ITTO941004A1

ITTO941004A1 - Condotto per l'adduzione di un fluido con attenuazione delle pulsazioni di pressione

Info

Publication number: ITTO941004A1
Application number: IT94TO001004A
Authority: IT
Inventors: Guido Forte
Original assignee: Dayco Europe Spa
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1994-12-07
Publication date: 1996-06-07
Also published as: BR9509863A; CA2206100A1; US5941283A; MX9704189A; AU4186796A; DE69512934T2; ES2138760T3; IT1267644B1; AU702952B2; EP0796408B1; ITTO941004A0; EP0796408A1; DE69512934D1; WO1996018065A1

Abstract

Condotto (1) per l'adduzione di un fluido con attenuazione delle pulsazioni di pressione nel fluido stesso, comprendente un tubo (2) esterno, almeno un tubo interno (25) alloggiato nel tubo esterno (2) e formante con esso una camera anulare (26); il tubo interno (25) è collegato ad un raccordo (19) fissato a tenute al tubo esterno (2), è provvisto di un elemento di chiusura (30) di estremità e di almeno un foro intermedio (33, 34) situato a distanze prefissate da rispettive superfici di riflessione (27, 31) definite dal raccordo (19) e dall'elemento di chiusura (30).Figura 1.

Description

D E S C R I Z I O N E

di brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad un condotto per l'adduzione di un fluido con attenuazione delle pulsazioni di pressione nel fluido stesso e particolarmente, ma non esclusivamente, ad un condotto per un circuito idraulico di un servosterzo di un veicolo .

Come è noto, negli impianti idraulici in cui il fluido operativo viene fatto circolare da un pompa, le pulsazioni di pressione generate dalla pompa stessa si trasmettono lungo i condotti e possono dare origine a rumore e vibrazioni indesiderate.

Per ridurre tali pulsazioni, sono correntemente utilizzati condotti nei quali il percorso del fluido è studiato in modo da provocare onde di pressione riflesse che interferiscono con le onde incidenti; dimensionando opportunamente le lunghezze percorse dalle onde, si possono ottenere interferenze distruttive tra le onde stesse, e quindi un sostanziale abbattimento della pulsazione ad una data frequenza.

Secondo una forma di attuazione nota, i condotti del tipo suddetto sono costituiti da un tubo esterno e da un tubo interno che si estende per una lunghezza opportunamente calcolata a partire da un raccordo di estremità e delimita pertanto, con il tubo esterno, una camera anulare. Il fluido entra attraverso il raccordo nel tubo interno e, alla sezione di sbocco di quest'ultimo, si verifica un'interferenza tra le onde di pressione in ingresso e le onde propagantisi lungo la camera anulare suddetta e riflesse dalla parete di testa della camera stessa, definita dal raccordo. Affinché si abbia interferenza distruttiva, la lunghezza della camera anulare deve essere pari ad un quarto della lunghezza d'onda delle onde di pressione.

I condotti sopra descritti sono "intonati", mediante il suddetto dimensionamento del tubo interno, ad una data frequenza; tuttavia, le pulsazioni di pressione in un circuito reale sono periodiche ma non puramente sinusoidali con una frequenza ben definita; esse sono pertanto scomponibili in una serie di componenti in frequenza, costituite da una fondamentale o prima armonica e da armoniche con frequenze pari a multipli della frequenza della fondamentale. Si pone pertanto il problema di attenuare più componenti, tipicamente le prime due o tre armoniche che presentano un'ampiezza molto maggiore rispetto alle armoniche di ordine superiore.

Ciò può essere ottenuto con l'impiego di un condotto costituito da una pluralità di condotti elementari del tipo sopra descritto, ciascuno intonato ad una rispettiva frequenza, in serie tra loro. Questa soluzione, tuttavia, comporta una lunghezza totale eccessiva del condotto, ed è pertanto inadatta ad impieghi, quale quello automobilistico, nei quali l'ingombro è un parametro critico.

Scopo della presente invenzione è la realizzazione di un condotto di adduzione di un fluido, il quale consenta di attenuare più componenti in frequenza delle pulsazioni di pressione nel fluido stesso e presenti un ingombro complessivo contenuto.

