ITTO20130448A1 - Tubo con corpo valvola per un circuito di aria condizionata di un veicolo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“TUBO CON CORPO VALVOLA PER UN CIRCUITO DI ARIA CONDIZIONATA DI UN VEICOLO”

La presente invenzione è relativa a un tubo per un circuito di aria condizionata di un veicolo, preferibilmente di un autoveicolo, in cui al tubo viene applicato tramite saldatura un corpo, ad esempio un corpo valvola di caricamento. La valvola di caricamento può consentire ad esempio il rabbocco o caricamento di un fluido refrigerante.

Una valvola di caricamento viene generalmente realizzata tramite componenti metallici collegati a tubi metallici e sono previste lavorazioni di saldatura e filettatura che coinvolgono un numero relativamente elevato di pezzi. Recentemente sono state introdotte tubazioni in plastica sulle quali tuttavia il montaggio di componenti metallici comporta una difficoltà a mantenere nel tempo un’adeguata tenuta dalle fughe del fluido refrigerante.

E’ possibile progettare una valvola di caricamento realizzata di un materiale non metallico avente un costo di produzione ridotto ma è importante garantire la tenuta fluidica contro fughe di fluido refrigerante.

Lo scopo della presente invenzione è di realizzare un un tubo di un circuito di aria condizionata di un veicolo in grado di soddisfare almeno in parte le esigenze sopra specificate.

Lo scopo della presente invenzione viene raggiunto tramite un tubo secondo la rivendicazione 1.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano esempi di attuazione non limitativi e si riferiscono:

- Figura 1: a un tubo per un circuito di aria condizionata secondo la presente invenzione; e

- Figura 2: a una vista laterale di una valvola di riempimento montata sul tubo di figura 1;

- Figura 3: a una sezione secondo la linea III-III di figura 2;

- Figura 4: a una vista di un ulteriore corpo valvola;

- Figura 5: a una sezione longitudinali secondo la linea V-V di figura 4 con elementi asportati per chiarezza;

- Figura 6 e 7: a rispettive sezioni longitudinali di una terza forma di realizzazione della presente invenzione.

In figura 1 è illustrato con 1 nel suo insieme un tubo per un circuito di aria condizionata di un autoveicolo. Preferibilmente, il tubo 1 comprende uno strato esterno 2 comprendente un materiale plastico. Preferibilmente il materiale plastico è una poliammide 6.10. Ancor più preferibilmente la poliammide 6.10 presenta un grado riflettente alla luce laser, ad esempio è possibilie impiegare EMS Grilamid XE3959 oppure Radici Radilon 40EP25ZW.

Il tubo 1 comprende una valvola 3 per caricare un fluido refrigerante nel circuito tramite il tubo 1. La valvola 3 è normalmente chiusa e provvista di un tappo di sicurezza. La valvola 3 comprende inoltre un raccordo a T 4 realizzato di un materiale plastico e collegato rigidamente allo strato 2 tramite saldatura. La saldatura può essere vantaggiosamente o laser o realizzata tramite rotofrizione o ultrasuoni. Nel caso di saldatura laser, è preferibile che il materiale plastico del raccordo a T 4 sia trasparente alla luce laser, ad esempio il GF30 Grilamid S FE 5351, per eseguire una saldatura in trasparenza. La saldatura in trasparenza consente di realizzare cordoni di saldatura ampi in modo da garantire una miglior tenuta del raccordo a T 4 sullo strato 2.

La valvola 3 comprende inoltre un corpo cavo 5 fissato al raccordo a T 4, un otturatore a stelo 6 mobile all’interno di un foro passante 7 del corpo cavo 5 e una molla 8 che si carica quando l’otturatore a stelo 6 apre la valvola 3.

