ITTO20090897A1 - Dispositivo elettrovalvolare - Google Patents

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solenoid
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movable
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Giosue Capizzi
Pont Paolo Da
Massimo Davi
Fabrizio Paris
Paolo Ravedati
Maurizio Rendesi
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Description

"Dispositivo elettrovalvolare"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un dispositivo elettrovalvolare.
Più specificamente l'invenzione riguarda un dispositivo elettrovalvolare del tipo comprendente - un corpo con un ingresso per il fluido ed un'uscita per il fluido, ed una sede di valvola principale attraverso la quale il fluido può passare da detto ingresso all'uscita;
- un otturatore principale, mobile rispetto a detta sede di valvola tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura di tale sede di valvola;
- una camera di controllo realizzata nel corpo e delimitata in parte dall'otturatore principale;
- almeno un primo passaggio di comunicazione fra l'ingresso per il fluido e la camera di controllo, e almeno un secondo passaggio atto a porre in comunicazione la camera di controllo con l'uscita; e - un'elettrovalvola di controllo, includente un solenoide di comando che controlla un gruppo mobile nel solenoide, detto gruppo comprendendo un (primo) nucleo ferromagnetico atto a cooperare, a guisa di otturatore mobile, con detto secondo passaggio.
Un siffatto dispositivo elettrovalvolare à ̈ descritto ad esempio nel brevetto britannico GB-2 296 075-B a nome della stessa Richiedente.
Tale dispositivo elettrovalvolare secondo la tecnica anteriore comprende un unico nucleo mobile, che nella condizione eccitata dell'associato solenoide libera un passaggio predisposto nell'otturatore principale, ponendo la camera di controllo in comunicazione con l'uscita. Per provocare il movimento di tale nucleo mobile, il solenoide deve essere eccitato con una potenza (tensione) alquanto elevata.
Infatti, allo scopo di assicurare che il nucleo mobile consenta la liberazione di detto passaggio anche quando l'otturatore principale si à ̈ sollevato dall'associata sede, l'eccitazione del solenoide deve provocare uno spostamento del nucleo mobile maggiore dello spostamento massimo previsto per l'otturatore principale.
Uno scopo della presente invenzione à ̈ di realizzare un dispositivo elettrovalvolare del tipo suddetto, realizzato in modo da richiedere, per l'eccitazione dell'associato solenoide, una potenza elettrica considerevolmente ridotta.
Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l'invenzione con un dispositivo elettrovalvolare del tipo più sopra definito, caratterizzato dal fatto che il suddetto gruppo mobile comprende un ulteriore o secondo nucleo ferromagnetico, montato in una posizione intermedia in detto solenoide, in adiacenza ad un'estremità del suddetto primo nucleo, e dal fatto che sono previsti mezzi di posizionamento atti a mantenere il secondo nucleo mobile solidale con l'otturatore principale e quando il solenoide à ̈ inattivo, a mantenere il primo nucleo nella posizione di chiusura di detto secondo passaggio ed il secondo nucleo in una posizione prefissata rispetto al solenoide ed al primo nucleo, nella quale detti nuclei sono separati da un traferro;
la disposizione essendo tale per cui l'attivazione del solenoide à ̈ atta a provocare un'attrazione del primo nucleo verso il secondo nucleo e la liberazione di tale passaggio.
In modo per sé noto, la liberazione del suddetto secondo passaggio consente poi l'allontanamento dell'otturatore principale dall'associata sede di valvola, ed il passaggio diretto di fluido dall'ingresso all'uscita attraverso detta sede di valvola.
Grazie alle caratteristiche sopra definite, in un dispositivo elettrovalvolare secondo la presente invenzione il secondo nucleo mobile trasla insieme con e nella stessa misura dell'otturatore principale, ma l'eccitazione del solenoide deve essere appena sufficiente a consentire che il primo nucleo mobile venga attratto dal secondo nucleo mobile e compia il modesto spostamento corrispondente alla distanza fra detti nuclei. In altri termini, quale che sia la corsa prevista per l'otturatore principale, il solenoide deve unicamente far percorrere al primo nucleo mobile la piccola distanza corrispondente all'ampiezza del suddetto traferro.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la figura 1 Ã ̈ una vista parziale, in sezione assiale, di un dispositivo elettrovalvolare secondo la presente invenzione, e
le figure 2 e 3 sono viste analoghe che mostrano due varianti di realizzazione.
