ITTO20001091A1 - Valvola per il controllo del flusso di liquidi. - Google Patents

Description

Descrizione a corredo di una domanda di Breveto

dal titolo: VALVOLA PER IL CONTROLLO DI FLUSSO DI LIQUIDI.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a una valvola per il controllo del flusso di liquidi, destinata a regolare il flusso di passaggio di correnti di liquidi sottoposti a pressioni e temperature medie e basse.

Una valvola secondo la presente invenzione trova applicazione soprattutto nél campo degli autoveicoli, specialmente per il controllo dell’ acqua di raffreddamento, sia nel circuito principale di raffreddamento del motore sia in altre applicazioni, dove si desideri la derivazione di una corrente di acqua calda da utilizzare, ad esempio, in un dispositivo di riscaldamento o in altre applicazioni simili.

Attualmente sono noti diversi tipi di valvole che svolgono questa funzione, ma in tutti i casi si tratta di valvole di dimensioni e costi piuttosto alti e che, in cambio, non risultano molto affidabili né durano molto a lungo.

La valvola oggetto della presente invenzione apporta nuove caratteristiche originali che consentono una costruzione semplice, relativamente economica e molto efficace dal punto di vista funzionale.

La valvola secondo la presente invenzione corrisponde alle cosiddette valvole a ghigliottina o a piastra slittante, integrate da un corpo piano di chiusura, slittante tra due corpi fissi disposti l’uno opposto all’altro, che determinano facce di contatto con l’elemento della valvola slittante.

Tali elementi essendo dotati di fori di comunicazione con il circuito del liquido sotto controllo.

Il corpo di chiusura slittante è dotato anch’esso di un foro che può coincidere, con un grado di sovrapposizione variabile, con i fori di detti corpi opposti. Nel caso in cui non esiste coincidenza alcuna, il passaggio del liquido sarà impedito, mentre nel caso in cui il foro del corpo slittante coincide con i fori dei corpi fissi, detta coincidenza potrà realizzarsi in modo variabile passando da una coincidenza minima, dando così luogo a un passaggio ridotto di liquido, fino a una coincidenza totale, per cui non esisterà alcuna ostruzione ai passaggio del liquido e quindi si avrà il massimo passaggio di liquido attraverso la valvola.

Uno dei problemi più importanti che si presentano con questo tipo di valvole, è quello dell’impermeabilità, dato che gli interstizi tra l’elemento slittante e i corpi fissi dotati di orifizi per il passaggio del liquido non sono facilmente controllabili e aumentano sensibilmente durante la vita utile della valvola. L’autore della presente invenzione ha realizzato vaste ricerche e numerose prove per risolvere detto problema, e ha infine ottenuto la presente invenzione. Secondo l’inventore, è possibile ottenere una riduzione al minimo degli interstizi tra l’elemento mobile e le facce fisse della valvola tra le quali slitta detto elemento mobile, e contemporaneamente è possibile far sì che detti interstizi non mostrino una variazione apprezzabile nel corso della vita utile della valvola, costituendo il corpo piano mobile, con forma di un settore slittante rotante attorno a un punto eccentrico dello stesso e composto da materiale ceramico, slittante in contatto con i singoli anelli, anch’essi fatti di materiale ceramico.

Essi sono inseriti nei corpi della valvola, opposti tra di essi e dotati dei fori di passaggio del liquido, dando luogo, quindi, a un contatto slittante tra l’elemento mobile e detti anelli di materiale ceramico, il che permette di limitare gli interstizi a valori molto ridotti e nello stesso tempo di ridurre il consumo a valori insignificanti durante il funzionamento della valvola.

L’inventore ha anche scoperto che per il funzionamento efficace della valvola, è molto importante anche la finitura superficiale degli elementi opposti, ovvero, del corpo piano o settore mobile e degli anelli che circondano i fori di passaggio dell’acqua, la finitura superficiale dovendo essere specifica: uno di detti elementi in contatto, preferibilmente il settore mobile, deve presentate una finitura molto fine su entrambe le facce di contatto.

