IT8346844A1 - DIRECT ACTING PRESSURE LIMITING VALVE. - Google Patents

Description

D E S C R I Z IO N E DESCRIPTION

di Brevetto di Invenzione Industriale per il trovato dal titolo: "VALVOLA DI LIMITAZIONE DELLA PRESSIONE A COMANDO DIRETTO" of Industrial Invention Patent for the invention entitled: "DIRECT OPERATED PRESSURE LIMITING VALVE"

R I A S S U N T 0 R I A S S U N T 0

La valvola di limitazione della pressione ? provvista di una sfera di chiusura spinta da una molla dentro ad un corpo valvolare, e di un perno di guida per la molla. Il perno di guida della molla preme la sfera contro la sede valvolare, e tra di esso e la sfera sono interposte almeno tre sfere di smorzamento aventi lo stesso diametro, e poste ad occupare lo spazio interno della valvola con poco gioco. La porzione esterna della superficie attiva del perno di guida della molla, sulla quale si adagiano le sfere di smorzamento, ? posta in avanti rispetto all'apertura della valvola, e sporge rispetto alla zona interna della stessa superficie. La superficie pu? avere una forma a calotta sferica o a tronco di cono. The pressure relief valve? provided with a closing ball pushed by a spring inside a valve body, and with a guide pin for the spring. The guide pin of the spring presses the ball against the valve seat, and between it and the ball are interposed at least three damping balls having the same diameter, and placed to occupy the internal space of the valve with little play. The outer portion of the active surface of the spring guide pin, on which the damping balls rest,? placed forward with respect to the valve opening, and protrudes with respect to the internal area of the same surface. The surface can? have a spherical or truncated cone shape.

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

Il trovato concerne una valvola di limitazione della pressione a comando diretto dotata di una sfera di chiusura spinta da una molla, e di un perno di guida della molla che spinge la sfera sulla sede della valvola, e nella quale tra il perno di guida della molla e la sfera di chiusura sono interposte almeno tre sfere di smorzamento dello stesso diametro, che con poco gioco occupano lo spazio interno del corpo della valvola. The invention relates to a directly operated pressure relief valve equipped with a closing ball pushed by a spring, and with a spring guide pin which pushes the ball onto the valve seat, and in which between the spring guide pin and the closing ball are interposed at least three damping balls of the same diameter, which with little play occupy the internal space of the valve body.

Valvole di limitazione della pressione vengono utilizzate negli impianti o sistemi pneumatici o idraulici. Per mezzo di esse ? possibile evitare che una pressione prestabilita possa essere oltrepassata. La sfera, spinta da una molla verso la posizione di chiusura, si solleva dalla sede valvolare al superamento della pressione data, cosicch? il mezzo di pressione pu? passare nello spazio chiuso dalla sfera. Nelle valvole di limitazione della pressione conosciute sussiste per? il pericolo che possano aver luogo delle oscillazioni, con sviluppo di forte rumore che si trasmette all'esterno. Queste oscillazioni poi possono comportare il danneggiamento dei bordi dell'alesaggio, e quindi un cattivo funzionamento della valvola. Pressure relief valves are used in pneumatic or hydraulic systems or systems. By means of them? It is possible to prevent a predetermined pressure from being exceeded. The ball, pushed by a spring towards the closed position, lifts from the valve seat when the given pressure is exceeded, so that? the pressure medium can? pass into the space closed by the sphere. In known pressure relief valves, this exists for? the danger that oscillations may take place, with the development of strong noise that is transmitted to the outside. These oscillations can then cause damage to the edges of the bore, and therefore a malfunction of the valve.

Per questo motivo, nel DE-AS 2826 643 ? stata proposta una valvola nel cui corpo, tra il perno guida della molla e la sfera, si trovano almeno tre sfere di smorzamento dello stesso diametro. Queste sfere hanno poco gioco nello spazio interno del corpo della valvola, ed impediscono, in modo semplice, le oscillazioni sia assiali che radiali della sfera di chiusura. Ci? viene ottenuto, da un lato, per mezzo della centratura della sfera di chiusura e, dall'altro lato, a causa dell'attrito delle sfere di smorzamento sulle pareti interne del corpo della valvola. Compare soprattutto una componente radiale della forza di spinta sulle tre sfere di smorzamento che si appoggiano sul corpo della valvola. L'attrito provocato comporta lo smorzamento dei movimenti della sfera di chiusura. For this reason, in the DE-AS 2826 643? A valve has been proposed in whose body, between the guide pin of the spring and the ball, there are at least three damping balls of the same diameter. These balls have little play in the internal space of the valve body, and prevent, in a simple way, both axial and radial oscillations of the closing ball. There? it is obtained, on the one hand, by means of the centering of the closing ball and, on the other hand, by the friction of the damping balls on the internal walls of the valve body. Above all, a radial component of the thrust force appears on the three damping balls which rest on the valve body. The friction caused causes the damping of the movements of the closing ball.