Nella figura 1 con 1 Ã ̈ complessivamente indicato un dispositivo elettrovalvolare secondo l'invenzione, utilizzabile ad esempio per controllare l'alimentazione di acqua dalla rete idrica ad una macchina lavatrice, quale una macchina lavabiancheria od una macchina lavastoviglie.
Il dispositivo elettrovalvolare 1 comprende un corpo 2, ad esempio di materia plastica stampata, nel quale sono realizzati un passaggio di ingresso 3 per un fluido (tipicamente un fluido idraulico), nonché un passaggio di uscita 4 per tale fluido. Nella realizzazione esemplificativamente illustrata tali passaggi 3 e 4 sono coassiali, ma tale disposizione relativa non à ̈ tassativa.
Il passaggio di uscita 4 à ̈ realizzato in una formazione tubolare 5 del corpo 2, la quale superiormente definisce una sede di valvola principale 6. Attraverso tale sede di valvola 6 un flusso di fluido può passare dall'ingresso 3 all'uscita 4.
Al corpo 2 Ã ̈ superiormente accoppiato a tenuta di fluido un secondo corpo 7, anch'esso ad esempio di materia plastica.
Fra i corpi 2 e 7 Ã ̈ serrata una porzione periferica 8a di una membrana anulare complessivamente indicata con 8. Tale membrana 8 comprende una porzione intermedia flessibile 8b, che raccorda la porzione periferica 8a con una porzione anulare centrale ispessita 8c destinata a fungere da otturatore principale cooperante con la sede di valvola 6.
La porzione 8c à ̈ montata intorno ad un gambo 9a di un elemento di guida 9 essenzialmente a forma di tazza, ed à ̈ rinserrata su tale gambo a mezzo di un elemento anulare 10.
Il corpo sagomato 7 presenta una formazione tubolare superiore 7a, chiusa all'estremità superiore.
Fra il corpo 7 e il complesso formato dalla membrana 8 e dall'associato elemento di guida 9 Ã ̈ definita una camera di controllo indicata con 11.
La camera di controllo 11 à ̈ permanentemente in comunicazione di fluido con l'ingresso 3, attraverso almeno un passaggio che nella realizzazione esemplificativamente illustrata à ̈ realizzato nel gruppo comprendente la membrana 8 e l'associato elemento di guida 9. In particolare, come si vede nella figura 1, nella porzione 8c della membrana 8 à ̈ realizzata una pluralità di fori passanti 8d, all'esterno della sede di valvola 6. Tali fori comunicano con un vano anulare 9b realizzato nell'elemento guida-membrana 9, comunicante a sua volta con corrispondenti solchi esterni 9c, parimenti realizzati nel guida-membrana 9.
In alternativa alla situazione illustrata, la comunicazione fra l'ingresso 3 e la camera 11 può essere realizzata mediante passaggi predisposti nella membrana 8 e nell'associato guida-membrana 9, oppure predisposti nel corpo del dispositivo elettrovalvolare.
Con 12 Ã ̈ indicato un passaggio realizzato nel guida-membrana 9 e suscettibile di porre in comunicazione la camera di controllo 11 con il passaggio d'uscita 4.
Nella realizzazione illustrata, nella porzione superiore del passaggio 12 à ̈ piantato un tubetto 13, ad esempio di acciaio, che presenta un bordo superiore sporgente 13a, suscettibile di fungere da sede di valvola, come verrà meglio chiarito nel seguito.
Il dispositivo elettrovalvolare comprende inoltre un'elettrovalvola di controllo complessivamente indicata con 14. Tale elettrovalvola di controllo comprende un solenoide di comando 15 cui, in modo per sé noto, à ̈ associato un circuito magnetico comprendente due elementi tubolari 16a, 16b, rispettivamente superiore ed inferiore, che si estendono assialmente da parti opposte entro tale solenoide.
Gli elementi 16a e 16b presentano rispettive estremità fra loro affacciate ad una distanza predeterminata, in una porzione assialmente intermedia del solenoide 15.
Il complesso formato dal solenoide 15 e dagli associati elementi magnetici 16a e 16b à ̈ montato intorno alla porzione tubolare 7a del corpo 7.