Pertanto la finitura va ottenuta, ad esempio, per smerigliatura, corrispondente a quanto si definisce anche come finitura speculare, mentre gli anelli devono presentare una finitura leggermente rugosa, essendo stato osservato sperimentalmente che detta disposizione è molto importante per evitare l’aderenza o “incollamento” del corpo mobile tra i due corpi fissi e permettendo, quindi, uno spostamento morbido della valvola, senza sfregamento eccessivo e senza inceppi, soprattutto dopo un periodo in posizione di riposo.

Per ridurre al minimo il peso della valvola, si ricorrerà alla fabbricazione degli elementi che compongono il corpo della stessa con un materiale sintetico, ad esempio un materiale plastico tecnico, realizzandone l’unione di preferenza per aggraffatura. Allo scopo di ridurre contemporaneamente il possibile aumento del gioco causato dalle dilatazioni, si ricorre, nella presente valvola, alla disposizione di anelli precompressi di materiale sintetico elastico collocati tra gli anelli di ceramica e gli elementi del corpo della valvola, in modo che detta precompressione sia sufficiente ad evitare i giochi, anche nel caso di massima dilatazione, dato che dette giunzioni, toriche o di altra forma, compenseranno con la loro espansione elastica gli effetti di aumento o diminuzione di temperatura nel riscaldamento e nel raffreddamento della valvola. Il miglior materiale da utilizzare nella fabbricazione di dette giunzioni sarà l’elastomero, pur se, come è evidente, si potranno utilizzare molti altri tipi di materiali sintetici, soprattutto poliammidi e superpoliammidi.

La costituzione della valvola secondo la presente invenzione comporterà, di preferenza, un corpo mobile piano e rotante attorno a un asse eccentrico di azionamento dello stesso, ovvero, una struttura di disco basculante attorno a un asse rotatorio. L’azionamento potrà avvenire per mezzo di qualsiasi dispositivo adatto che risponda al requisito di poter provocare, automaticamente, il passaggio della valvola alla posizione aperta in caso di guasto del sistema di condizionamento.

La presente invenzione potrà trovare applicazione in diversi tipi di valvola utilizzati nel settore automobilistico o in altre applicazioni, essendo di preferenza applicabile su valvole a due o tre vie.

In seguito si descrive una forma di realizzazione preferita della presente invenzione facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 illustra una vista schematica, in alzato frontale, di una valvola a due vie realizzata secondo la presente invenzione.

la figura 2 illustra una vista prospettica della stessa valvola della figura 1 la figura 3 illustra una vista prospettica schematica di una valvola a tre vie la figura 4 illustra una vista in sezione di una valvola a due vie realizzata secondo la presente invenzione

la figura 5 illustra una vista prospettica di un settore della valvola e degli anelli di ceramica ed elastici secondo la presente invenzione

la figura 6 illustra una vista prospettica del complesso degli elementi componenti di una valvola a due vie secondo la presente invenzione

la figura 7 illustra una vista frontale di uno degli elementi del corpo della valvola

le figure 8 e 9 illustrano singole viste schematiche di diverse collocazioni del settore slittante mobile della valvola secondo la presente invenzione

la figura 10 illustra una vista in pianta di una forma di realizzazione della valvola con il suo motore di azionamento

la figura 11 illustra una sezione della esecuzione della valvola della figura 10 le figure 12 e 13 rappresentano sìngole sezioni rispettivamente circolare e ovale degli anelli di ceramica

le figure 14 e 15 corrispondono ad anelli di ceramica, circolare e ovale, con sezioni non circolari

le figure 16 e 17 illustrano singole viste in pianta di settori di controllo di valvole elettromagnetiche secondo la presente invenzione.

La valvola della presente invenzione comporterà, secondo l’esempio di realizzazione della valvola a due vie rappresentata nelle figure 1 e 2, un corpo centrale indicato generalmente con il numero 1, composto da due parti impegnate reciprocamente preferibilmente per aggraffatura o incastro, così come illustrato con i numeri 2 e 3 nella figura 4, con le rispettive imboccature tubolari 4 e 5 fatte per collegarsi con altri elementi tubolari, ad esempio con i prolungamenti 6 e 7, per dar luogo a una parte del circuito dell’acqua che si desidera controllare. L’elemento slittante destinato a controllare il passaggio del liquido è costituito da un corpo piano a forma di settore circolare o simile 8, azionato da un dispositivo motore esterno, indicato schematicamente con il numero 9 nella figura 2, che provocherà la rotazione dell’asse 10 che causa il trascinamento in rotazione del corpo 8. Detto asse 10 resterà montato sulle singole espansioni 11 e 12 degli elementi 2' e 3 componenti il corpo della valvola, con elementi intemi di impermeabilità quali quelli rappresentati schematicamente dai fermi 13 e 14.

