ITVI970014A1 - Distributore monoblocco per la regolazione automatica della pressione dell'aria in un serbatoio - Google Patents

Distributore monoblocco per la regolazione automatica della pressione dell'aria in un serbatoio Download PDF

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Description

Descrizione
Il presente trovato riguarda un distributore monoblocco, particolarmente atto ad effettuare la regolazione automatica della pressione in un serbatoio d'aria, per esempio del tipo normalmente impiegato per l'alimentazione di un impianto di distribuzione di aria compressa, secondo la parte generale della rivendicazione 1.
E' ben noto, nelle applicazioni industriali , un impianto per la produzione di aria compressa, costituito essenzialmente da un compressore a vite in bagno d'olio, da un serbatoio separatore aria/olio, da un serbatoio di accumulo dell'aria in pressione, comportante inoltre radiatori separati per il raffreddamento dell'aria e dell'olio, valvole termostatiche, valvole di non ritorno, valvole di massima pressione Cpressostati o sicurezze), valvole di minima pressione ed altri dispositivi di comando e controllo, installati sui condotti dell'impianto.
In particolare è normalmente presente, a monte del suddetto impianto, una valvola che ha lo scopo di intercettare il passaggio dell'aria dall'esterno all'interno del circuito.
Tale valvola, chiamata normalmente regolatore di aspirazione, di cui una particolare forma costruttiva viene rivendicata nelle domande di brevetto n.85.521/Α/90, VI93A000069 e VI93A000101, depositate a nome dello stesso richiedente, è applicata sulla bocca di aspirazione del compressore a vite ed ha il compita di regolare o interrompere il flusso d'aria dall'esterno in rapporto alle esigenze di funzionamento dell'impianto .
Il regolatore di aspirazione è costituito essenzialmente da un cursore dotato di moto rettilineo alternativo provocato dall’effetto di bilanciamento fra l'azione di spinta generata dell'aria in pressione prelevata dal circuito, dall'azione di spinta, in senso contrario alla precedente, generata dall'aria esterna e dall'azione di resistenza di una o più molle antagoniste.
Lo spostamento del disco metallico, costituente il cursore, rispetto alla sede fìssa, può essere di due tipi: a movimento proporzionale o a movimento completo (commutazione) .
Nel primo caso il cursore ha infinite posizioni di lavoro ed a ciascuna posizione corrisponde una ben definita sezione di passaggio del condotto di aspirazione dell'aria esterna, mentre nel secondo caso sono utilizzate solo le posizioni estreme, corrispondenti alle due situazioni limite, di totale apertura o di completa chiusura della bocca di aspirazione.
Ne deriva che nel primo caso è necessario disporre di comandi con intensità variante in continuità, mentre nel secondo caso sono utilizzabili dei comandi del tipo cosiddetto "tutto o niente", oppure comandi d'intensità variabile, purché il valore per il quale avviene la commutazione sia ragionevolmente costante (valore di riferimento ).
Allo stato attuale della tecnica il funzionamento del regolatore di aspirazione nei due diversi modi è possibile solamente realizzando dei circuiti idraulici abbastanza complessi e comprendenti valvole che controllano la pressione del fluido, valvole che regolano la portata del fluido e valvole che controllano il flusso del fluido, cioè valvole che definiscono le direzioni di priorità nel dedalo delle condutture .
Scopo del presente trovato è quello di realizzare un sistema che consenta di ottenere il medesimo risultato dei circuiti noti, ma con notevoli semplificazioni meccaniche e costruttive; esso si caratterizza per il fatto di presentarsi sotto forma di un monoblocco, di ridotte dimensioni, posto in comunicazione con la sede del regolatore di aspirazione, che viene alimentato da un unico condotto che convoglia dell'aria in pressione proveniente dal serbatoio di separazione aria/olio e, vantaggiosamente , comandato solamente mediante l'intervento di due elettrovalvole, applicate esternamente al monoblocco medesimo .
In una seconda caratteristica di novità si prevede che con il monoblocco di cui al trovato sìa possibile generare una contropressione atta a bilanciare l'azione di spinta negativa che si genera sulla meccanica della pompa a vite, durante il funzionamento proporzionale e durante il funzionamento dì messa a vuoto.
Infine, in una terza caratteristica di novità, si prevede, grazie alla particolare conformazione interna del monoblocco e dotando le due elettrovalvole esterne di un comando a scheda elettronica, la possibilità di realizzare un arresto graduale e non istantaneo del compressore, in modo da non danneggiare la meccanica della pompa a vite.
