ITTO930182A1 - Valvola dotata di organo di oscillaziane della valvola e diaframma di isolamento. - Google Patents

Valvola dotata di organo di oscillaziane della valvola e diaframma di isolamento. Download PDF

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Description

DISCRIZIONE DEL BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE, dal titolo:
"VALVOLA DOTATA DI ORGANO DI OSCILLAZIONE DELLA VALVOLA E DIAFRAMMA DI ISOLAMENTO".
La presente invenzione si riferisce a valvole e pi? in particolare ad una valvola del tipo dotata di un organo di oscillazione della valvola ed un diaframma che isola le aperture del fluido della valvola dal dispositivo per l'operazione della valvola.
Una valvola di questo tipo viene illustrata e descritta nel brevetto U.S. n. 5.027.857. La valvola illustrata in tale brevetto ? del tipo a tre vie, comprendente una apertura per l'entrata del fluido e due aperture di uscita. L'organo della valvola oscilla fra due posizioni estreme nelle quali chiude l'una o l'altra delle aperture di uscita, l'apertura di entrata essendo costantemente aperta. L'organo della valvola ? situato all'interno di una camera formata nel corpo della valvola, le aperture della valvola aprendosi nella camera.
Un dispositivo per l'operazione della vaivola che pu? essere comandato elettricamente, oscilla l'organo della valvola fra le sue due posizioni estreme. Un diaframma flessibile all'interno della camera circonda l'organo della valvola e si estende radialmente verso l'esterno da esso, il bordo radialmente esterno del diaframma essendo serrato dal corpo della valvola. Il diaframma serve per isolare il dispositivo per l'operazione della valvola dalle aperture della valvola, in modo che tale dispositivo non viene mai in contatto con il fluido manovrato dalla valvola.
Si ? trovato che la valvola secondo il brevetto n. 5.027.857 presenta certi problemi quando ? in operazione. Tendono ad esserci fuoriuscite dalla valvola a pressioni di fluido che si intende manovrare. Pi? specificamente, il fluido tende a perdere dalla camera della valvola che alloggia l'organo della valvola, uscendo dalla apertura che ? chiusa dall?organo della valvola. Un tentativo per superare questo problema ? stato fatto aumentando la forza che viene applicata all'organo di oscillazione della valvola dal dispositivo per l'operazione della valvola. Questa soluzione comunque, ha un effetto deleterio sulla vita della valvola poich? l'organo della valvola cos? viene premuto con maggiore forza contro le sede delle v?lvole che circondano le aperture di uscita.
Non si capisce facilmente il motivo per tali fuoriuscite dalla valvola n? ? intuitivamente ovvio. Comunque, l'inventore della presente valvola migliorata ha scoperto la causa del problema. Quando la valvola viene pressurizzata con fluido sotto pressione, il diaframma gonfia o espande in una direzione esterna alle aperture della valvola. Poich? la valvola ? inclinata in ognuna delle sue posizioni estreme, la porzione del diaframma pi? vicina alla apertura di uscita aperta ? anche pi? vicina alla parete della camera della valvola opposta alla parete che contiene le aperture della valvola. Di conseguenza, la regione gonfiata del diaframma pi? vicina alla apertura di uscita aperta si impegna con la parete della camera della valvola opposta alla parete che contiene le aperture. Tale impegno del diaframma con la camera della valvola risulta in un disequilibrio delle forze sull'organo di oscillazione della valvola e sul diaframma e tale disequilibrio tende ad alzare l'organo della valvola distanziandolo dalla apertura che ? chiusa, cos? permettendo una fuoriuscita attraverso tale apertura.
?' quindi, un oggetto della presente invenzione provvedere una valvola dotata di un organo di oscillazione della valvola ed un diaframma di isolamento, del tipo illustrato in brevetto n.5.027.857 in cui l'organo della valvola e il diaframma rimangono equilibrati qualunque sia la pressione di operazione usata, e quindi non vi ? alcuna tendenza a perdere man mano che viene aumentata la pressione di operazione.
Un altro scopo della presente invenzione ? quello di provvedere una tale valvola con una vita di lavoro pi? lunga che nella valvola secondo la tecnica anteriore.
Un ulteriore scopo della invenzione ? quello di provvedere una tale valvola che richiede forze di operazione inferiori a quelle applicate all'organo della valvola in modo da far funzionare la val? vola con successo.
Ulteriori scopi e caratteristiche dell'invenzione saranno resi evidenti dalla seguente descrizione, in cui si fa riferimento ai disegni allegati.