Il suddetto scopo è raggiunto dalla presente invenzione in quanto essa è relativa ad un condotto per l'adduzione di un fluido con attenuazione delle pulsazioni di pressione nel fluido stesso, del tipo comprendente un tubo esterno, almeno un tubo interno alloggiato nel detto tubo esterno e formante con esso una camera anulare, mezzi di raccordo fissati a tenuta al detto tubo esterno e supportanti un'estremità di ingresso del detto tubo interno, detti mezzi di raccordo essendo provvisti di almeno un'apertura di adduzione del detto fluido nel detto tubo interno e definendo una prima superficie di riflessione ad un'estremità assiale della detta camera anulare, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di chiusura di un'estremità opposta del detto tubo interno definenti una seconda superficie di riflessione e che il detto tubo interno è provvisto di almeno un foro intermedio situato a distanze prefissate dalla detta prima e dalla detta seconda superficie di riflessione.

Per una migliore comprensione della presente invenzione vengono descritte nel seguito alcune forme preferite di attuazione, a titolo di esempi non limitativi e con riferimento ai disegni allegati, nei quali :

la figura 1 è una sezione assiale di un primo condotto realizzato secondo i dettami della presente invenzione; la figura 2 è una sezione assiale di un secondo condotto realizzato secondo i dettami della presente invenzione; la figura 3 è una sezione assiale di un terzo condotto realizzato secondo i dettami della presente invenzione; e

la figura 4 è una sezione assiale di un quarto condotto realizzato secondo i dettami della presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, è indicato nel suo complesso con 1 un condotto per l'adduzione di un fluido ad alta pressione, particolarmente per un circuito idraulico di un servosterzo di un veicolo.

Il condotto 1 comprende un tubo esterno 2 in materiale elastomerico provvisto di una porzione di estremità 3 calzata su un raccordo 4 di ingresso e di una porzione di estremità 5 opposta calzata su un raccordo 6 di uscita. Le porzioni 3 e 5 sono bloccate sui rispettivi raccordi 4, 6 da rispettive campane esterne 7, 8 di fissaggio, di tipo noto, serrate a pressione sulle stesse. I raccordi 4, 6 sono provvisti di rispettivi fori assiali passanti, i quali definiscono rispettivamente un'apertura di ingresso 9 ed un'apertura di uscita 10 del condotto 1.

Il condotto 1 comprende inoltre un primo tubo interno 14 realizzato in PTFE e fissato ad un portagomme 15 definito da un'appendice assiale del raccordo di ingresso 4. Il primo tubo interno 14 definisce con il tubo esterno 2 una camera anulare 16 di lunghezza Li.

La camera anulare 16 è delimitata assialmente ad una propria estremità da una superficie 17 anulare del raccordo di ingresso 4, e sbocca ad una propria estremità opposta in una camera di espansione 18 compresa tra il primo tubo interno 14 ed un raccordo 19 fissato in una porzione intermedia del tubo esterno 2.

Più in particolare, il raccordo 19 è bloccato nel tubo 2 da un manicotto esterno 20 serrato sul tubo 2 stesso; sul raccordo 19, provvisto di un foro assiale 23, è fissata un'estremità 24 di un secondo tubo interno 25, anch'esso convenientemente realizzato in PTFE, il quale si estende verso il raccordo di uscita 6. Il secondo tubo interno 25 definisce con il tubo esterno 2 una seconda camera anulare 26, la quale è delimitata assialmente da una superficie 27 anulare del raccordo 19 e sbocca, ad una propria estremità opposta, in una camera di espansione 28 compresa tra il secondo tubo interno 25 e il raccordo di uscita 6.

Secondo la presente invenzione, il secondo tubo interno 25 è chiuso ad una propria estremità 29 libera da un tappo 30 presentante una superficie 31 delimitante assialmente una camera 32 interna al tubo stesso. Inoltre, il secondo tubo interno 25 presenta una pluralità di fori 33, 34 di comunicazione tra la camera interna 32 e la seconda camera anulare 26, situati a distanze prefissate dalle superfici 27 e 31.

Più in particolare, il tubo 25 presenta una coppia di primi fori 33, diametralmente opposti tra loro, posti ad una distanza L2 dalla superficie 27 del raccordo 19, ed una coppia di secondi fori 34 posti a valle dei primi fori 33, ad una distanza L3 dalla superficie 31 del tappo 30. Il tubo esterno 2 ed il secondo tubo interno 25 definiscono, nel loro complesso, un dispositivo attenuatore 36 a due frequenze di intervento, come sarà meglio chiarito nel seguito.

Le lunghezze LI, L2 ed L3 sono determinate in modo da risultare pari ad un quarto della lunghezza d'onda delle componenti in frequenza delle onde di pressione che si desidera attenuare; il calcolo può essere effettuato per via teorica, in base a note formule, ed il risultato teorico può essere corretto in base a prove sperimentali per tenere conto delle condizioni reali.