In particolare, il raccordo a T 4 comprende una porzione 9 avente una sezione trasversale ad arco di circonferenza atta a contattare lo strato 2 e collegata a quest’ultimo tramite un raggio laser o saldatura a rotofrizione, e una bugna 10 uscente in direzione radiale dalla porzione 9. La bugna 10 definisce un passaggio 11 per collegare il fluido nel tubo 1 al foro passante 7. Il passaggio 11 comprende un condotto 12 avente un asse A radiale rispetto ad un asse B della porzione tubulare 9 e una pluralità di aperture 13 disposte radialmente rispetto all’asse B per collegare fluidicamente il condotto 12 al foro passante 7. La bugna 10 comprende inoltre una porzione di testa 14 definente una guida rettilinea 15 per uno stelo S dell’otturatore 6. La guida 15 è preferibilmente un foro avente un diametro inferiore a quello del condotto 12 ed è coassiale all’asse A.

Concentricamente alla guida 15 e al condotto 12, la bugna 10 definisce una sede circolare 16 per alloggiare una porzione di collegamento tubolare 17 del corpo cavo 5. Vantaggiosamente, il corpo cavo 5 è realizzato di un materiale plastico, ad esempio una poliammide preferibilmente una PA6.10, e la porzione tubulare 17, dopo essere stata alloggiata nella sede circolare 16, viene saldata ad esempio tramite un fascio di luce laser oppure tramite rotofrizione. Preferibilmente, la base chimica del corpo cavo 5 è la stessa di quella del raccordo a T 4 in modo da agevolare la saldatura. Secondo la presente forma di realizzazione, il corpo cavo 5 viene realizzato di PA6.10 GF30 per stampaggio.

L’otturatore 6 comprende una testa 18 che, in posizione chiusa della valvola 3, contatta a tenuta di fluido uno spallamento 19 definito dal corpo cavo 5 all’interno del foro passante 7 e avente una forma preferibilmente anulare. Vantaggiosamente una dimensione massima in direzione perpendicolare all’asse A dell’apertura definita dallo spallamento 19 è inferiore rispetto alla dimensione massima nella medesima direzione della testa 18. Quando la valvola 3 è chiusa il fluido refrigerante all’interno del tubo 1 non può uscire verso l’ambiente esterno. La valvola 3 è mantenuta chiusa tramite la molla 8. La testa 18 dell’otturatore a spillo 6 comprende preferibilmente uno strato di tenuta realizzato tramite un elastomero o un plasto-elastomero. L’otturatore a spillo 6 può essere realizzato in materiale plastico oppure metallico e lo strato di tenuta può essere fissato tramite un adesivo, tramite un costampaggio diretto sulla testa 18 o in qualsiasi altro modo adatto.

Inoltre, per consentire un montaggio corretto della valvola 3, la molla 8, che preferibilmente è una molla a elica, viene montata sullo stelo S dell’otturatore 6 e successivamente una porzione di stelo S preferibilmente in rilievo rispetto alla molla 8 in posizione indeformata viene alloggiato nella guida 15. In tale condizione la guida 15 mantiene l’otturatore 6 sostanzialmente coassiale all’asse B. Successivamente il corpo cavo 5 viene montato in modo che la porzione di collegamento tubolare 17 è alloggiata nella sede 16. In tale posizione la molla 8 carica in modo predefinito l’otturatore 6 contro lo spallamento 19 e infine il corpo cavo 5 è saldato alla bugna 10.

Preferibilmente, quando è prevista una saldatura in trasparenza fra il raccordo a T 4 e lo strato 2, un raggio R dell’arco di circonferenza della sezione trasversale della porzione 9 presenta una dimensione inferiore rispetto al raggio dello strato 2. Vantaggiosamente, in relazione ai diametri esterni dello strato 2 normalmente impiegati in impianti di condizionamento di veicoli terrestri a ruote, sia da strada che fuori strada, il raggio interno della pozione 9 è inferiore al raggio esterno dello strato 2 di 0.3mm al massimo, preferibilmente di circa 0.2 mm o meno.