Nei disegni:
- la figura 1 ? una vista trasversale longitudinale attraverso la valvola illustrata nel brevetto n. 5.027.857 della tecnica anteriore;
- la figura 2 ? una vista trasversale longitudinale attraverso la valvola secondo la presente invenzione, in condizione pressurizzata, l'organo della valvola essendo in una delle sue posizioni estreme ;
- la figura 3 ? una vista simile alla figura 2, l'organo della valvola essendo nell'altra delle sue posizioni estreme;
- la figura 4 ? una vista frammentaria di una valvola secondo la presente invenzione, la valvola non essendo pressurizzata;
- la figura 5 ? una vista frontale del coperchio della valvola illustrando le aperture della valvola.
La figura 1 illustra la valvola relativa al brevetto U.S. n. 5.027.857 ed ? infatti simile alla figura 1 allegata a tale brevetto. Comunque, la valvola ? illustratata non pressurizzata nella figura 1 di tale brevetto, mentre nella figura 1 dei disegni allegati alla presente invenzione la valvola viene illustrata con la pressione del fluido applicata.
La valvola della tecnica anteriore della figura 1 include un corpo di valvola 10 con un foro cilindrico 11. Un coperchio 13, formato con Lina apertura 14 di entrata del fluido sotto pressione e 'due aperture 15 e 16 di uscita ? fissato al corpo della valvola con viti 12.
Il corpo 10 e il coperchio 13 fra di ?ssi definiscono una camera 19 con la quale comunicano le aperture 14-16. Un organo 20 di oscillazione della valvola ? alloggiato nella camera 19. L'organo di oscillazione della valvola comprende un cuore 21 di materiale rigido incapsulato in un materiale 22 resiliente e gommoso. L'organo della valvola 20 ? montato girevole su un assale 23, in modo che possa oscillare fra una posizione estrema, illustrata nella figura 1, in cui chiude l'apertura di uscita 16 mentre l'apertura di uscita 15 rimane aperta, e un'altra posizione estrema in cui chiude l'apertura di uscita 15 e apre l'apertura di uscita 16.
Il dispositivo di operazione della valvola comprende un pistone 26 che scorre longitudinalmente all'interno del cilindro 11, e l'armatura 27 di di un solenoide elettrico. Un albero 24 sporge dall'organo della valvola 20 in un foro 25 allargato nel pistone 26. La cooperazione dell'albero 24 e il foro 25 trasforma il movimento longitudinale del pistone 26 in un movimento oscillante dell'organo 20 della valvola. Una molla di compressione 28 all'interno del cilindro 11 spinge il pistone 26 costantemente verso la destra nella figura 1, ed ? sotto l'influenza della molla 28 che il dispositivo di operazione pu? permettere all'organo 20 della valvola di chiudere l'apertura 16 e aprire l'apertura 15, come illustrato. Quando il solenoide viene energizzato, l'armatura 27 si sposta verso la sinistra, tirando con s? il pistone 26, contro la forza della molla 28. Questo movimento del pistone 26 viene trasmesso tramite l'albero 24 all'organo 20 della valvola, causando l'oscillazione dell'organo della valvola attorno all'assale 23 in modo da chiudere l'apertura di uscita 15 e aprire l'apertura 16.
Un diaframma 31 circonda completamente l'organo 20 della valvola, e si estende radialmente dall'organo della valvola all'interfaccia fra il corpo 10 ed il coperchio 13. L'intero bordo periferiale 32 del diaframma ? schiacciato strettamente fra il corpo ed il coperchio. Questa disposizione serve per tenere in posizione il diaframma ed inoltre serve come un sigillo di tenuta del fluido fra il corpo 10 ed il coperchio 13. Si pu? capire che il diaframma 31 serve per isolare le aperture 14-16 dal cilindro 11, che contiene il dispositivo di operazione 26, 27, in modo che il fluido manovrato dalla valvola non raggiunge il cilindro 11 o le parti del dispositivo di operazione della valvola.