Si ? per? riscontrato che questa valvola di limitazione di pressione presenta un'isteresi relativamente alta che aumenta con l'aumentare della pressione. Oltre a ci?, la pressione non risulta conforme alla deformazione o tensione della molla. La causa di questo particolare svantaggio sta nel-1'aumentata frizione contro le pareti da parte delle sfere di smorzamento. Aprendo la valvola di limitazione della pressione la pressione si riduce gradualmente fino a quando la sfera di chiusura non chiude di nuovo l?apertura per mezzo della forza della molla. In questo modo la pressione cala troppo velocemente nel rispettivo sistema o impianto. Yup ? for? found that this pressure relief valve has a relatively high hysteresis which increases with increasing pressure. In addition to this, the pressure does not conform to the deformation or tension of the spring. The cause of this particular disadvantage is the increased friction against the walls by the damping balls. By opening the pressure relief valve, the pressure is gradually reduced until the closing ball closes the opening again by means of the force of the spring. This causes the pressure to drop too quickly in the respective system or plant.

Il trovato in oggetto ha lo scopo di realizzare una valvola di limitazione della pressione del tipo sopra indicato nella quale, conservando tutti i vantaggi sopraddetti, l'isteresi viene eliminata completamente e la pressione The object of the present invention is to provide a pressure limiting valve of the type indicated above in which, while retaining all the aforementioned advantages, the hysteresis is completely eliminated and the pressure

conforme allo sviluppo della molla. Detto scopo viene raggiunto per mezzo delle parti descritte nella rivendicazione 1. Nelle valvole di limitazione di pressione conosciute la superficie di appoggio del perno di guida della molla per la sfera di chiusura era piana e ortogonale all'asse del corpo della valvola. A causa di questo appoggio e del suo comportamento, sulle tre sfere di smorzamento si venivano ad avere delle forze di espansione relativamente alte dovute alla molla, che venivano trasmesse sulle pareti del corpo della valvola. Da ci? ne consegue che ora la superficie di azione, costituita dalla superficie di appoggio del perno di guida della molla, secondo il trovato non ? pi? uguale a prima,ma piuttosto il suo sviluppo esterno ? posto a sbalzo rispetto alla porzione interna della superficie di azione, quindi le forze di espansione radiali della molla diminuiscono, e pertanto possono anche essere variate a seconda della curvatura della superficie di azione. Le diminuite forze di espansione causano una diminuzione dell'attrito, perci? l'isteresi viene diminuita notevolmente, e quindi la distribuzione della pressione sar? lineare rispetto allo sviluppo della molla. in accordance with the development of the spring. Said object is achieved by means of the parts described in claim 1. In known pressure relief valves, the bearing surface of the guide pin of the spring for the closing ball was flat and perpendicular to the axis of the valve body. Due to this support and its behavior, relatively high expansion forces due to the spring were generated on the three damping balls, which were transmitted on the walls of the valve body. From there? it follows that now the surface of action, constituted by the bearing surface of the guide pin of the spring, according to the invention is not? pi? the same as before, but rather its external development? cantilevered with respect to the internal portion of the action surface, therefore the radial expansion forces of the spring decrease, and therefore can also be varied according to the curvature of the action surface. The decreased expansion forces cause a decrease in friction, so? the hysteresis is significantly decreased, and therefore the pressure distribution will be? linear with respect to the development of the spring.

In un ulteriore sviluppo del trovato si pu? prevedere che la superficie di azione possa avere una forma a cupola o a calotta sferica. In a further development of the invention it is possible to provide that the action surface may have a dome or spherical cap shape.

E1 possibile anche prevedere un raggio estremo della superficie di azione pi? ridotto, detto raggio estremo potendo corrispondere al raggio della sfera di chiusura e al diametro di una sfera di smorzamento. Con un raggio di.questo genere non si hanno pi? componenti orizzontali di espansione dovute alla forza della molla. It is also possible to predict an extreme radius of the action surface pi? reduced, said extreme radius being able to correspond to the radius of the closing sphere and to the diameter of a damping sphere. With a radius of this kind you no longer have? horizontal expansion components due to the force of the spring.

Un'ulteriore realizzazione del trovato consiste nel fatto che la superficie di azione ? a forma di tronco di cono. A further embodiment of the invention consists in the fact that the action surface? in the shape of a truncated cone.