Il funzionamento del condotto 1 è il seguente.

Il fluido operativo in pressione fluisce attraverso il raccordo di ingresso 4 nel primo tubo interno 14 e sbocca nella camera di espansione 18, in cui si verifica un'attenuazione delle pulsazioni di pressione grazie all'elasticità del tubo esterno 2. Allo sbocco dal primo tubo interno 14, le onde di pressione di propagano anche lungo la prima camera anulare 16 e si riflettono contro la superficie 17 del raccordo di ingresso; pertanto, se la lunghezza LI è scelta pari ad un quarto della lunghezza d'onda di una componente in frequenza che deve essere attenuata, le onde riflesse si sommano in controfase alle onde incidenti, determinando un'attenuazione per interferenza distruttiva della suddetta componente.

Il fluido passa poi, attraverso il raccordo 19 intermedio, nel secondo tubo interno 25 e da questo, attraverso i fori 33, 34, nella seconda camera anulare. A questo punto le pulsazioni di pressione subiscono due ulteriori attenuazioni per interferenza distruttiva: la prima per effetto della riflessione delle onde di pressione che si propagano lungo la seconda camera anulare 26 contro la superficie 27 del raccordo 19, l'altra per effetto della riflessione delle onde che si propagano nella camera 32 contro la parete 31 del tappo 30. Anche in questo caso, si ottiene la somma in controfase scegliendo le lunghezze L2 ed L3 pari ad un quarto delle lunghezze d'onda delle rispettive componenti in frequenza che si desidera attenuare.

Infine, il fluido passa dalla seconda camera anulare 26 nella seconda camera di espansione 28, ove le onde di pressione sono ulteriormente attenuate per effetto dell'elasticità del tubo esterno 2, e quindi perviene al raccordo di uscita 6.

In figura 2 è illustrato un condotto 40 secondo una diversa forma di attuazione della presente invenzione.

In modo del tutto analogo al condotto 1, il condotto 40 comprende un tubo esterno 42 in materiale elastomerico provvisto di rispettivi raccordi di ingresso e di uscita 43, 44. Il condotto 40 comprende inoltre un primo tubo interno 45 fissato al raccordo 43 e definente con il tubo esterno 42 una camera anulare 46 delimitata assialmente ad un propria estremità da una superficie 41 anulare del raccordo 43.

Secondo la presente invenzione, il primo tubo interno 45 del condotto 40, convenientemente realizzato in PTFE, è chiuso ad una propria estremità 47 opposta al raccordo 43 da un elemento di raccordo 48 e presenta una pluralità di fori 49, 50 intermedi che mettono in comunicazione una camera 51 interna del tubo 45 stesso con la camera anulare 46. Più in particolare, il tubo 45 presenta una coppia di primi fori 49 diametralmente opposti tra loro, posti ad una distanza L4 dalla superficie 41 del raccordo 43, ed una coppia di secondi fori 50 posti a valle dei primi fori 49 e ad una distanza L5 da una superficie 52 di testa dell'elemento di raccordo 48. Il tubo esterno 42 ed il primo tubo interno 45 definiscono nel loro complesso un dispositivo attenuatore 53 a due frequenze di intervento, come sarà chiarito nel seguito.

L'elemento di raccordo 48 ha funzione sia di tappo per il primo tubo interno 45 che di innesto per un secondo tubo interno 54 in PTFE estendentesi verso il raccordo di uscita 44. Allo scopo, l'elemento di raccordo 48 è provvisto di un foro assiale 55 cieco comunicante con l'interno del tubo 54 e di una pluralità di fori 56 radiali che collegano la camera anulare 46 con il foro 55.

Il secondo tubo interno 54 sbocca ad una propria estremità opposta in una camera di espansione 57 comunicante con il raccordo di uscita 44 ed è vincolato a tenuta in una propria porzione intermedia al tubo esterno 42 da un otturatore 59 anulare bloccato assialmente mediante un manicotto esterno 60 forzato in senso radiale sul tubo esterno 42. L'otturatore presenta rispettive superfici frontali 64, 65 situate a distanza L6 dai fori 56 e, rispettivamente, a distanza L7 da una sezione di sbocco 66 del secondo tubo interno. L'otturatore 59 pertanto delimita assialmente la camera anulare 46 e la separa a tenuta da una seconda camera anulare 67 compresa tra la porzione terminale del secondo tubo interno 54 ed il tubo esterno 42.

Anche in questo caso, le lunghezze L4, L5, L6 ed L7 sono determinate in modo da risultare pari ad un quarto della lunghezza d'onda delle componenti in frequenza delle onde di pressione che si desidera attenuare.

