ITTO970498A1 - Valvola termostatica per la regolazione del flusso del liquido dei raf freddamento di motori a combustione interna. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Valvola termostatica per la regolazione del flusso del liquido di raffreddamento di motori a combustione interna"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce alle valvole-termostatiche per la regolazione del flusso del liquido di raffreddamento di motori a combustione interna, ad esempio per autoveicoli.

Più in particolare, l'invenzione riguarda una valvola termostatica del tipo comprendente un corpo che definisce un passaggio di flusso del liquido ed una sede anulare di valvola nel suddetto passaggio di flusso, ed un'unità valvolare termostatica disposta nel passaggio di flusso. L'unità valvolare termostatica include un involucro cilindrico che contiene un materiale dilatabile avente un elevato coefficiente di dilatazione termica; uno stelo di reazione sporgente da un'estremità dell'involucro e rispetto al quale dall'involucro è spostabile assialmente, a partire da una condizione contratta di riposo, per effetto della dilatazione del suddetto materiale dilatabile conseguente ad un aumento della temperatura nel suddetto passaggio di flusso; un otturatore di valvola a piattello anulare portato coassialmente dall'involucro e cooperante con la sede anulare di valvola; e mezzi elastici tendenti a trattenere l'involucro nella suddetta posizione contratta di riposo corrispondente alla chiusura dell'otturatore a piattello contro la sede di valvola.

In questo tipo di applicazione, il passaggio di flusso del liquido attraverso il corpo della valvola è ad esempio collegato da una parte al motore, e dall'altra al radiatore per il suo raffreddamento. Per la regolazione del flusso del liquido di raffreddamento del motore è necessario, allo scopo di ottenere una buona stabilizzazione del circuito (intesa come costanza della temperatura del liquido in funzione del tempo), che l'incremento della portata del liquido di raffreddamento all'inizio dell'apertura della valvola sia il più possibile graduale.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare una valvola termostatica del tipo sopra definito che consenta di soddisfare efficacemente, e in modo semplice ed economico, la suddetta esigenza, assicurando una regolazione pressoché micrometrica della portata del liquido di raffreddamento durante la fase iniziale di apertura della valvola.

Secondo l'invenzione questo scopo viene raggiunto essenzialmente grazie al fatto che la valvola termostatica secondo l'invenzione è caratterizzata dal fatto che:

- il corpo presenta una seconda sede anulare di valvola, coassiale a detta sede anulare di valvola e disposta in serie a questa rispetto al flusso del liquido attraverso il suddetto passaggio del corpo, detta seconda sede anulare di valvola essendo definita da una superficie assiale sostanzialmente conica divergente verso detta sede di valvola,

- l'involucro cilindrico dell'unità valvolare porta un secondo otturatore di valvola a piattello anulare, coassiale a detto otturatore di valvola e disposto in serie a questo rispetto al flusso del liquido attraverso detto passaggio del corpo, il bordo periferico del secondo otturatore essendo radialmente affacciato alla suddetta seconda sede di valvola.

Grazie a questa caratteristica, la valvola termostatica secondo l'invenzione permette di ottenere un incremento graduale della portata del liquido di raffreddamento del motore durante la fase iniziale di apertura della valvola, cioè a seguito della separazione fra l'otturatore di valvola principale e la relativa sede di valvola. Tale incremento graduale è determinato dal fatto che il passaggio del liquido avviene attraverso l'interstizio anulare definito fra il bordo periferico dell'otturatore di valvola secondario e la parete divergente della relativa sede anulare di valvola, e la cui ampiezza radiale cresce progressivamente durante la fase di apertura della valvola. In tal modo si ottiene un'efficace stabilizzazione del circuito di raffreddamento, nei termini chiariti in precedenza.

Secondo una forma di attuazione preferita dell'invenzione, l'involucro dell'unità valvolare termostatica presenta un codolo assiale di estremità sul quale è impegnato il secondo otturatore ed il cui bordo terminale è ribadito contro tale secondo otturatore per il suo bloccaggio. In tal modo l'applicazione del secondo otturatore all'unità valvolare è realizzabile in modo estremamente semplice ed economico.

L'invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento al disegno annesso, fornito a puro titolo di esempio non limitativo, che mostra schematicamente ed in parziale sezione assiale una valvola termostatica secondo l'invenzione, rappresentata in condizione di chiusura.