In questo modo, quando il raccordo a T viene predisposto per la saldatura e montato in una maschera che mantiene in posizione lo strato 2 e il raccordo a T 4 e applica una pressione fra tali componenti, viene garantita un’adesione ottimale fra lo strato 2 e la porzione 9. La saldatura laser in trasparenza viene pertanto eseguita nel modo migliore e dopo aver preformato il tubo 1 ad esempio lungo un percorso tridimensionale come illustrato in figura 1.

In uso, la pressione del fluido refrigerante addotto dal tubo 1 viene trasferita al condotto 12 e, tramite le aperture 13, mantiene l’otturatore 6 contro lo spallamento 19 in aggiunta all’azione della molla 8 cosicché la valvola 3 è chiusa.

Quando è necessario caricare l’impianto con fluido refrigerante, un apposito dispositivo (non illustrato) provoca l’arretramento verso la bugna 10 dell’otturatore 6 e lo stelo S viene guidato lungo una traiettoria rettilinea dalla guida 15. Il fluido refrigerante oltrepassa la testa 18 e, dopo aver superato le aperture 13 e il condotto 12, fluisce nel tubo 1. La pressurizzazione interna del tubo 1 e la molla 8 chiudono automaticamente l’otturatore 6 quando il dispositivo di caricamento viene scollegato dal corpo cavo 5.

La figura 4 illustra un ulteriore raccordo a T 40 comprendente una porzione 9 identica a quella del raccordo a T 4 e un corpo valvola 41 definente un unico corpo con la porzione 9 e ottenuto per stampaggio di un materiale plastico, ad esempio poliammide PA6.10. Il corpo valvola 41 definisce un foro passante 42 disposto in uso in comunicazione fluidica con l’interno del tubo 1. Il foro passante 42 comprende inoltre una porzione filettata 43 opposta alla porzione 9 nella direzione dell’asse A del foro passante 41. La porzione filettata 43 alloggia un’unità preassemblata 44 che comprende un otturatore, una molla di precarico per l’otturatore e una gabbia definente una guida per lo scorrimento dell’otturatore e una battuta anulare su cui l’otturatore definisce una tenuta di fluido in posizione di chiusura. Gli elementi sopra citati sono funzionalmente identici all’otturatore 6, alla molla 8 e allo spallamento anulare 19. La gabbia di supporto dell’unità preassemblata 44, non presente nella forma di realizzazione delle figure 2 e 3, è un elemento metallico o polimerico definente un filetto esterno accoppiantesi a tenuta di fluido con la porzione 43. Pertanto, secondo la forma di realizzazione delle figure 4 e 5, è possibile associare a un corpo valvola in materiale polimerico saldato direttamente allo strato 2 anch’esso in materiale polimerico, un’unità di otturazione 43 eventualmente realizzata con una gabbia metallica.

Secondo la forma di realizzazione delle figure 6 e 7, un corpo valvola 49 viene realizzato in modo da definire un sottosquadro interno 50 per consentire un fissaggio a scatto con una relativa unità preassemblata 51 di otturazione.

Preferibilmente, il corpo valvola 49 è collegato alla porzione 9 e viene realizzato in almeno due pezzi per realizzare in modo poco costoso il sottosquadro interno 50. Il sottosquadro interno 50 comprende preferibilmente uno spallamento 52 definente un restringimento di diametro e una scanalatura anulare 53 disposta fra lo spallamento 52 e la porzione 9. Lo spallamento 52 è radialmente in rilievo rispetto alla scanalatura anulare 53 per alloggiare opportune alette 54 flessibili dell’unità preassemblata 51 e consentire la connessione a scatto di quest’ultima con il corpo valvola 49. Alla scanalatura 53 segue, lungo la direzione assiale verso la porzione 9 (non illustrata in figura 6), una cavità avente un diametro inferiore a quello massimo della scanalatura e maggiore di quello dello spallamento 52.