Il funzionamento del condotto 40 è il seguente.

Il fluido in pressione fluisce attraverso il raccordo di ingresso 43 nel primo tubo interno 45 e

-il

passa da questo, attraverso i fori 49, 50, nella camera anulare 46. In modo del tutto analogo a quanto descritto con riferimento al tubo 25 del condotto 1, le pulsazioni di pressione subiscono due attenuazioni per interferenza distruttiva: la prima per effetto della riflessione delle onde di pressione che si propagano lungo la camera anulare 46 contro la superficie 41 del raccordo 43, l'altra per effetto della riflessione delle onde che si propagano nella camera 51 contro la parete 52 del tappo 48.

Proseguendo lungo la camera anulare 46, in corrispondenza dei fori 56 dell'elemento di raccordo si verifica un'ulteriore attenuazione per interferenza distruttiva, dovuta alla riflessione delle onde di pressione che si propagano nell'ultimo tratto della camera anulare 46 contro la superficie 64 dell'otturatore 59.

Il fluido passa quindi attraverso i fori 56, 55 dell'elemento di raccordo 48 ed entra nel secondo tubo interno 54. Allo sbocco del tubo 54 si ha un'ulteriore attenuazione per interferenza dovuta alla riflessione delle onde di pressione contro la superficie 65 dell'otturatore 59. In corrispondenza dei fori 56 si ha una terza attenuazione delle pulsazioni di pressione per interferenza distruttiva, dovuta alla riflessione delle onde di pressione che si propagano nella seconda cantera anulare 67 contro la superficie 65 dell'elemento otturatore 59.

Infine , il fluido passa nella seconda camera di espansione 57, ove le onde di pressione sono ulteriormente attenuate per effetto dell'elasticità del tubo esterno 42.

In figura 3 è illustrato un condotto 1' secondo una variante di realizzazione del condotto 1 di figura 1? il condotto 1' è pertanto descritto esclusivamente per quanto differisce dal condotto 1, utilizzando gli stessi numeri di riferimento per identificare parti uguali o corrispondenti a parti già descritte.

Il condotto 1' differisce dal condotto 1 per il fatto che il primo tubo interno 14 è provvisto di due fori 70, 71 situati rispettivamente a distanza L8 ed L9 dalla superficie 17 del raccordo di ingresso 4. Tali distanze L8, L9 corrispondono ad un quarto della lunghezza d'onda di rispettive ulteriori componenti in frequenza che si desidera attenuare; l'attenuazione è ancora ottenuta per interferenza distruttiva tra le onde incidenti e le onde che si propagano lungo la camera anulare 16 e sono riflesse dalla superficie 17. Il condotto 1' consente pertanto di attenuare cinque componenti in frequenza delle pulsazioni di pressione del fluido in ingresso, ovvero convenientemente la fondamentale e quattro ordini di armoniche, a ciascuna delle quali corrisponde una delle lunghezze Li, L2, L3, L8 ed L9.

In modo del tutto analogo, in figura 4 è illustrato un condotto 407 secondo una variante di realizzazione del condotto 40 di figura 1; il condotto 40' è pertanto descritto esclusivamente per quanto differisce dal condotto 40, utilizzando gli stessi numeri di riferimento per identificare parti uguali o corrispondenti a parti già descritte.

Il condotto 40' differisce dal condotto 40 per il fatto che il secondo tubo interno 54 è provvisto di un foro 72 comunicante con la seconda camera anulare 67 e situato ad una distanza L10 dalla superficie 65 dell 7otturatore 59. Tale distanza L10 corrisponde ad un quarto della lunghezza d'onda di un'ulteriore componente in frequenza che si desidera attenuare; l'attenuazione è ancora ottenuta per interferenza distruttiva tra le onde incidenti e le onde che si propagano lungo la camera anulare 67 e sono riflesse dalla parete 65. Il condotto 40' consente pertanto di attenuare cinque componenti in frequenza delle pulsazioni di pressione del fluido in ingresso, a ciascuna delle quali corrisponde una delle lunghezze L4, L5, L6, L7 ed L10.

Da un esame delle caratteristiche dei condotti 1, 40, 1' e 40' realizzati secondo i dettami della presente invenzione sono evidenti i vantaggi che essa consente di ottenere.