Nel disegno, con 1 è parzialmente indicato un corpo cavo, normalmente di alluminio pressofuso o anche di materia plastica stampata ad elevata resistenza, inserito nel circuito del liquido di raffreddamento del motore a combustione interna di un autoveicolo. Il corpo 1 definisce da una parte un condotto 2 normalmente collegato ad un radiatore di raffreddamento, e dalla parte opposta un condotto 3 collegato al motore. Il passaggio del liquido di raffreddamento dal condotto 3 al condotto 2 è controllato da un'unità valvolare termostatica 4 comprendente, in modo generalmente convenzionale, un involucro cilindrico 5 contenente un materiale termosensibile avente un elevato coefficiente di dilatazione termica, ad esempio un materiale ceroso atto ad espandersi rapidamente all'interno di un campo di temperature prestabilito. L'involucro 5 è accoppiato coassialmente ed in modo telescopicamente scorrevole su uno stelo 6 la cui estremità libera reagisce contro un appoggio frontale 7 formato all’interno del corpo 1.

Con 8 è indicato un otturatore di valvola principale formato da un piattello anulare montato coassialmente sull'involucro 4, al di sotto di un ingrossamento 9 di questo, ed il cui bordo periferico 10 è sagomato in modo da definire una sede perimetrale nella quale è alloggiata una guarnizione di tenuta 11. La guarnizione di tenuta 11 coopera con una prima sede anulare 12 formata, coassialmente all'involucro 5, all'interno del corpo 1.

Con 13 è indicata una molla elicoidale di compressione disposta intorno al corpo 5 e reagente da una parte contro l'otturatore principale 8, e dalla parte opposta contro un elemento a traversino 14 attraverso il quale l’involucro 5 è guidato in modo assialmente scorrevole. Le estremità dell'elemento a traversino 14 sono impegnate su una coppia di gambe interne 15 del corpo 1.

Dalla parte opposta all'otturatore a piattello 8, l'unità valvolare termostatica 5 può essere provvista di un ulteriore otturatore a piattello 16 con associata molla di spinta 17, atto a cooperare con una sede di valvola 18 del corpo 1 per controllare il passaggio del liquido di raffreddamento ad esempio attraverso un condotto di ritorno.

Secondo l'invenzione, l'unità valvolare termostatica 4 include un secondo otturatore di valvola costituito da un piattello anulare 19 disposto in serie all'otturatore di valvola 8 e portato, coassialmente a questo, dall'involucro cilindrico 5. Nel caso dell'esempio illustrato, l'involucro 5 presenta, dalla parte dello stelo di reazione 6, un codolo assiale di estremità 20, almeno in parte di forma anulare, sul quale si impegna il secondo otturatore 19. Il bordo terminale 21 del codolo 20 è ribadito contro il secondo otturatore 19, così da renderlo solidale all'involucro cilindrico 5.

Il bordo anulare periferico del secondo otturatore 19, indicato con 22, è radialmente affacciato ad una seconda sede anulare di valvola 23 del corpo 1, la quale è coassiale e disposta in serie alla sede anulare di valvola 12 rispetto al flusso del liquido di raffreddamento. La seconda sede anulare di valvola 23 è formata da una superficie assiale divergente verso la prima sede anulare di valvola 12, ad esempio di forma sostanzialmente conica.

Nella condizione di chiusura della valvola termostatica rappresentata nel disegno, in cui la guarnizione 11 del primo otturatore di valvola 8 è disposta in contatto di tenuta contro la prima sede di valvola 12, il secondo otturatore di valvola 19 è situato in corrispondenza assiale della zona della seconda sede di valvola 23 più stretta. Fra il bordo periferico 22 del secondo otturatore di valvola 19 e la seconda sede di valvola 23 sussiste in tale condizione un leggero gioco radiale, allo scopo di evitare interferenze e impuntamenti fra l'otturatore 19 e il corpo 1 nella fase iniziale di apertura e nella fase finale di chiusura della valvola.