Il dispositivo di azionamento 9 ammetterà diverse soluzioni tecniche a seconda della valvola specifica e del ciclo di funzionamento scelto. In tutti i casi, comunque, detto dispositivo di azionamento dovrà disporre di mezzi tali da consentire che, in caso di guasto, la valvola resti nella posizione di apertura. Una caratteristica essenziale della presente invenzione è data dal fatto che l’elemento di chiusura, ovvero, il corpo piano 8, è realizzato in materiale ceramico, e presenta una apertura 15 per consentire il passaggio del liquido slittando tra due corpi fissi, specialmente anelli, 16 e 17, anch’essi di materiale ceramico, alloggiati rispettivamente nelle due parti 2 e 3 che compongono il corpo della valvola. Detti anelli presentano rispettive aperture 18 e 19 che possono coincidere con maggiore o minore sovrapposizione con l’apertura 15, determinando le diverse situazioni di apertura e chiusura così come rappresentato nei casi estremi delle figure 8 e 9, dove, nella prima, si osserva il corpo piano 8 in posizione di apertura completa, mentre nella figura 9 la posizione di detto corpo 8 corrisponde alla chiusura del passaggio del liquido, dato che il foro 15 si trova completamente spostato rispetto ai fori degli anelli di ceramica 16 e 17. Anche se non vengono qui rappresentate, si può facilmente capire che sono possibili anche le posizioni intermedie nelle quali si produce un passaggio parziale del liquido attraverso l’insieme di aperture parzialmente allineate 15, 18 e 19.

Date le caratteristiche del materiale ceramico del corpo piano 8 e degli anelli 16 e 17 è possibile mantenere interstizi molto ridotti tra detti elementi, ottenendo cosi una elevata impermeabilità ed evitando le fughe.

Secondo quanto scoperto dall’inventore, conviene ricorrere a finiture superficiali diverse sul corpo 8 e sugli anelli 16 e 17 per evitare l’effetto di incollamento. Di preferenza si risolverà questa questione ricorrendo a una finitura ulteriore allo smeriglio delle facce laterali del corpo 8, insieme con una finitura più rugosa delle facce reciprocamente opposte degli anelli 16 e 17.

La struttura del corpo 8 sarà di preferenza quella di settore di cerchio rotante su un asse eccentrico e perpendicolare al settore.

La disposizione degli elementi prevista nella presente invenzione permette inoltre un effetto autopulente molto efficace dato che le possibili particelle di sporcizia che possono introdursi negli interstizi esistenti tra il corpo di chiusura e gli anelli di ceramica saranno espulse grazie al movimento del corpo piano di chiusura 8. Tutto ciò migliora sensibilmente la pulizia della zona di articolazione del corpo mobile impedendo l’arrivo eccessivo di sporcizia nella zona di articolazione dell’asse 10.

Gli elementi 2 e 3 del corpo della valvola saranno realizzati di preferenza in materiale sintetico che permetta di ottenere una grande leggerezza dell’insieme anche se per la loro fabbricazione, come si può facilmente comprendere, si potranno utilizzare altri materiali, ad esempio leghe metalliche leggere.

Per compensare le dilatazioni di detti corpi 2 e 3, nella valvola secondo la presente invenzione si ricorre alla disposizione dì giunzioni precompresse 20 e 21 tra gli anelli di ceramica 16 e 17 e gli alloggiamenti ricettori degli stessi negli elementi del corpo 2 e 3. Dette giunzioni precompresse saranno realizzate in materiale sintetico resistente alle temperature di lavoro e agli agenti chimici, come ad esempio un elastomero o materiale simile, con caratteristiche elastiche tali per cui una volta eseguito il montaggio con una precompressione definita, sarà questo che compenserà le dilatazioni del corpo della pompa garantendo sempre una chiusura adeguata.