L'elettrovalvola di controllo 14 comprende inoltre un gruppo complessivamente indicato con 17 montato mobile nel solenoide 15, in particolare mobile con gioco radiale all'interno della porzione tubolare 7a del corpo 7. Tale gruppo 17 comprende un nucleo mobile 18 di materiale ferromagnetico, che nella condizione di riposo (dispositivo elettrovalvolare 1 chiuso) insiste contro la sede di valvola 13a.
Il nucleo ferromagnetico mobile 18 à ̈ montato all'interno di un elemento distanziatore 19 di materiale amagnetico. Nella realizzazione esemplificativa illustrata l'elemento distanziatore à ̈ di forma tubolare (ma potrebbe avere altre forme) e si estende con gioco radiale all'interno della porzione tubolare 7a del corpo 7.
L'estremità inferiore dell'elemento 19 presenta un diametro incrementato, e poggia sul guidamembrana 9, intorno alla sede di valvola 13a.
Il nucleo mobile 18 presenta uno spallamento radiale 18a, e una molla elicoidale 20 Ã ̈ disposta fra tale spallamento e un prospiciente spallamento interno 19a del suddetto elemento tubolare 19. La molla 20 tende a sospingere il nucleo mobile 18 a guisa di otturatore contro la sede 13a.
Al di sopra dell'elemento tubolare 19, nella porzione 7a del corpo 7 Ã ̈ disposto un secondo nucleo ferromagnetico indicato con 21.
Una molla elicoidale 22 à ̈ disposta fra l'estremità superiore del secondo nucleo 21 e la parete terminale superiore della porzione 7a del corpo 7. Tale molla 22 tende a sospingere il nucleo 21 e l'elemento tubolare 19 verso il basso, in particolare in modo da mantenere l'estremità inferiore dell'elemento tubolare 19 a contatto con il guidamembrana 9.
In luogo della molla 22 sopra descritta, si può disporre una molla 20 nel traferro 24 fra i nuclei 18 e 21 e in tal caso l'elemento 19 e il nucleo 18 non necessitano di essere provvisti di rispettivi spallamenti (come nella variante mostrata nella figura 2).
Nella parte superiore dell'elemento tubolare 19, in adiacenza al nucleo 21, Ã ̈ realizzata almeno un'apertura, indicata con 23 nella figura 1, la quale pone fra loro in comunicazione l'intercapedine definita fra la porzione 7a del corpo 7 e l'elemento 19, con l'intercapedine definita fra tale elemento 19 e la parete laterale del nucleo 18.
L'elemento distanziatore 19 può essere separato e distinto dal nucleo 21 e dal guida-membrana 9, oppure può essere integrale (o altrimenti stabilmente connesso) con l'uno e/o con l'altro (la figura 2 mostra una realizzazione in cui l'elemento 19 à ̈ in un sol pezzo con il guida-membrana 9).
Nella condizione di riposo del dispositivo elettrovalvolare 1, illustrata nella figura 1, i nuclei 18 e 21 sono mantenuti separati da un sottile traferro indicato con 24.
Nel funzionamento, quando il solenoide 15 Ã ̈ inattivo, il fluido alimentato all'ingresso 3 perviene nella camera di controllo 11, attraverso il od i passaggi 8d, 9b e 9c. Il nucleo mobileotturatore 18 chiude la sede di valvola 13a, e la camera di controllo 11 si porta alla stessa pressione del fluido nel passaggio di ingresso 3.
La porzione 8c della membrana 8, che funge da otturatore principale, insiste contro la sede di valvola 6, per effetto della maggior superficie di tale membrana e dell'associato guida-membrana 9 esposta alla pressione nella camera 11 rispetto alla superficie della membrana 8 che risulta esposta alla pressione nel passaggio 3. La valvola principale 8c-6 Ã ̈ dunque chiusa.
Quando il solenoide 15 viene eccitato, un flusso magnetico passa dall'elemento magnetico 16a al nucleo 21 e, attraverso il traferro 24, al nucleo 18, e poi da questo all'elemento magnetico inferiore 16b. Il nucleo 18 viene così attratto verso il nucleo 21. Tale attrazione provoca la liberazione della sede di valvola 13a, contro l'azione della molla 20.
La pressione di fluido nella camera di controllo 11 può allora sfogarsi verso il passaggio di uscita 4, attraverso il tubetto 13 ed il passaggio 12 del guida-membrana 9.