Queste ed altre caratteristiche del trovato, sia di funzionamento che costruttive, verranno di seguito descritte con l'aiuto delle tavole di disegno allegate, che ne rappresentano un esempio di realizzazione, reso a solo scopo illustrativo e non limitativo, nelle quali:
- la fig,1 (Tav.I) rappresenta uno schema generale di un impianto di produzione di aria compressa mediante un compressore a vite in bagno d'olio, comprendente il distributore monoblocco di cui al trovato; la fig.E (Tav.II) rappresenta lo schema del circuito fluodinamico realizzato all'interno del distributore monoblocco di cui al trovato; - la fig.3 (Tav.lll) rappresenta lo schema del circuito durante la -fase di avvio del compressore per la messa in stato di vuoto; la fig. (Tav.IV) rappresenta lo schema del circuito durante la fase di funzionamento a commutazione aperto/chiuso;
- la fig.5 (Tav.V) rappresenta lo schema del circuito durante la fase di funzionamento e di ritorno allo stato a vuoto del compressore; - la fig.6 (Tav.VI) rappresenta lo schema del circuito durante la fase di funzionamento proporzionale;
la fig.7 (Tav.VII) rappresenta lo schema del circuito durante la fase di arresto graduale del compressore;
la fig.8 (Tav.VIII) rappresenta una vista prospettica esterna e l'applicazione del distributore monoblocco di cui al trovato;
- la fig.9 (Tav.IX) rappresenta una vista prospettica parzialmente sezionata del regolatore di aspirazione;
- la fig.10 (Tav.X) rappresenta la vista in pianta del distributore monoblocco di cui al trovato; - la fig.11 rappresenta una vista in elevazione del distributore, secondo la direzione "X" di fig.10;
- la fig12E rappresenta una vista in elevazione del distributore, secondo la direzione "Y" di f ig.10;
- la fig.13 (Tav.XI) rappresenta una vista in sezione del distributore, effettuata secondo la linea XIII-XIII di fig.10;
- la fig.14 (Tav.XII) rappresenta una vista in sezione del distributore, effettuata secondo la linea XIV-XIV di fig.12;
- la fig.15 (Tav.XIII) rappresenta una vista sezionata del regolatore di aspirazione nella fase di arresto del compressore;
- la fig.16 rappresenta una vista sezionata del regolatore di aspirazione nella fase di funzionamento proporzionale;
- la fig.17 rappresenta una vista sezionata del regolatore di aspirazione durante la fase di funzionamento a vuoto del compressore; - la fig.18 rappresenta una vista sezionata del regolatore di aspirazione durante la fase di funzionamento commutativo.
Come visibile nella fig.1, l'impianto per la produzione di aria compressa, regolato dal distributore monoblocco 001 di cui al trovato, si compone essenzialmente di un regolatore di aspirazione 002 che intercetta l'aria esterna e la convoglia al compressore a vite in bagno d'olio 003, azionato da un motore elettrico.
La miscela del fluido in pressione olio/aria prodotto dal compressore entra in un serbatoio di separazione 004, dove avviene la separazione dell’aria dall 'olio.
L'aria in pressione va quindi a riempire il serbatoio di accumulo 005, in attesa di essere utilizzata mentre l'olio, attraversato il radiatore 006, ritorna in circolo nel compressore 003.
Il distributore monoblocco 001 di cui al trovato, alimentato dall'aria in pressione prelevata dal serbatoio separatore 004, tramite il condotto 007 e comandato dall'azione delle due elettrovalvole 00B e 009, viene applicato al corpo del regolatore di aspirazione 002 per regolarne il funzionamento, in modo proporzionale o commutativo, cioè per regolare e/o interrompere il flusso d'aria dall'esterno in funzione alle necessità dell'impianto, secondo le modalità e gli schemi di seguito illustrati.
Come rappresentato nella fig.2, il distributore monoblocco 001 di cui al trovato si compone di un corpo 1, dotato di una pluralità di cavità, entro le quali sono allocati i dispositivi atti a realizzare l'azione di distribuzione dell'aria compressa di comando, e di un dedalo di condotti che pongono in comunicazione le suddette cavità.
In dettaglio, entro al corpo 1 sono inserite due valvole a strozzatura fissa con scarico convogliato 2A e 2B, una valvola a scarico rapido 3, un valvola di comando iniezione aria 4 alla vite del compressore, una valvola a comando proporzionale 5, due valvole selettrici 6A e 6B ed un ugello calibrato 7.
