressione del metano presente nella camera (3), che viene ininterrottamente variata dalla valvola di regolazione della pressione (5), su richiesta della centralina elettronica (6) che riceve i dati della pressione necessaria allutilizzo dal sensore di pressione (17); - del condotto di collegamento (12), provvisto di dispositivi di regolazione e chiusura della camera (3) con la camera (4); - dell’afflusso di metano dalla camera (2) alla camera (4), quando la pressione del metano presente nella camera (3) à ̈ superiore a quella della pressione del metano présente nella camera (4) con un valore tale da flettere il diaframma elastico (7), spostare per mezzo dello stelo (8) l’otturatore (9) dal foro (10) vincendo la resistenza della pressione del metano presente nella camera (2) e del mezzo elastico (11), consentendo l'afflusso diretto di metano dalla camera (2) alla camera (4).
- 3. Riduttore/regolatore di pressione per l’alimentazione a metano di motori a combustione interna secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che i tempi di apertura e chiusura della valvola di regolazione della pressione (5) sono stabiliti dalla centralina elettronica (6) in base ai valori di pressione necessari all’utilizzo del motore letti dal sensore di pressione (17).
- 4. Riduttore/regolatore di pressione per l’alimentazione a metano di motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che le guarnizioni necessarie alla tenuta sono metallo su metallo fisse nelle loro sedi
- 5. Riduttore/regolatore di pressione per l'alimentazione a metano di motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che tutte le guarnizioni necessarie alla tenuta sono O- ring fissi nelle loro sedi
- 6.Riduttore/regoiatore di pressione per l’alimentazione a metano di motori à combustione interna secondo la rivendicazione 1 in cui lo stelo (8) à ̈ solidale da un lato al diaframma elastico (7) e dall'altro all'otturratore (9), detto stelo (8) ha una lunghezza tale che in posizione di riposo del diaframma (7) l'otturatore (9) aderisce perfettamente alle pareti, provviste di guarnizione 6 di tenuta metallo su metallo, della apertura (10) che mette in comunicazione la camera (4) con la camera (2).
- 7. Riduttore/regolatore di pressione per l’alimentazione a metano di motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1 e 2 caratterizzato dal fatto che i dispositivi di regolazione e chiusura della pressione del metano nel condotto (12) di collegamento della camera (3) con la camera (4), sono costituiti da una valvola di intercettazione (19) sul condotto (12) collegata alla centralina elettronica (6)
- 8. Riduttore/regolatore di pressione per l’alimentazione a metano di motori a combustione interna secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che, i dispositivi di regolazione e chiusura della pressione del metano nel condotto (12) di collegamento della camera (3) con la camera (4) sono costituiti da una valvola di intercettazione (19) sul condotto (12) collegata alla centralina elettronica (6) e da una strozzatura (13) che parzializza il flusso di metano in transito.
- 9. Riduttore/regolatore di pressione per l’alimentazione a metano di motori a combustione interna secondo le rivendicazioni 1 ,2,7,8 caratterizzato dal fatto che la chiusura della valvola di intercettazione (19) sul condotto (12) di collegamento della camera (3) alla camera (4) permette di ottenere, tramite la valvola di regolazione (5) ,un rapido innalzamento della pressione nella camera (3) , la flessione del diaframma elastico (7) e io spostamento dello stelo (8) con la conseguente apertura del foro (10) e l'innalzamento della pressione del metano nella camera (4), in collaborazione con gli altri dispositivi presenti , per soddisfare la richiesta derivante da un aumento improvviso dello sforzo e del numero dei giri del motore ,
- 10. Riduttore/regolatore di pressione per l'alimentazione a metano di motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i dispositivi di regolazione e/o chiusura del condotto (12) consentono di mantenere la pressione del gas metano all'interno della camera (4) a livelli minimi, quindi anche inferiori ad 1 bar, quando la richiesta del motore à ̈ minima perché le condizioni di marcia sono particolarmente favorevoli.
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