In particolare, il corpo valvola 49 comprende una porzione di monte 55 alloggiante almeno una parte dell’unità preassemblata 51 e disposta fra lo spallamento 52 e la porzione 9, e una porzione di valle 56 comprendente lo spallamento 52. Le porzioni di monte e valle 55, 56 sono cave per alloggiare l’unità preassemblata 51 e consentire il flusso di fluido refrigerante quando un otturatore 58 dell’unità 51 è aperto.

Inoltre, sia la porzione di monte 55 che la porzione di valle 56 sono realizzate in modo da essere stampabili tramite stampi riutilizzabili, ad esempio metallici. A tale scopo, ciascuna porzione 55, 56 definisce una cavità passante che alloggia almeno in parte l’unità preassemblata 51 e tale cavità presenta una variazione successiva di sezione trasversale decrescente da un’estremità all’altra. In questo modo, ciascuna porzione 55, 56 è sformabile dal relativo stampo senza che siano previste anime mobili in direzione radiale interne alle rispettive cavità passanti. Se necessario, è tuttavia possibile prevedere anime mobili negli stampi per definire le superfici esterne del corpo valvola 49. Come illustrato nelle figure 6 e 7, il diametro D1 è superiore a quello minimo dello spallamento 52. Analogamente i diametri D2, D3, D4 sono progressivamente decrescenti lungo la direzione assiale.

L’unità preassemblata 51, oltre alle alette 54 e all’otturatore 58, comprende preferibilmente una struttura di supporto 59 definente una guida per l’otturatore 58 e collegata al corpo valvola 49 tramite le alette 54. Il supporto 59 definisce inoltre una battuta 60 contro la quale l’otturatore 58 viene premuto da una molla 61 per definire una condizione di chiusura della valvola stessa.

L’unità preassamblata 51 comprende inoltre una tenuta 62, ad esempio un o-ring, per evitare fughe di fluido refrigerante attraverso l’interstizio fra il supporto 59 e la parete interna del corpo valvola 49.

Secondo una forma di realizzazione preferita, le porzioni di monte e valle 55, 56 sono realizzate del medesimo materiale polimerico e sono saldate fra loro ad esempio tramite saldatura ad attrito, in particolare ad ultrasuoni o rotofrizione, e/o tramite saldatura laser. Inoltre, le porzioni di monte e valle 55, 56 comprendono rispettivi recessi 63 e risalti 64 che si accoppiano per semplificare il posizionamento relativo prima e/o durante la saldatura. Preferibilmente, i recessi 63 e risalti 64 presentano profili rastremati in modo tale da chiudere eventuali giochi radiali. Ancor più preferibilmente, i recessi 63 e i risalti 64 sono anulari.

La porzione di monte 55 può comprendere in un unico corpo definito tramite stampaggio anche la porzione 9.

I criteri di selezione dei materiali impiegati per la realizzazione del corpo valvola 49 e della porzione 9 sono uguali a quelli già discussi per le altre forme di realizzazione, con i relativi esempi.

I vantaggi del tubo 1 qui descritto e illustrato sono i seguenti.

E’ possibile realizzare un tubo aria condizionata avente una valvola di riempimento con numerosi componenti in plastica. In questo modo sono ridotti costi e pesi.

In particolare, nella forma di realizzazione delle figure 2 e 3, i componenti della valvola 3 sono ridotti e durante il montaggio non sono applicati carichi meccanici elevati come quelli richiesti quando un componente filettato viene avvitato per assicurare una tenuta contro le perdite di fluido refrigerante.

Tramite la saldatura fra corpo valvola 5 e raccordo a T 4 è garantita una perfetta tenuta a fluido.

Inoltre, quando è prevista una saldatura laser in trasparenza della porzione 9 sullo strato 2, la differenza fra il raggio R interno della porzione stessa e quello esterno dello strato 2 pone le migliori condizioni di aderenza fra questi componenti durante la saldatura.