Esternamente al corpo 1 sono presenti, oltre alle suddette elettrovalvole 008 e 009 ancorate sul monoblocco 001, una vite di registro di minima pressione 8, una vite di registro scarico 9 ed una valvola di non ritorno 10, ancorate sul corpo del regolatore di aspirazione 002.
Sempre con riferimento alla fig.2 vengono di seguito individuati i condotti ricavati all'interno del monoblocco 1 e che pongono in collegamento i diversi dispositivi dì comando sopra elencati.
Dall'orifizio di entrata 100, posto in collegamento, tramite il condotto esterno 007, con il serbatoio di separazione 004, arriva l'aria per il comando del distributore.
Il condotto principale 111 alimenta la valvola a scarico rapido 3 e la valvola 4 e da esso si diramano i condotti 112A e 112B, che alimentano le rispettive valvole 2A e 2B , ed i condotti 113 e 114, che alimentano, a loro volta, le corrispondenti elettrovalvole 008 e 009, dalle quali si diramano i condotti 115 e 116 che comunicano con le corrispondenti valvole 2A e 2Β.
Il condotto 116, tramite la diramazione 117, si collega pure alla valvola a scarico rapido 3 dalla quale partono il condotto 11B, collegato alla valvola 6A ed il condotto 119, munito del registro 9, attraverso l’orifizio di scarico 101.
La valvola 2B è posta in collegamento con la valvola selettrice 6B tramite il condotto 120 che, tramite la derivazione 121, si pone in collegamento con la vite di registro di minima pressione 8, attraverso l'orifizio di scarico 102 ed il condotto 119 di scarico.
Il condotto 122 pone in collegamento la valvola 2A con la valvola a comando proporzionale 5, dalla quale parte il condotto 125, che, tramite la valvola selettrice 6B , il condotto 126 e l’orifizio di scarico 103, va ad agire sul cursore 022, che intercetta e regola la bocca di aspirazione 021.
Sempre dal condotto 125 parte la diramazione 129 che, tramite la valvola selettrice 6A ed il condotto 127, entra nella valvola 9 e la diramazione 123 verso l’ugello calibrato 7.
Infine la valvola 9 è in collegamento tramite il condotto 12B, l'orifizio di scarico 109 e la valvola di non ritorno 10, con il compressore a vite 003.
Il modo di operare del distributore monoblocco di cui al trovato è diverso a seconda delle diverse fasi di lavoro e del modo di funzionare dell’impianto per la produzione dell'aria compressa:
1^ fase: dall'avviamento e fino alla messa di stato a vuoto iniziale del compressore:
2^ fase: funzionamento a pieno carico con regolazione di tipo commutativo (aperto-chiuso);
3^ fase: ritorno e funzionamento in stato a vuoto del compressore;
9^ fase: funzionamento a pieno carico con regolazione di tipo proporzionale;
5^ fase: arresto graduale del compressore.
Nella fase di avviamento del compressore, (vedi fig.3), campito del distributore monoblocco 001 è la chiusura della bocca di aspirazione 021 dell'aria esterna tramite lo spostamento del cursore 022 del regolatore di aspirazione 002, per permettere di portare in pressione l'aria nel circuito.
Durante questa fase le due elettrovalvole 00B e 009 rimangono diseccitate e quindi normalmente chiuse mentre l'aria compressa, tramite il condotto 007, che proviene dal serbatoio separatore 004, va ad alimentare le valvole, 2A,2B, 3,4, e 5, contenute nel corpo del monoblocco 1.
Inoltre, dalla valvola 2B è possibile alimentare il condotto 120 e, tramite la valvola selettrice 6B , il condotto 126 e quindi provocare lo spostamento del cursore 022 e la chiusura totale della bocca di aspirazione 021.
Nel condotto di derivazione 121, è installata una vite di registro di minima pressione B che, regolata dall'operatore, assicura un valore di mìnima pressione dell'aria nel circuito e ne permette l'eventuale evacuazione tramite il condotto 119, intercettato dalla vite di registro scarico 9, comunicante con l'esterno.
La regolazione a pieno carico di tipo commutativo, (vedi fig.4), che comporta lo spostamento totale del cursore 022 per l'apertura della bocca di aspirazione 021, si realizza eccitando le due elettrovalvole 008 e 009 le quali, tramite i condotti di scarico, rispettivamente 115 e 116, modificano la stato delle due valvole convogliatrici 2A e 2B.