Quando la valvola si trova nella condizione illustrata nella figura 1, cio? il solenoide ? disattivato, ed il fluido pressurizzato ? applicato all'apertura di entrata 14, la porzione della camera 19 al di sotto dell'organo 20 della valvola e il diaframma 31 ? riempita di fluido pressurizzato, mentre la porzione della camera 19 al di sopra dell'organo 20 della valvola e diaframma 31 ? a pressione atmosferica. La pressione del fluido permette al diaframma 31 di gonfiarsi in una direzione ascendente, e la porzione del diaframma 31 pi? vicina alla apertura di uscita 15 aperta impegna la parete 33 della camera 19. Dall'altro canto, la porzione del diaframma 31 pi? vicina alla apertutura di uscita 16 chiusa non impegna la parete 33 della camera. Il motivo per cui soltanto una porzione del diaframma impegna la parete 33 ? dovuto all'orientamento inclinato all'organo 20 della valvola che porta la porzione del diaframma 31 pi? vicina alla apertura di uscita aperta in una posizione pi? vicina alla parete 33 della camera. Poich? la porzione del diaframma 31 pi? vicina alla apertura 15 aperta ? sopportata dalla parete 33 della camera, vi ? una tendenza inattesa dell'organo della valvola di sollevarsi dalla apertura 16 della valvola chiusa, causando una fuoriuscita dalla valvola.
Si ritiene che si possa spiegare come segue il motivo per questo effetto svantaggioso. La porzione del diaframma pi? vicina all'apertura 15 di uscita aperta ? sopportata sia dalla parete 33 della camera, sia dall'organo 20 della valvola. Comunque, la porzione del diaframma 31 pi? vicina alla apertura 16 di uscita chiusa ? sopportata soltanto dall'organo 20 della valvola e non dalla parete 33. Di conseguenza, vi ? una forza di pressione del fluido superiore sulla porzione dell'organo della valvola pi? vicina all'apertura di uscita chiusa che sulla porzione dell'organo della valvola pi? vicina all'apertura di uscita aperta, e questo disequilibrio di forza tende a spingere l'organo 20 della valvola via dalla apertura 16 chiusa.
Un altro modo di analizzare il problema ? che quando il diaframma 31 ? sotto pressione e si gonfia o si estende in modo che la porzione pi? vicina all'apertura 15 aperta,viene spinta contro la parete 33 della camera, la parete applica una forza di reazione al diaframma in quella regione. Nessuna f?rza di reazione simile viene applicata alla porzione del diaframma 31 pi? vicina alla apertura 16 chiusa. Di conseguenza, vi ? un disequilibrio di forze sul diaframma, la sul lato pi? vicino alla apertura 16 chiusa, che tende ad aprire quella apertura, essendo superiore alla rimanenza delle forze sulla porzione del diaframma pi? vicina all'apertura 15 aperta.
Poich? vi ? una tendenza dell'organo 20 di oscillazione della valvola di sollevarsi dalla apertura chiusa, risultando in una perdita, la molla 28 e la forza di tiraggio del solenoide devono essere rese relativamente forti in modo da minimizzare la fuoriuscita. Pi? ? potente la forza di tiraggio richiesta dal solenoide, pi? potenza viene usato dalla valvola. Inoltre, le forze superiori del? la molla e del solenoide fanno s? che il materiale resiliente 22 venga spinto contro le sedi delle aperture di uscita 15 e 16 con una forza superiore, cos? riducendo la vita utile della valvola.
La valvola secondo la presente invenzione, illustrata nelle figure 2 e 3, risolve i problemi descritti sopra che sono presenti nella valvola della tecnica anteriore. La valvola secondo la presente invenzione ? simile alla valvola della tecnica anteriore , e comprende un corpo di valvola 38 formato con un cilindro interno. Un coperchio 40 ? fissato al corpo della valvola da quattro bulloni (non illustrati), che passato attraverso quattro fori 41 (figura 5) nel coperchio e che sono avvitati in fori filettati nel corpo della valvola.
Il coperchio 40 ? costituito con una apertura 42 di entrata per il fluido pressurizzato e due aperture 43 e 44 di uscita (figure 2-5). L'estremit? interna della apertura di uscita 44 ? circondata da una sede della valvola 46.
Tutte e tre le aperture accedono ad una camera della valvola 49 definita fra il corpo della valvola 38 ed il coperchio 40. Un organo di oscillazione della valvola 50 ? alloggiato nella camera 49, montato girevole per applicare moto oscillante ad un assale 51 che si estende perpendicolarmente rispetto alla lunghezza del cilindro 39. L'organo di oscillazione della valvola 50 comprende un cuore 52 di materiale rigido incapsulato entro un materiale 53 resiliente e gommoso.
Un diaframma 56 di materiale molle, flessibile e gommoso circonda l'organo della valvola 50 e si estende radialmente fra l'organo della valvola e il corpo della valvola. Preferibilmente, il diaframma ? formato integralmente con l'incapsulamento 53 dell'organo della valvola. Il bordo 57 radialmente esterno del diaframma 56 ? schiacciato strettamente fra il corpo della valvola 33 ed il coperchio 40. Per assicurare un serraggio stretto sul bordo del diaframma, un stretto cordone continuo (figura 5) portato dal coperchio circonda le aperture e sporge verso il corpo della valvola. In questo modo, il bordo del diaframma ? tenuto in posizione e serve anche come un sigillo fra il corpo della valvola ed il coperchio.