Venendo meno la pressione nella camera di controllo 11, la pressione che nel passaggio di ingresso 3 investe la membrana 8 provoca il sollevamento del complesso formato da tale membrana e dall'associato guida-membrana 9, di fatto determinando l'apertura della valvola principale 8c-6.
Il fluido alimentato al dispositivo elettrovalvolare 1 in corrispondenza del passaggio di ingresso 3 può allora raggiungere il passaggio d'uscita attraverso la sede di valvola 6.
A seguito del sollevamento dell'otturatore 8,9, anche il nucleo 21 si solleva corrispondentemente e trascina con sé il nucleo 18 che à ̈ ad esso magneticamente attratto; la sede 13a continua pertanto a rimanere libera.
La potenza elettrica necessaria per eccitare il solenoide 15 in modo che riesca a provocare e mantenere l'attrazione del nucleo 18 verso il nucleo 21 Ã ̈ estremamente ridotta e in particolare indipendente dalla corsa di apertura dell'otturatore principale 8,9.
In generale, con riferimento alla figura 1 e 2, Ã ̈ opportuno che la distanza (altezza del traferro 24) fra i nuclei 18 e 21 sia nettamente inferiore alla distanza fra gli elementi magnetici 16a e 16b, e inoltre che anche le distanze fra ciascuno dei nuclei 18 e 21 e gli associati elementi magnetici 16a e 16b sia comunque inferiore alla distanza che separa gli elementi magnetici 16a e 16b.
Come si vede nella figura 1, il traferro 24, in corrispondenza del quale i nuclei 18 e 21 risultano fra loro affacciati, à ̈ ubicato in corrispondenza di una zona assialmente ricompresa fra le estremità affacciate degli elementi magnetici 16a e 16b.
In altre varianti di realizzazione (si veda ad esempio la figura 3) gli elementi 16a e 16b possono al limite essere assenti, e in tal caso à ̈ opportuno che il secondo nucleo mobile 21 si estenda verso l'alto sino in prossimità dell'estremità superiore del solenoide 15.
Con riferimento alla figura 1, quando il solenoide 15 viene eccitato, un flusso di fluido proveniente dall'ingresso 3, attraverso i passaggi 8d, 9b e 9c raggiunge la camera di controllo 11, e fluisce quindi verso la parte superiore della regione interna alla porzione tubolare 7a del corpo 7, attraverso l'intercapedine definita fra tale porzione tubolare 7a e l'elemento tubolare 19. Tale fluido può quindi fluire nuovamente verso il basso, attraverso l'apertura 23 e l'intercapedine definita fra l'elemento tubolare 19 ed il nucleo 18, verso il passaggio 12-13 e il passaggio di uscita 4. Il flusso di fluido che così si realizza all'interno del solenoide 15 consente una vantaggiosa riduzione della temperatura di tale solenoide.
Quando il solenoide 15 viene diseccitato, le molle 22 e 20 tendono a riportare i nuclei 21 e 18 verso le posizioni di riposo mostrate nella figura 1. Il nucleo 18 intercetta nuovamente la sede di valvola 13a, disaccoppiando la camera di controllo 11 dal passaggio d'uscita 4.