La diramazione 117 impegna la valvola di scarico rapido 3, generando una contropressione rispetto al condotto principale 111.
Con tale disposizione,o1tre al condotto 122, viene isolato pure il condotto 120 e l’aria in esso contenuta, scaricandosi tramite i condotti 119 e 121, permette l’apertura del cursore 022 per l'aspirazione di nuova aria da portare a pressione.
Nella fase di funzionamento a vuoto del compressore (vedi fig.5), quando nel serbatoio di accumulo si è raggiunta la pressione di utilizzo, le due elettrovalvole 008 e 009 tornano ad essere diseccitate in modo che, come nella prima fase, l'aria, attraversa i condotti 120 e 126, con l'intervento della valvola direzionale 6B, agisce sul cursore 022 chiudendo la bocca di aspirazione 021.
Una valvolina di aspirazione 023 provvede a mantenere un'aspirazione minima di aria dall'esterno.
Inoltre, si apre la valvola di scarico rapido 3 per cui l'aria, tramite i condotti 118 e 127, comunicanti tramite la valvola direzionale 6A, va ad alimentare la valvola 4 la quale, di conseguenza, permette all’aria del condotto principale di entrata 111, tramite il condotto 12B e la valvola di ritegno 10 di ritornare al compressore 003, realizzando, in tal modo una positiva contropressione nella meccanica della pompa a vite, riducendone l'usura, le vibrazioni ed i conseguenti rumori.
Tale azionamento della valvola 3 permette inoltre, tramite i condotti 007, 111 e 119, di scaricare l'aria contenuta nel separatore aria/olio 004 verso l'ambiente esterno, mediante l'interposizione di un filtro, non rappresentato, il quale, oltre all'azione di filtraggio in modo che la suddetta aria possa ritornare nel circuito, limita i rumori.
La regolazione a pieno carico di tipo proporzionale (vedi fig.6), con il cursore 022 che si apre in funzione della quantità d'aria richiesta dal consumo, si realizza eccitando la elettrovalvola 009 mentre l'elettrovalvola 008 rimane chiusa di modo che l'aria tramite il condotto 122 entra nella valvola di comando proporzionale 5 da dove, tramite i condotti 125 e 126 e l'azione della valvola selettrice 6B, va ad azionare il suddetto cursore che regola, in modo proporzionale, l'apertura della bocca di aspirazione 021 .
La derivazione 12A va ad alimentare, tramite la valvola selettrice 6A ed il condotto 1E7, la valvola 4 la quale mantiene l'azione positiva di contropressione nella meccanica della pompa a vite, anche durante questa fase.
La diramazione 1E3 è munita dell'ugello calibrato 7 che serve a bilanciare l’azione reciproca fra la valvola proporzionale 5 e lo spostamento del cursore 022.
L'azione di arresto graduale del compressore (vedi fig.7) si realizza con l'impiego di una scheda elettronica che, contemporaneamente ed in modo graduale, diseccita (chiude) l'elettrovalvola 009 ed eccita (apre) l'elettrovai vola 008.
Con tale disposizione si realizza l'evacuazione, in modo graduale, dell'aria dal distributore monoblocco attraverso gli orifizi di scarico 101, 102, 103, 10A e tramite i corrispondenti condotti 119, 121, 126, 128, fino al completo arresto del compressore 003.
Le figg.8-14 illustrano una possibile realizzazione pratica del distributore monoblocco di cui al trovato.
Nella fig.8 è visibile il distributore monoblocco di cui al trovato 001 costituito da un elemento metallico 1, di forma sostanzialmente parallelepipeidale , applicato tramite le viti 011, al corpo del regolatore di aspirazione 002 , munito della bocca di aspirazione 021 e della flangia 024 di collegamento al compressore.
Sul corpo 1 sono visibili le elettrovalvole 008 e 009, le valvole 2B, 3,4,5 ed in condotto 007 di entrata dell'aria di comando tramite l'apertura 100.
Sul corpo 002 sono inoltre visibili le viti di regolazione 8 e 9.
Come visibile nella fig.9, il distributore monoblocco 001, di cui al trovato, si ancora al regolatore di aspirazione 002, tramite l'appoggia su una superficie piana 025, dove sono presenti gli orifizi di entrata 119, 121, 1B6 e 128, dei corrispondenti condotti 101, 10B, 103 e 104 ed i fori filettati 012 di fissaggio del suddetto monoblocco.
La parziale sezione del corpo del regolatore di aspirazione 002 permette di vedere il cursore 022, che funge da pistone, il guidapistone 026, scorrevole entro il cilindro 027 e le molle di contrasto 028 e 029.