Il dispositivo di funzionamento per l'operazione della valvola comprende un pistone 58 che scorre longitudinalmente all'interno del cilindro 39 formato nel corpo della valvola 38. Il pistone 58 ? formato con un foro trasversale 59 che accoglie un albero rigido 60 che sporge dal cuore 52 dell'organo della valvola 50. Una molla di compressione 61 all'interno del cilindro 39, che circonda un perno 62 che sporge dal pistone 58, spinge costantemente il pistone 58 verso la destra, nella figura 2, e questo movimento viene trasmesso tramite un foro 59 ed albero 60 all'organo della valvola 50, in modo da oscillare l'organo della valvola in senso orario e permetterlo di impegnare la sede della valvola 46 e cos? chiudere l'apertura di uscita 44. L'orientamento inclinato dell'organo della valvola 50 fa s? che l'organo della valvola ? distanziato dalla sede della valvola 45 in modo da aprire l'apertura di uscita 43.
Un involucro cilindrico contenente un avvolgimento solenoide 64 all'interno del quale si estende assialmente un tubo portacuore 65, ? montato sulla estremit? del corpo della valvola 38, di fronte all'estremit? dove si trova la molla 61. Una armatura stazionaria 66 ? fissata entro l'estremit? del tubo 65 lontano dal pistone 58. Una armatura mobile 67 scorre entro il tubo 65, verso e via dalla armatura stazionaria 66. Una molla di compressione 68 ? alloggiato in un foro assiale nell'armatura mobile 67, essendo una estremit? della sede della molla contro l'armatura stazionaria 66.
Quando il solenoide 64 ? disattivato, come illustrato nella figura 3, la molla 68, che ? pi? forte della molla 61, spinge l'armatura mobile 67 ed il pistone 58 verso la sinistra, oscillando l'organo della valvola 50 in senso anti-orario attorno all'assale 51. In questo modo, l'organo della vaivola 50 viene impegnato con la sede della valvola 45, e disimpegnato dalla sede della valvola 46, in modo da chiudere l'apertura di uscita 43 ed aprire l'apertura di uscita 44. Quando il solenoide 64 viene energizzato, l'armatura mobile 67 viene attirata contro l'armatura stazionaria 66, cos? comprimendo la molla 68, e permettendo alla molla 61 di spostare il pistone 58 verso la destra (figura 2) per cui l'organo della valvola 50 viene oscillato in modo da impegnare la sede della valvola 46 e distanziarsi dalla sede della valvola 45. In questo modo, l'apertura di uscita 43 viene aperta e l'apertura di uscita 44 viene chiusa.
Quando la valvola non ? pressurizzata, il diaframma 56 ? nella sua condizione sgonfiata, come illustrato nella figura 4. Quando il fluido pr?ssurizzato viene applicato alla apertura di entrata 42, viene applicata pressione al lato dell'organo della valvola 50 ed al diaframma 56 di fronte alle aperture, cio? il lato inferiore nelle figure 2 e 3. Risulta che la pressione del fluido fa gonfiare o estendere il diaframma verso la parete 69 della camera della valvola 49, cio? la parete opposta alla parete della camera nella quale si aprono le aperture 42-44. Si pu? vedere una rilevante differenza fra la presente invenzione e la tecnica anteriore facendo un confronto fra le figure 2 e 3 e la figura 1. Si vedr? che il diaframma 56 gonfiato o esteso secondo la presente invenzione non viene in contatto con la parete 69 come nel caso del dia -framma 31 della tecnica anteriore che viene in contatto con la parete 33. Infatti, il diaframma 56 rimane disimpegnato dalla parete 69 durante tutte le pressioni di operazione della valvola.
Poich? il diaframma 56 non impegna mai la parete 69, le condizioni di disequilibrio incontrate dall'organo 20 della valvola secondo la valvola della tecnica anteriore non si verificano mai nella valvola secondo la presente invenzione. Di conseguenza, nella valvola secondo la tecnica anteriore, la tendenza dell'organo 20 della valvola di sollevarsi dalla apertura che ? chiusa, in modo da produrre perdite, non si verifica nella valvola secondo la presente invenzione. Quindi, per manovrare pressioni di fluidi comparabili, ? necessario applicare una forza inferiore fra l'organo della valvola e le sedi della valvola, in modo da chiudere le aperture, e quindi si possono utilizzare molle pi? leggere ed un solenoide meno potente. Naturalmente , un solenoide meno potente consuma meno energia. Inoltre, poich? si utilizzano una molla pi? leggera ed un solenoide meno potente, l'organo della valvola 50 non viene spinto contro le sedi della valvola 45 e 46 con una forza cos? elevata come nel caso della valvola secondo la tecnica anteriore, e quindi viene prolungata la vita dell'organo della valvola.