Nella condizione di chiusura della valvola il passaggio del liquido di raffreddamento dal condotto 3 al condotto 2, cioè dal motore al radiatore, è pertanto impedito per effetto della chiusura del primo otturatore 8 contro la prima sede 12, sotto l'azione della molla 13. Quando la temperatura del liquido di raffreddamento aumenta fino a raggiungere un valore prestabilito, il materiale termosensibile contenuto nell’involucro 5 si espande rapidamente, esercitando una spinta assiale sullo stelo di reazione 6. Conseguentemente si verifica una traslazione assiale dell'involucro 5 rispetto allo stelo 6, attraverso l'elemento a traversino 14 e contro l'azione della molla 13. Durante la fase iniziale di spostamento dell'involucro 5, il primo otturatore 8 si allontana dalla prima sede di valvola 12, aprendo così il passaggio di flusso del liquido dal condotto 3 verso il condotto 2. Il flusso del liquido si produce quindi inizialmente attraverso la stretta intercapedine anulare definita fra il bordo periferico 22 del secondo otturatore 19 e la seconda sede di valvola 23. A seguito dell'ulteriore spostamento assiale dell'involucro 5, e del corrispondente spostamento del secondo otturatore di valvola 19, il passaggio anulare fra il bordo periferico 22 di questo e la seconda sede di valvola 23 si allarga progressivamente, per cui il passaggio del liquido di raffreddamento si amplia gradualmente, fino ad una condizione di massima apertura in cui il secondo otturatore di valvola 19 si dispone completamente al di sotto della seconda sede di valvola 23.

Quando la temperatura del liquido di raffreddamento diminuisce, la contrazione del materiale termosensibile dell'unità valvolare 4 permette alla molla 13 di riportare l'involucro 5, e quindi gli otturatori 8 e 19, nella condizione iniziale di richiusura della valvola.

Occorre notare che l'effetto di apertura progressiva del passaggio di flusso operato dal secondo otturatore 19 può essere facilmente regolato e adattato alle necessità specifiche di applicazione intervenendo sul profilo della superficie della seconda sede anulare di valvola 23. Ad esempio, anziché essere sostanzialmente conica come nel caso dell'esempio illustrato, la superficie della seconda sede di valvola 23 potrebbe presentare una conformazione diversa, con variazioni di ampiezza in direzione assiale più o meno accentuate, ed eventualmente anche con un tratto iniziale a larghezza costante, cioè a superficie cilindrica. Evidentemente le variazioni di profilo della seconda sede di valvola 23 consentono di realizzare corrispondenti variazioni nella curva di portata del liquido durante le fasi di apertura e richiusura della valvola.

Naturalmente i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione, così come definita nelle rivendicazioni che seguono.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola termostatica per la regolazione del flusso del liquido di raffreddamento di un motore a combustione interna, comprendente un corpo (1) definente un passaggio di flusso (2-3) del liquido ed una sede anulare di valvola (12) in detto passaggio di flusso, un'unità valvolare termostatica (4) disposta in detto passaggio di flusso ed includente un involucro cilindrico (5) che contiene un materiale dilatabile avente un elevato coefficiente di dilatazione termica ed uno stelo di reazione (6) sporgente da un'estremità dell'involucro (5) e rispetto al quale detto involucro (5) è spostabile assialmente, a partire da una condizione contratta di riposo, per effetto della dilatazione del suddetto materiale dilatabile conseguente ad un aumento di temperatura in detto passaggio di flusso, un otturatore di valvola a piattello anulare (8) portato coassialmente dall'involucro (5) e cooperante con detta sede anulare di valvola (12), e mezzi elastici (13) tendenti a trattenere detto involucro nella suddetta posizione contratta di riposo corrispondente alla chiusura di detto otturatore a piattello (8) contro detta sede di valvola (12), caratterizzata dal fatto che: il corpo (1) presenta una seconda sede anulare di valvola (23), coassiale a detta sede anulare di valvola (12) e disposta in serie a questa rispetto al flusso del liquido attraverso detto passaggio (3-2) del corpo (1), detta seconda sede anulare di valvola (23) essendo definita da una superficie assiale sostanzialmente conica divergente verso detta sede di valvola (12), - detto involucro cilindrico (5) dell'unità valvolare (4) porta un secondo otturatore di valvola a piattello anulare (19) coassiale a detto otturatore di valvola (8) e disposto in serie a questo rispetto al flusso del liquido attraverso detto passaggio (3-2) del corpo (1), il bordo periferico (22) di detto secondo otturatore (19) essendo affacciato radialmente a detta seconda sede di valvola (23).
2. 2. Valvola termostatica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto involucro (5) dell'unità valvolare termostatica (4) presenta un codolo assiale di estremità (20) sul quale è impegnato il secondo otturatore (19) ed il cui bordo terminale (21) è ribadito contro detto secondo otturatore (19) per il suo bloccaggio assiale relativamente a detto corpo (5). 3- Valvola termostatica sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.