In particolare, l'impiego di un tubo interno (25 o 45) chiuso ad un'estremità e provvisto di uno o più fori intermedi situati a distanze opportunamente determinate da superfici di riflessione definite dal raccordo di ingresso del tubo e dal tappo di estremità consente di eliminare per interferenza distruttiva due diverse componenti in frequenza delle onde di pressione con un unico dispositivo avente una struttura molto compatta in senso assiale.

Risulta infine chiaro che ai condotti 1, 40, 1', 40' possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall'ambito di tutela della presente invenzione .

In particolare, il condotto può comprendere uno o più dispositivi di attenuazione 36, 53 a due frequenze di intervento, combinati tra loro e/o con altri dispositivi di attenuazione per interferenza, risonanza o espansione. Tali dispositivi 36, 53 possono comprendere un solo foro intermedio situato a distanze prefissate dalle rispettive superfici di riflessione. Infine, i tubi interni 14 e 54, rispettivamente del condotto 1' e del condotto 40', possono essere provvisti di un numero diverso di fori intermedi.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Condotto (l; 40) per l'adduzione di un fluido con attenuazione delle pulsazioni di pressione nel fluido stesso, del tipo comprendente un tubo esterno (2; 42), almeno un tubo interno (25; 45) alloggiato nel detto tubo esterno (2; 42) e formante con esso una camera anulare (26; 46), mezzi di raccordo (19; 43) fissati a tenuta al detto tubo esterno (2; 42) e supportanti un'estremità di ingresso (24) del detto tubo interno (25; 45), detti mezzi di raccordo (19; 43) essendo provvisti di almeno un'apertura (23) di adduzione del detto fluido nel detto tubo interno (25; 45) e definendo una prima superficie di riflessione (27; 41) ad un'estremità assiale della detta camera anulare (26; 46), caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di chiusura (30; 48) di un'estremità opposta del detto tubo interno (25; 45) definenti una seconda superficie di riflessione (31; 52) e che il detto tubo interno (25; 45) è provvisto di almeno un foro intermedio (33, 34; 49, 50) situato a distanze prefissate (L2, L3; L4, L5) dalla detta prima (27; 41) e dalla detta seconda superficie di riflessione (31; 52). 2.- Condotto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto tubo interno (25; 45) comprende almeno un primo foro (33; 49) disposto ad una prima distanza (L2; L4) prefissata dalla detta prima superficie di riflessione (27; 41) ed un secondo foro (34; 50) disposto ad una distanza (L3; L5) prefissata dalla detta seconda superficie di riflessione (31; 52). 3.- Condotto secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il detto tubo interno (25; 45) è realizzato in PTFE. 4.- Condotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di raccordo sono costituiti da un elemento di raccordo (19) fissato all'interno di una porzione intermedia del detto tubo esterno (2). 5.- Condotto secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il detto elemento di raccordo (19) è bloccato mediante un manicotto (20) serrato sul detto tubo esterno. 6.- Condotto secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto di comprendere un ulteriore tubo interno (14) collegato ad un raccordo di ingresso (4) del detto condotto (1), al quale è fissato il detto tubo esterno (2). 7 .- Condotto secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il detto ulteriore tubo interno (14) è realizzato in PTFE. 8 .- Condotto secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che il detto ulteriore tubo interno (14) presenta almeno un foro intermedio (70, 71). 9.- Condotto secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di raccordo sono costituiti da un raccordo di ingresso (43) del detto condotto (40), al quale è fissato il detto tubo esterno (42). 10.- condotto secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di chiusura comprendono un elemento di raccordo (48), un secondo tubo interno (54) essendo collegato al detto elemento di raccordo (48). 11.- Condotto secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il detto elemento di raccordo (48) comprende almeno un passaggio (55, 56) di collegamento tra la detta camera anulare (46) ed il detto secondo tubo interno (54). 12.- Condotto secondo una delle rivendicazioni da 9 a 11, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento anulare (59) interposto tra il detto tubo esterno (42) ed il detto secondo tubo interno (54), detto elemento anulare (59) presentando una terza superficie di riflessione (64) delimitante assialmente la detta camera anulare (46) ed una quarta superficie di riflessione (65) delimitante una seconda camera anulare (67) compresa tra una porzione terminale del detto secondo tubo interno (54) ed il detto tubo esterno (42). 13.- Condotto secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che il detto elemento anulare (59) è bloccato mediante un manicotto (60) serrato sul detto tubo esterno (42). 14.- Condotto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 13, caratterizzato dal fatto che il detto secondo tubo interno (54) è realizzato in PTFE. 15.- Condotto per l'adduzione di un fluido, sostanzialmente come descritto ed illustrato nei disegni allegati .