Il gruppo formato dalla membrana 8 e dall'associato guida-membrana 9 può quindi riportarsi nella posizione di chiusura delle sede di valvola principale 6.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto à ̈ stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettrovalvolare (1) comprendente - un corpo (2, 7) con un ingresso (3) ed un'uscita (4) per il fluido, e con una sede di valvola principale (6) attraverso la quale il fluido può passare dall'ingresso (3) all'uscita (4), - un otturatore principale (8,9) mobile rispetto a detta sede di valvola (6) tra una posizione di chiusura e una posizione di apertura di tale sede (6); - una camera di controllo (11) realizzata nel corpo (2, 7) e delimitata in parte dall'otturatore principale (8); - almeno un primo passaggio (8d, 9b, 9c) di comunicazione fra l'ingresso (3) e la camera di controllo 11; - almeno un secondo passaggio (12, 13) atto a porre in comunicazione la camera di controllo (11) con l'uscita (4); e - un'elettrovalvola di controllo (14) includente un solenoide di comando (15) che controlla un gruppo (17), mobile in detto solenoide (15) e comprendente un (primo) nucleo ferromagnetico (18) atto a cooperare come otturatore mobile con detto secondo passaggio (12, 13); il dispositivo (1) essendo caratterizzato dal fatto che detto gruppo mobile (17) comprende un'ulteriore o secondo nucleo ferromagnetico mobile (21) disposto in una posizione intermedia in detto solenoide (15) in adiacenza ad un'estremità del suddetto primo nucleo (18), e dal fatto che sono previsti mezzi di posizionamento (19, 20, 22) atti a mantenere il secondo nucleo mobile (21) permanentemente solidale con l'otturatore principale (8,9) e quando il solenoide (15) à ̈ inattivo, a mantenere il primo nucleo (18) nella posizione di chiusura di detto secondo passaggio (12, 13) e il secondo nucleo (21) in una posizione prefissata rispetto al primo nucleo (18) ed al solenoide (15), nella quale detti nuclei (18, 21) sono separati da un traferro (24); la disposizione essendo tale per cui l'attivazione del solenoide (15) à ̈ atta a provocare un'attrazione del primo nucleo (18) verso il secondo nucleo (21) e la liberazione di detto secondo passaggio (12, 13).
  2. 2. Dispositivo elettrovalvolare secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di posizionamento comprendono un elemento distanziatore (19) interposto fra l'otturatore principale (8,9) e detto secondo nucleo mobile (21).
  3. 3. Dispositivo elettrovalvolare secondo la rivendicazione 2, in cui l'elemento distanziatore (19) Ã ̈ permanentemente connesso con l'otturatore principale (8,9) e/o con il secondo nucleo mobile (21), e i mezzi di posizionamento comprendono primi mezzi elastici (22) tendenti a sospingere detto secondo nucleo mobile (21) verso l'otturatore principale (8,9).
  4. 4. Dispositivo elettrovalvolare secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui al secondo nucleo (21) à ̈ associato un elemento distanziatore tubolare (19) sostanzialmente amagnetico, che si estende con gioco radiale all'interno del solenoide (15) e intorno al primo nucleo (18) e che presenta almeno un'apertura (23) in prossimità del secondo nucleo (21); la disposizione essendo tale per cui quando il solenoide (15) viene attivato un flusso di fluido proveniente dall'ingresso (3) attraverso il primo passaggio (8d, 9b, 9c) raggiunge la camera di controllo (11), e fluisce quindi fra il solenoide (15) e detto elemento tubolare (19) verso il secondo nucleo (21), e poi attraverso detta almeno un'apertura (23) dell'elemento tubolare (19) fluisce fra l'elemento tubolare (19) ed il primo nucleo (18) verso detto secondo passaggio (13, 12).
  5. 5. Dispositivo elettrovalvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di posizionamento comprendono primi e secondi mezzi elastici (20, 22) tendenti a richiamare verso l'otturatore principale (8, 9) il primo e, rispettivamente, il secondo nucleo mobile (18, 21).
  6. 6. Dispositivo elettrovalvolare secondo la rivendicazione 5, in cui detti primi mezzi elastici comprendono una molla disposta nel suddetto traferro (24).
  7. 7. Dispositivo elettrovalvolare secondo una delle rivendicazioni 4 e 5, in cui detti primi mezzi elastici (20) si estendono fra una superficie di reazione (18a) del primo nucleo (18) ed una superficie di reazione (19a) di detto elemento tubolare (19).
  8. 8. Dispositivo elettrovalvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui al solenoide (15) à ̈ associato un circuito magnetico comprendente un primo ed un secondo elemento magnetico (16a, 16b) che si estendono assialmente da parti opposte entro il solenoide (15) e presentano rispettive estremità fra loro affacciate ad una distanza predeterminata, in una porzione assialmente intermedia del solenoide (15), e in cui nella condizione inattiva del solenoide (15) il primo ed il secondo nucleo (18, 21) sono fra loro affacciati in una zona assialmente ricompresa fra le estremità affacciate di detti elementi magnetici (16a, 16b), la distanza fra i nuclei (18, 21) nonché le distanza fra i nuclei (18; 21) e detti elementi magnetici (16a; 16b) essendo inferiori alla distanza fra le estremità affacciate di detti elementi magnetici (16a, 16b).
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