Dette giunzioni 20 e 21, pur se sono state rappresentate nei disegni come giunzioni piane, potrebbero essere anche anelli torici o potrebbero adottare uria diversa struttura adeguata, ad esempio una con sezione trasversale a V o di altro tipo.

Come è stato detto in precedenza, la valvola secondo la presente invenzione presenta come caratteristica essenziale il fatto che il corpo piano di chiusura e gli anelli sui quali questo slitta sono costituiti di materiale ceramico ed è quindi possibile la sua applicazione a qualsiasi tipo di valvola di tipo noto. Come esempio, nelle figure si è illustrata la versione della valvola a due vie, pur se si potrebbe adottare anche la versione di una valvola a tre vie o una diversa. Nella figura 3 viene rappresentata schematicamente una valvola a tre vie con corpo di valvola 22 e passaggio del liquido 23, 24, 25. II sistema di azionamento viene indicato in modo schematico dal numero 26 e vi sono inclusi il motore, o i motori, per lazionamento, nonché il meccanismo di sicurezza, citato anteriormente, che dispone il corpo piano di chiusura in posizione di apertura in caso di avaria del complesso di azionamento.

Nelle figure 10 e 11 si è illustrata una variante della valvola realizzata secondo la presente invenzione. Il corpo della valvola 27, destinato a contenere il disco mobile interno 28, presenta le imboccature 29 e 30 che presentano internamente biselli d’entrata e singoli dadi tubolari 31 e 32, avvitati al’interno di dette imboccature 29 e 20 e che presentano rispettive flange inferiori 33 e 34 per esercitare pressione sugli anelli di materiale elastomero 35 e 36 che agiscono sugli anelli di ceramica di tipo uguale a quelli descritti nelle precedenti figure 4 e 6.

Grazie a questa disposizione, e preferibilmente con l’aiuto di piccole incisioni interne 37 e 38 realizzate in detti dadi tubolari 31 e 32, è possibile un serraggio variabile di detti dati, per aiutare la precompressione degli anelli dì elastomero 35 e 36.

Anche nel caso rappresentato nelle figure 10 e 11, il disco 28 è azionato dalla rotazione dell’asse che Io attraversa 39 che è azionato dal motore 40. La presente invenzione prevede la realizzazione degli anelli di ceramica e dei corpi piani a forma di disco per il controllo della valvola secondo alcune varianti illustrate nelle figure da 12 a 17. Nella figura 12 viene rappresentato un anello circolare 41 che presenta un’apertura anch’essa circolare 42, e questa versione corrisponde a quelle rappresentate nelle figure spiegate anteriormente. La figura 13 illustra un elemento di ceramica fisso 43 che adotta una forma generale reniforme con una zona circolare 44 e una zona 45 che è un prolungamento dell’anello 44 e che presenta una forma allungata e curva, costituendo insieme la forma a rene prima citata, con un bordo 46 un poco rialzato e una zona intermedia limitata da detto bordo 46 e che viene indicato dal numero 47 che presenta uno spessore inferiore a quello dell’anello 46, formando quindi una zona ribassata in ciascuna delle facce dell’elemento di ceramica fisso 43 per migliorare limpermeabilità della chiusura.

Nelle figure 14 e 15 è rappresentata una versione 48 dell’elemento di ceramica fisso di forma circolare con un foro 49 la cui forma non corrisponde a quella di un circolo completo, dato che presenta zone intermedie, quali quelle rappresentate con i numeri 50 e 51, che hanno una struttura generale entrante nel foro 49 dai bordi dell’anello 48, avendo forma variabile al fine di ottenere una determinata legge di variazione del consumo della valvola secondo lo spostamento angolare dell’elemento ceramico mobile. Nella figura 15 è rappresentato un altro elemento ceramico fisso 52 di struttura simile all’elemento ceramico della figura 13, dove la zona dell’anello circolare 53 presenta anche zone 54 e 53 simili a quelle rappresentate nella figura 14 con i numeri 50 e 51.

Come è stato indicato, la forma e l’estensione precisa delle espansioni che si prolungano dalle pareti interne del foro circolare degli elementi di ceramica fissi, saranno molto variabili dipendendo dalla legge del consumo che si desidera ottenere nella valvola.

