IT201800002688A1 - Dispositivo valvolare unidirezionale - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“DISPOSITIVO VALVOLARE UNIDIREZIONALE”

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo valvolare unidirezionale.

In particolare la presente invenzione concerne un dispositivo valvolare unidirezionale di aspirazione/scarico dell’aria in compressori d’aria.

I dispositivi valvolari sono utilizzati nei compressori alternativi per consentire, durante la fase di aspirazione, l’ingresso dell’aria da comprimere all’interno del cilindro mentre, durante la fase di scarico, per far uscire dal cilindro l’aria compressa.

I dispositivi valvolari diffusi in passato nel campo tecnico dei compressori d’aria presentavano un rilevante sviluppo assiale il quale si ripercuoteva negativamente sull’ingombro complessivo della testa del compressore e quindi del compressore stesso.

I dispositivi valvolari attualmente più diffusi sono quelli di tipo a lamina elastica, in cui la lamina, sotto l’azione dell’aria, aspirata o compressa, si deforma creando una luce di passaggio per l’aria stessa in o da il cilindro del compressore.

Tali tipologie di dispositivi valvolari, sia a causa delle loro dimensioni sia per le loro caratteristiche meccaniche e/o intrinseche dei materiali utilizzati non sempre si rivelano pienamente efficaci in termini di riempimento del cilindro e anche del rumore generato.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo valvolare che sia esente dagli inconvenienti dei dispositivi secondo la tecnica nota. Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti della tecnica nota mediante un dispositivo valvolare che sia efficace e al contempo di semplice ed economica realizzazione.

Le caratteristiche tecniche della presente invenzione, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente deducibili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, in particolare dalla rivendicazione 1 e, preferibilmente, da una qualsiasi rivendicazione da esse dipendente.

I vantaggi della presente invenzione risulteranno, inoltre, maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, la quale è fatta con riferimento ai disegni allegati che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:

- la figura 1 illustra, in una vista prospettica schematica dall’alto, con parti in vista esplosa, una testa per compressori dotata di dispositivi valvolari realizzati in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 illustra la testa di figura 1 vista da differente angolazione, con parti in vista esplosa.

Con riferimento alle figure allegate, con il numero 1 di riferimento è indicata nel suo complesso una testa di supporto valvole di un compressore d’aria, non illustrato, di tipo alternativo.

A puro titolo esemplificativo la testa 1 di supporto valvole illustrata è destinata ad un compressore bicilindrico, per coprire appunto la sommità dei cilindri e regolare il flusso di aria in ingresso/uscita dagli stessi.

La testa 1 di supporto valvole comprende una pluralità di dispositivi 2 valvolari realizzati in accordo con la presente invenzione.

La testa 1 comprende altresì una pluralità di valvole 3 a lamina elastica di tipo sostanzialmente noto.

Vantaggiosamente, secondo la preferita forma realizzativa illustrata nelle allegate figure, i dispositivi 2 valvolari secondo l’invenzione sono dedicati al passaggio dell’aria compressa in uscita dal cilindro mentre le valvole 3 a lamina elastica sono utilizzate per il flusso di aria entrante nel cilindro. Come sarà meglio evidente dalla descrizione che segue, il dispositivo 2 valvolare secondo l’invenzione è del tipo unidirezionale ovvero una valvola che permette un flusso secondo un solo verso di percorrenza.

La testa 1 di supporto valvole comprende una piastra 4 di alloggiamento dei dispositivi 2 valvolari e delle valvole 3 a lamina elastica la quale piastra 4 in uso è fissata stabilmente sulla sommità dei cilindri del compressore. Come chiaramente illustrato nelle figure 2 e 1, testa 1 presenta una prima faccia 1a piana, o faccia inferiore, ed una seconda faccia 1b o faccia superiore, opposta alla faccia 1a piana, la quale faccia 1b superiore non è piana ma presenta sporgenze definite essenzialmente dai dispositivi 2 valvolari.

La faccia 1a piana è in uso rivolta verso l’interno dei cilindri.

Secondo quanto illustrato in figura 1, la testa 1 supporta una pluralità di dispositivi 2 valvolari inseriti in rispettivi alloggiamenti 5 cilindrici filettati dei quali solamente uno è visibile in figura.