La valvola descritta sopra ? del tipo a tre vie. Comunque, si pu? anche applicare l'invenzione ad una valvola a due vie. La valvola descritta sopra potrebbe essere convertita in una valvola a due vie semplicemente chiudendo permanentemente una delle aperture di uscita 43 e 44. Inoltre, sebbene si ? sempre parlato della apertura 42 come apertura di entrata e delle aperture 43 e 44 come aperture di uscita, l'apertura 42 potrebbe essere una apertura di uscita e una o entrambe le aperture 43 44 potrebbero essere aperture di entrata.
L'invenzione ? stata illustrata e descritta soltanto nella realizzazione preferita e a titolo di esempio, e si potrebbero apportare molte variazioni che rientrerebbero sempre nello spirito della invenzione. Si capisce, quindi, che l'invenzione non ? limitata a qualunque forma o realizzazione specifica poich? tali limitazioni sono comprese nelle rivendicazioni che seguono.

Claims (6)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Una valvola che comprende: un corpo di valvola dotato di una camera, una pluralit? di aperture nel corpo della valvola che comunicano con la camera, almeno una delle aperture essendo predisposta per collegamento ad una fonte di fluido sotto pressione, un organo di oscillazione della valvola all'interno della valvola, tale organo di oscillazione della valvola essendo girevole per chiudere ed aprire almeno una delle aperture, un diaframma all'interno della camera che si estende fra la periferia dell'organo di oscillazione della valvola ed il corpo della valvola, il bordo del diaframma essendo fissato nel corpo della valvola, e tutte le aperture affacciate verso un lato del diaframma, mezzi di operazione per ruotare l'organo di oscillazione della v?lvola, tali mezzi di operazione impegnandosi con l'organo di oscillazione della valvola sul lato del diaframma opposto al lato di fronte alle aperture, per cui il diaframma serve per isolare le aperture dai mezzi di operazione, e il corpo della valvola ? privo di mezzi per sopportare il diaframma fra la periferia dell'organo di oscillazione della valvola ed il corpo della valvola, a tutte le pressioni di operazione della valvola.
  2. 2. Una valvola secondo la rivendicazione 1 in cui la camera ? definita parzialmente da una parete che si affaccia verso il lato del diaframma opposto al lato del diaframma che si affaccia verso le aperture, essendo la parete sufficientemente distanziata dal diaframma in modo che quando la porzione della camera fra il diaframma e le aperture viene pressurizzata, causando il gonfiamento del diaframma nella direzione della parete, la parete non viene impegnata dal diaframma.
  3. 3. Una valvola secondo la rivendicazione 1 che comprende una apertura nella camera attraverso la quale i mezzi di operazione comunicano con l'organo di oscillazione della valvola, tale apertura affacciandosi verso il lato del diaframma opposto al lato del diaframma che si affaccia verso le aperture.
  4. 4. Una valvola secondo la rivendicazione 1 che comprende un cilindro entro il corpo della valvola, ed in cui i mezzi di operazione includono un pistone scorrevole longitudinalmente all'interno del cilindro, una apertura nel corpo della valvola fra la camera ed il cilindro e mezzi che si estendono attraverso l'apertura e che rispondono al movimento longitudinale avanti e dietro del pistone per ruotare l'organo di oscillazione della valvola.
  5. Una valvola secondo la rivendicazione 1 in cui l'organo di oscillazione della valvola comprende un cuore di materiale rigido incapsulato entro uno strato esterno di materiale resiliente, il diaframma essendo integrale con, ed una estensione anulare del materiale resiliente di incapsulamento.
  6. 6. Una valvola secondo la rivendicazione 1 in cui il corpo della valvola ? dotato di una apertura di entrata e due aperture di uscita, e l'organo di oscillazione della valvola ? girevole fra una posizione estrema, in cui chiude una delle aperture di uscita e apre l'altra, ed un'altra posizione estrema, in cui apre detta prima apertura di uscita e chiude detta altra apertura di uscita.
ITTO930182 1992-03-18 1993-03-18 Valvola dotata di organo di oscillaziane della valvola e diaframma di isolamento. IT1261277B (it)

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