Nelle figure 16 e 17 sono rappresentate varianti del settore mobile di controllo della valvola quale quello indicato con il numero 56 nella figura 16 e 57 nella figura 17. Dette realizzazioni del corpo mobile di controllo della valvola prevedono la realizzazione in uno dei casi di un semplice foro circolare 58 e, nell’altro, di un foro 59 dalla forma complessa, in principio una coniugazione delle forme complesse rappresentate nelle figure 14 e 15 per poter corrispondere con le stesse.

D’altra parte, si dovrà considerare che la valvola della presente invenzione non sarà limitata agli esempi di realizzazione mostrati e spiegati anteriormente, ma potrà adottare ampie variazioni senza superare l’ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola per il controllo del passaggio di liquidi, caratterizzata dal fatto di comprendere un corpo avvolgente dove resta alloggiato, con possibilità di slittamento, un corpo piano di chiusura realizzato in ceramica dotato di una apertura o aperture di controllo del passaggio del liquido e con possibilità di slittare tra due corpi di ceramica fissi opposti l’uno all’altro, provvisti delle aperture di passaggio del liquido e che possono coincidere con l’apertura di passaggio del corpo di chiusura, in maggiore ò minor misura, per consentire la variazione del passaggio di liquido da una posizione di chiusura a una posizione di massima apertura.
2. 2. Valvola per il controllo del passaggio di liquidi secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il corpo piano slittante per il controllo del passaggio del liquido adotta la struttura sensibile del settore circolare azionabile in rotazione su un asse eccentrico e perpendicolare al settore, provvisto di un’apertura per il controllo del passaggio del liquido.
3. 3. Valvola per il controllo del passaggio di liquidi secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i corpi di ceramica fissi provvisti delle aperture di passaggio del liquido adottano la struttura dei singoli anelli di materiale ceramico, alloggiati, l’uno opposto all’altro, negli elementi componenti del corpo della pompa.
4. 4. Valvola per il controllo del passaggio di liquidi secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dalla disposizione dei singoli elementi elastomeri precompressi tra le facce delle sedi degli anelli di ceramica fissi e gli elementi del corpo della pompa su cui sono incorporati, con capacità di compensare con la loro elasticità e precompressione le dilatazioni termiche che potrebbero influire sulla chiusura tra il corpo centrale slittante e gli anelli ceramici fìssi.
5. 5. Valvola per il controllo del passaggio di liquidi secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la finitura superficiale del corpo in ceramica slittante e quella dei corpi in ceramica fissi tra i quali slitta il primo sono diverse, con la combinazione di una finitura molto fina del corpo slittante e con una finitura più grossolana dei corpi fissi.
6. 6. Valvola per il controllo del passaggio di liquidi secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dalla disposizione dei singoli dadi di regolazione della tensione degli anelli di materiale elastomero sovrapposti agli anelli di materiale ceramico fissi, che permette la regolazione di detti anelli di elastomero.
7. 7. Valvola per il controllo del passaggio di liquidi secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che i dadi di regolazione della tensione degli anelli di elastomero hanno forma tubolare, si avvitano allinterno delle imboccature d’entrata e di uscita della valvola e presentano flange nella parte inferiore in coincidenza dei rispettivi anelli di materiale elastomero.
8. 8. Valvola per il controllo del passaggio di liquidi secondo le rivendicazioni 6 e 7, caratterizzata dal fatto che i dadi tubolari avvitati dentro le imboccature della valvola presentano biselli d’ingresso per ridurre la perdita del carico e abbassamenti per l’alloggiamento degli strumenti per il suo azionamento.
9. 9. Valvola per il controllo del passaggio di liquidi secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che gli anelli di ceramica sono reniformi con una parte circolare provvista del foro di passaggio del liquido e una parte che è il prolungamento laterale che permette una migliore guida del corpo piano di controllo della valvola.
10. 10. Valvola per il controllo del passaggio di liquidi secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che i fori di passaggio del liquido nel pezzo piano mobile per il controllo del passaggio del liquido e nei dischi di ceramica fissi presentano espansioni che partendo dalle pareti interne del foro di passaggio del liquido si prolungano verso l’interno dello stesso per permettere la regolazione della legge del consumo del liquido attraverso la valvola.