Sempre con riferimento alla figura 1, il dispositivo 2 valvolare comprende un elemento 6 discoidale il quale presenta una pluralità di fori 7 di passaggio dell’aria distribuiti lungo una propria porzione 6a avente sviluppo di corona circolare.

I fori 7 ricavati nell’elemento 6 discoidale hanno vantaggiosamente forma ellittica.

In corrispondenza della citata porzione 6a avente sviluppo di corona circolare, per delimitare la stessa, l’elemento 6 discoidale presenta un bordo 8 interno ed un bordo 9 esterno, tra loro concentrici.

I bordi 8 interno e 9 esterno sono posti a rilievo rispetto alla restante superficie dell’elemento 6 discoidale.

Il dispositivo 2 valvolare comprende inoltre una lamina 10 sovrapposta all’elemento 6 discoidale per l’occlusione dei suoi citati fori 7.

La lamina 10 risulta pertanto normalmente appoggiata sull’elemento 6 discoidale.

In particolare, la lamina 10 è riscontrata in battuta dai citati bordi 8, 9 concentrici interno ed esterno dell’elemento 6 discoidale.

La lamina 10 è altresì suscettibile di sollevarsi per l’azione di spinta esercitata su di essa dall’aria fluente attraverso i citati fori 7 dell’elemento 6 discoidale.

La lamina 10 è pertanto mobile tra una configurazione abbassata, in appoggio sull’elemento 6 discoidale in corrispondenza della quale i fori 7 risultano chiusi ed è impedito il passaggio di aria, ed una configurazione sollevata, rispetto all’elemento 6 discoidale, in corrispondenza della quale circola aria attraverso i fori 7.

Come chiaramente illustrato in figura 1, il dispositivo 2 valvolare comprende una molla 11 antagonista del sollevamento della lamina 10. In altri termini, la molla 11 esercita un’azione antagonista rispetto al sollevamento della lamina 10 e, conseguentemente, all’apertura dei fori 7, così da garantirne la chiusura in assenza di un flusso d’aria determinato e sufficiente a vincere la forza elastica esercitata dalla molla 11 stessa.

La molla 11 è vantaggiosamente una molla di tipo elicoidale.

Alternativamente, secondo varianti realizzative non illustrate, la molla 11 è del tipo a tazza.

Secondo quanto illustrato in figura 1, il dispositivo 2 valvolare comprende una cupola 12 di contenimento e copertura, atta ad alloggiare al proprio interno sia la molla 11 che la lamina 10.

La cupola 12 presenta una prima porzione 13 cilindrica filettata esternamente la quale è atta ad impegnarsi in avvitamento con un citato alloggiamento 5 cilindrico filettato.

Secondo quanto illustrato in figura 2 in cui la cupola 12 è illustrata da un diverso punto di vista rispetto a quello di figura 1, essa presenta una superficie 12a cilindrica interna corrispondente alla citata prima porzione 13 cilindrica filettata.

La cupola 12 presenta una seconda porzione 14 cilindrica su una cui superficie laterale è ricavata una pluralità di prime aperture 15 di passaggio dell’aria.

Le prima e seconda porzione 13, 14 cilindrica della cupola 12 sono coassiali e presentano pertanto un asse A centrale comune.

Le prime aperture 15 sono vantaggiosamente di forma rettangolare e presentano il lato maggiore del relativo rettangolo disposto parallelo al citato asse centrale.

Interposta tra le citate prima porzione 13 cilindrica filettata esternamente e seconda porzione 14 cilindrica, la cupola 12 comprende una zona 16 di presa a conformazione esagonale atta all’impegno con un utensile di serraggio quale una comune chiave.

Con riferimento alla figura 1, la cupola 12 presenta una terza porzione 17 di sommità, emergente dalla seconda porzione 14 cilindrica e presentante seconde aperture 18 di passaggio dell’aria, delle quali solo una visibile in figura.

La citata terza porzione 17 di sommità presenta un piattello 19 di copertura configurato per indirizzare l’aria fluente attraverso le seconde aperture 18 trasversalmente rispetto all’asse A centrale.

Secondo quanto illustrato nelle allegate figure, la lamina 10 ha forma di corona circolare e presenta una pluralità di porzioni 10 radiali sporgenti. Le porzioni 10a radiali sporgenti sono deputate al mantenimento di una condizione di centraggio della lamina 10 stessa rispetto alla superficie 12a cilindrica interna della cupola 12.