Nelle fìgg. 10-1B vengono illustrati i dettagli costruttivi del monoblocco completo che ne evidenziano la compatezza ed il minimo ingombro.
Nelle figg.13 e 14 sono rappresentati costruttivamente, oltre ai condotti di collegamento, anche la sezione degli organi di distribuzione e controllo dell'aria, che presentano una diversa forma dei cursori e degli azionamenti, con riferimento ai diversi modi di operare dei suddetti organi.
In dettaglio, le valvole convogliatrici 2A e 2Β sono munite di cursori 2A1 e 2B1 a spola e azionate con aria.
Le valvole 3 4 e 5 sono azionate dall'aria e dalle molle di contrasto 3E, 4E e 5E e munite di cursori a spola 33 e 43 oppure di membrana 53,nonché di viti di regolazione della corsa rispettivamente 41 e 51.
Infine, nelle figg. 15-18 sono visibili quattro diverse posizioni del cursore OSE, all'interno del regolatore di aspirazione 003, corrispondenti alle quattro diverse fasi di funzionamento dell'impianto.
In particolare è da porre in evidenza l'azione di reciproco contrasto esercitata dalle due molle coassiali 028 e 029, le quali, in concorrenza con la aria di comando proveniente dal condotto 126 e l'aria esterna della bocca di aspirazione 021, provocano lo spostamento alternativo del cursore 022 entro il guidapistone 026 e quest'ultimo entro il cilindro fisso 027.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1. DISTRIBUTORE MONOBLOCCO PER LA REGOLAZIONE AUTO-MATICA DELLA PRESSIONE DELL'ARIA IN UN SERBATOIO, da installare in un circuito di produzione dell'aria compressa, detto circuito comprendente un regolatore di aspirazione (002), un compressore a vite in bagno d'olio (003), un serbatoio di separazione aria/olio (004) ed un serbatoio di accumulo (005), il distributore essendo caratterizzato dal fatto di essere realizzato in un unico monoblocco (001), costituito da un corpo metallico (1), munito di cavità atte ad accogliere due valvole a strozzatura fissa (2Α,2Β), una valvola di scarico rapido (3), una valvola di comando di iniezione dell'aria (4) alla vite del compressore, una valvola a comando proporzionale (5), due valvole selettrici (6A,6B), un ugello calibrato (7), detti dispositivi di comando, di controllo e di regolazione della portata e della pressione dell'aria risultando reciprocamente collegati da una pluralità di condotti e diramazioni (111-1E8) ricavati all'interno del suddetto corpo, il funzionamento di detto distributore monoblocco (001) essendo ottenuto tramite l'azione di due elettrovalvole (008,009) che realizzano una regolazione di tipo proporzionale o di tipo commutativo. E. DISTRIBUTORE MONOBLOCCO, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere alimentato da un unico condotto (007), tramite l'orifizio di entrata (100), che preleva l'aria compressa dal serbatoio di separazione aria/olio (004). 3. DISTRIBUTORE MONOBLOCCO, secondo le rivendicazioni 1 e E, caratterizzato dal fatto di prevedere quattro orifizi di uscita (101,102,103,104) dell'aria. 4. DISTRIBUTORE MONOBLOCCO, secondo la rivendicazione 3, caratter izzato dal fatto che attraverso gli orifizi (101, 102) i corrispondenti condotti (119,121), muniti rispettivamente della vite di registro di scarico (9) della vite di registro di minima pressione (8), comunicano con l'ambiente esterno, mediante l'interposizione di un filtro. 5. DISTRIBUTORE MONOBLOCCO, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che attraverso l'orifizio (103) il condotto (1E6) impegna lo spostamento del cursore (022) che intercetta la bocca di aspirazione (021). 6. DISTRIBUTORE MONOBLOCCO, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che attraverso l'orifizio (104 il condotto (128), munito della valvola di non ritorno (10) genera una contropressione atta a bilanciare l'azione di spinta negativa che si genera sulla meccanica della pompa a vite (003) durante il funzionamento di tipo proporzionale e durante il funzionamento di messa a vuoto. 7. DISTRIBUTORE MONOBLOCCO, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto dì prevedere l'impiego di una scheda elettronica per il comando delle elettrovalvole (008,009).
IT97VI000014A 1997-01-28 1997-01-28 Distributore monoblocco per la regolazione automatica della pressione dell'aria in un serbatoio IT1292941B1 (it)

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