La saldatura laser applicata alla giunzione fra porzione 9 e strato 2 consente livelli di precisione elevati nel controllo dei materiali e nella posizione della valvola 3 oltre a una dimensione molto compatta della porzione 9.

Risulta infine chiaro che al tubo 1 qui descritto e illustrato è possibile apportare modifiche o varianti senza per questo uscire dall’ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni allegate.

In particolare, il collegamento tramite saldatura laser fra un tubo e un elemento avente una porzione 9 come descritta e illustrata in precedenza, può essere eseguita anche per elementi non fluidici. Ad esempio una porzione 9 può definire un unico corpo con una bugna definente un elemento di connessione meccanico, ad esempio una staffa di fissaggio del tubo ad un telaio del veicolo.

Inoltre, le alette 54 possono essere configurate per essere flesse tramite un apposito strumento (tratteggiato nelle figure 6 e 7) per estrarre in caso di bisogno l’unità preassemblata 51 dopo il primo montaggio.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Tubo per un circuito di aria condizionata di un veicolo comprendente uno strato esterno (2) di materiale plastico, un raccordo a T (4) fissato al detto strato esterno (2), un corpo valvola (5) portato dal detto raccordo a T (4) e un otturatore (6) per chiudere il detto corpo valvola (5) e impedire che un fluido refrigerante fuoriesca dal detto tubo tramite il detto corpo valvola (5), caratterizzato dal fatto che: - il detto raccordo a T (4) è di un materiale plastico ed è saldato al detto strato esterno (2); - il detto corpo valvola (5) è di un materiale plastico ed è saldato al detto raccordo a T (4); e - Il detto otturatore (6) comprende un spillo (S) guidato linearmente dal detto raccordo a T (4) fra una posizione di chiusura e una di apertura.
2. 2. Tubo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che nella detta posizione di chiusura il detto otturatore (6) definisce una tenuta a fluido contro uno spallamento (19) del detto corpo valvola (5).
3. 3. Tubo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il detto corpo valvola (5) definisce un foro passante 7 alloggiante il detto otturatore (6).
4. 4. Tubo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto raccordo a T (4) comprende una bugna (10) definente una sede circolare (16) e dal fatto che il detto corpo valvola (5) comprende un elemento tubolare (17) alloggiato nella detta sede (16), la saldatura essendo eseguita fra il detto elemento tubolare (17) e la detta bugna (10).
5. 5. Tubo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la detta bugna (10) comprende un elemento di testa (14) definente la guida (15) per il detto otturatore (6) in un unico corpo con il detto raccordo a T (4).
6. 6. Tubo secondo una delle rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che la saldatura fra il detto elemento tubolare (17) e la detta bugna (10) è una saldatura a rotofrizione.
7. 7. Tubo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto raccordo a T (4) e il detto corpo valvola (5) comprendono una poliammide 6.10.
8. 8. Tubo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto raccordo a T (4) comprende una porzione (9) avente una sezione trasversale ad arco di circonferenza avente un raggio (R) inferiore a quello del detto strato (2), la detta porzione (9) essendo di un materiale plastico trasparente alla luce laser e il detto strato (2) essendo di un materiale plastico riflettente alla luce laser.
9. 9. Metodo di fissaggio per saldatura laser in trasparenza di un supporto (4) su uno strato esterno (2) di un tubo per un circuito di aria condizionata, in cui il detto supporto (4) comprende una porzione (9) avente una sezione trasversale ad arco di circonferenza avente un raggio (R) inferiore a quello del detto strato (2), la detta porzione (9) essendo di un materiale plastico trasparente alla luce laser e il detto strato (2) essendo di un materiale plastico riflettente alla luce laser, comprendente la fase di: - Preformare il detto strato esterno (2) lungo un percorso predefinito; - Premere la detta porzione sul detto strato (2); - Eseguire una saldatura laser in trasparenza.