In altri termini, mediante le porzioni 10a radiali sporgenti la lamina 10 si mantiene sostanzialmente centrata all’interno della superficie 12a cilindrica anche durante i suoi spostamenti assiali di allontanamento e riavvicinamento all’elemento 6 discoidale.

Inoltre, tra due porzioni 10a radiali sporgenti adiacenti sussiste uno spazio vuoto, non occupato dalla lamina 10, il quale contribuisce a definire la luce di passaggio dell’aria fuoriuscente dai fori 7 è indirizzata alle prime e seconde aperture 15, 17.

Secondo quanto illustrato in figura 2, ciascuna valvola 3 presenta una lamina 31 elastica normalmente adagiata su un opportuno supporto 32 piano.

La lamina 31 elastica è chiusa a sandwich tra il citato supporto 32 piano ed un elemento 33 curvo di riscontro.

L’elemento 33 curvo di riscontro, la lamina 31 elastica e il citato supporto 32 piano sono chiusi a pacco e inseriti, con l’interposizione di una guarnizione 34, mediante viti 35, in un’apposita cavità 36 di alloggiamento ricavata nella piastra 4.

Come illustrato in figura 1, opportune luci 37 di passaggio dell’aria sfocianti nelle cavità 36 sono realizzate sulla piastra 4.

Quando deformata per azione dell’aria, ciascuna lamina 31 elastica si flette adagiandosi sul proprio elemento 33 curvo e determinando così l’apertura della corrispondente valvola 3.

In uso, il dispositivo 2 valvolare unidirezionale secondo l’invenzione è atto a regolare il passaggio dell’aria secondo appunto un unico verso di attraversamento.

In dettaglio, ipotizzando esemplificativamente che il dispositivo 2 valvolare agisca, come detto, per regolare il passaggio dell’aria compressa in uscita dal cilindro, non illustrato, del compressore, si immagini, con riferimento alla figura 1, che aria in pressione spinga attraverso i fori 7 dell’elemento 6 discoidale.

Con la lamina 10 appoggiata sui bordi 8 interno e 9 esterno dell’elemento 6 discoidale, l’aria in pressione eserciterà pertanto la propria azione di spinta sulla lamina 10 stessa.

Contro la lamina, per mantenerla cioè in battuta contro i citati bordi 8, 9 dell’elemento 6 discoidale, agisce la forza elastica esercitata dalla molla 11 elicoidale.

Quando la pressione dell’aria raggiunge un valore determinato, la stessa aria riesce a vincere l’azione antagonista della molla 11 elicoidale riuscendo pertanto a far sollevare la lamina 10 dall’elemento 6 discoidale. La lamina 10 scorre in senso assiale, cioè secondo la direzione dell’asse A centrale, all’interno della superficie 12a cilindrica interna della cupola 12. Grazie alle proprie porzioni 10a sporgenti, che rimangono sostanzialmente a contatto con la citata superficie 12a cilindrica interna, la lamina 10 mantiene anche durante il distacco dall’elemento 6 discoidale una propria posizione centrata.

Con la lamina 10 sollevata, l’aria compressa in arrivo dai fori 7 è libera di fluire verso la seconda porzione 14 cilindrica e la terza porzione 17 di sommità per poi uscire attraverso le rispettive prime e seconde aperture 15, 18.

Non appena la lamina 10 si solleva dall’elemento 6 discoidale, l’aria fluisce sia nel foro centrale della lamina 10 stessa, sia nei sopra citati spazi vuoti tra le porzioni 10a radiali sporgenti adiacenti.

Il dispositivo valvolare secondo l’invenzione raggiunge gli scopi prefissi e consegue importanti vantaggi.

Un primo vantaggio connesso al dispositivo valvolare è dato dalla forma di corona circolare della lamina 10 che, unitamente alla presenza delle porzioni 10a radiali sporgenti, consente di massimizzare la luce di passaggio dell’aria senza rinunciare ad un corretto e sicuro posizionamento della lamina 10 stessa anche durante il suo movimento di distacco dall’elemento 6 discoidale.

Questo assicura un funzionamento regolare e costante del dispositivo 2 valvolare.

Come detto, l’aria compressa fluente attraverso la lamina 10 sollevata, si indirizza verso le seconde e terze aperture 15, 18 ricavate sulla cupola 12. La presenza di molteplici aperture, in particolare l’elevato numero di prime aperture 15 consente un corrispondente elevato frazionamento della luce complessiva di passaggio dell’aria in uscita dal dispositivo 2 valvolare.

Sperimentalmente si è potuto osservare che tale frazionamento consente di abbattere considerevolmente il rumore generato dall’aria in uscita.

Questo costituisce un ulteriore vantaggio connesso al dispositivo 2 valvolare secondo l’invenzione.

Sperimentalmente si è potuto infatti osservare che il rumore generato dall’aria in uscita da un dispositivo 2 valvolare secondo l’invenzione è inferiore a quello generato da una valvola 3 a lamina elastica di tipo noto. Inoltre, come visibile nella testa 1 di supporto valvole illustrata nelle figure allegate, i dispositivi 2 valvolari secondo l’invenzione, atti alla mandata dell’aria compressa in uscita, sono vantaggiosamente abbinati alle valvole 3 a lamina elastica utilizzate per il flusso di aria in aspirazione.

Come si è potuto verificare sperimentalmente, tale abbinamento consente vantaggiosamente una ottimale e migliore gestione dei flussi d’aria e conseguenti migliori riempimenti e svuotamenti del cilindro, con ciò procurando una maggiore efficienza funzionale del compressore.

Un altro vantaggio ancora connesso al dispositivo 2 valvolare secondo l’invenzione è connesso al fatto di poter sviluppare le prime aperture 15 di passaggio dell’aria in direzione assiale. Tale circostanza consente infatti di aumentare la luce di passaggio dell’aria compressa a prescindere dall’area occupata sulla piastra 4. Tale incremento della luce di passaggio dell’aria compressa, unitamente al frazionamento sopra descritto, produce benefici effetti sia nel raffreddamento dell’aria che nell’abbattimento del rumore generato.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo valvolare unidirezionale per compressori d’aria comprendente un elemento (6) discoidale presentante una pluralità di fori (7) di passaggio dell’aria distribuiti lungo una porzione (6a) avente sviluppo di corona circolare, una lamina (10) sovrapposta a detto elemento (6) discoidale per l’occlusione di detti fori (7), detta lamina (10) essendo suscettibile di sollevarsi per l’azione di spinta esercitata dall’aria fluente attraverso detti fori (7), una molla (11) antagonista del sollevamento di detta lamina (10), una cupola (12) di contenimento e copertura, detta cupola (12) alloggiando detta molla (11) e detta lamina (10) e presentando una pluralità di prime aperture (15) di passaggio dell’aria distribuite su una sua superficie laterale.
2. 2. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta lamina (10) ha forma di corona circolare e presenta una pluralità di porzioni (10a) radiali sporgenti, dette porzioni (10a) radiali sporgenti essendo atte al centraggio di detta lamina (10) rispetto ad una superficie (12a) cilindrica interna di detta cupola (12) di contenimento e copertura.
3. 3. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che dette porzioni (10a) radiali sporgenti di detta pluralità sono distribuite angolarmente equidistanziate lungo una circonferenza esterna di detta lamina (10).
4. 4. Dispositivo valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta cupola (12) presenta una prima porzione (13) cilindrica filettata esternamente ed una seconda porzione (14) cilindrica sulla cui superficie laterale è ricavata detta pluralità di prime aperture (15) di passaggio dell’aria.
5. 5. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta cupola (12) presenta, interposta tra dette prima porzione (13) cilindrica filettata esternamente e seconda porzione (14) cilindrica, una zona (16) di presa a conformazione esagonale atta all’impegno con un utensile di serraggio.
6. 6. Dispositivo valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che detta cupola (12) presenta una terza porzione (17) di sommità, emergente da detta seconda (14) porzione cilindrica e 5 presentante almeno una seconda apertura (18) di passaggio dell’aria.
7. 7. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta terza porzione (17) di sommità presenta un piattello (19) di copertura configurato per indirizzare l’aria fluente attraverso detta almeno una seconda apertura (18), trasversalmente rispetto ad un asse (A) 10 centrale di detta seconda porzione (14) cilindrica.
8. 8. Dispositivo valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento (6) discoidale presenta due bordi (8, 9) concentrici rispettivamente interno ed esterno, atti a riscontrare in battura detta lamina (10). 15
9. 9. Testa valvolare per compressori caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un dispositivo (2) valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
10. 10. Testa valvolare secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una valvola (3) a lamina flessibile