Questo tronco di cono ? definito dalla rotazione della tangente passante sulle sfere di smorzamento nel punto di contatto, attorno all?asse della valvola. Per una semplice corsa verticale in direzione dell'asse questa soluzione a tronco di cono ? identica a quella con calotta sferica. Purtroppo per? per una apertura obliqua della sfera di chiusura nel caso del cono cambiano in modo notevole le forze di espansione della molla, ci? essendo dovuto alla forma del cono, anche se lo stesso ? chiuso da una calotta. Per aperture molto piccole per?, come ad esempio le valvole in questione che sono valvole pilotate, si pu? usare un cono con calotta senza nessun problema. This truncated cone? defined by the rotation of the tangent passing through the damping balls at the point of contact, around the valve axis. For a simple vertical stroke in the direction of the axis this truncated cone solution? identical to the one with spherical cap. Unfortunately for? for an oblique opening of the closing sphere in the case of the cone, the expansion forces of the spring change significantly, ci? being due to the shape of the cone, even if the same? closed by a cap. For very small openings however, such as the valves in question which are piloted valves, one can? use a cone with a cap without any problem.

Qui di seguito il trovato viene illustrato pi? dettagliatamente con riferimento alle allegate figure dove: Below the finding is illustrated more? in detail with reference to the attached figures where:

la FIG. 1 ? uno spaccato longitudinale della valvola di limitazione della pressione secondo il trovato, ottenuto conformemente alla sezione I-I di FIG. 2. FIG. 1? a longitudinal section through the pressure limiting valve according to the invention, obtained in accordance with section I-I of FIG. 2.

La FIG. 2 ? una sezione trasversale della valvola di limitazione della pressione mostrata in FIG. 1 (operata al livello delle sfere di smorzamento). FIG. 2 ? a cross section of the pressure relief valve shown in FIG. 1 (operated at the level of the damping balls).

La valvola di limitazione della pressione, montata su un organo del rispettivo impianto, comprende un vero e proprio corpo di valvola (1) (rappresentato solo in parte) che su un lato presenta l'apertura valvolare (2) dove agisce la pressione da controllare. Sull "-altro lato del corpo valvolare (1) si trova un'apertura di scarico, non rappresentata, per il passaggio del fluido di pressione. Il passaggio verso questo foro o apertura di scarico della pressione viene reso disponibile in modo semplice per mezzo di un alesaggio centrale (3) operato all'interno di un perno di guida (4) della molla. Il perno di guida (4) della molla presenta un ingrossamento esterno (5) che ? dotato di una faccia attiva (10) che funge da superficie di appoggio per tre o pi? sfere di smorzamento (6). The pressure limiting valve, mounted on a member of the respective system, comprises a real valve body (1) (shown only in part) which on one side has the valve opening (2) where the pressure to be controlled acts . On the other side of the valve body (1) there is an outlet opening, not shown, for the passage of the pressure medium. The passage to this pressure relief hole or opening is made available simply by means of a central bore (3) operated inside a guide pin (4) of the spring. The guide pin (4) of the spring has an external swelling (5) which is equipped with an active face (10) which acts as a bearing surface for three or more damping balls (6).

L'apertura (2), che ? rivolta verso il lato pressione, ? chiusa da una sfera di chiusura (7), normalmente chiusa. Una molla (8) produce lo sforzo a ci? necessario in quanto essa da un lato preme contro la parte posteriore dell'ingrossamento (5) e, sull'altro lato, agisce su una corris pondente parete interna del corpo valvolare (1). The opening (2), what? facing the pressure side,? closed by a closing ball (7), normally closed. A spring (8) produces the effort to ci? necessary as it presses on one side against the rear part of the enlargement (5) and, on the other side, acts on a corresponding internal wall of the valve body (1).

Le tre sfere di smorzamento (6) giacciono in un piano che ? ortogonale all'asse dell'apertura (2). Esse presentano lo stesso diametro, si trovano allo stesso livello, ed hanno poca libert? di movimento all'interno del corpo valvolare (1). Le sfere di smorzamento (6) poggiano sulla calotta superiore della sfera di chiusura {7). The three damping spheres (6) lie in a plane which? orthogonal to the axis of the opening (2). Do they have the same diameter, are at the same level, and have little freedom? of movement inside the valve body (1). The damping balls (6) rest on the upper cap of the closing ball {7).

La valvola limitatrice di pressione funziona nel modo seguente: se nel sistema o rispettivo impianto la pressione prestabilita non aumenta, e cio? se nell'apertura (2) della valvola non viene superato un certo valore di pressione,la sfera di chiusura (7) chiude il passaggio per mezzo della forza di pressione della molla (8). Se detta pressione viene superata, la forza risultante della pressione che agisce sulla sfera di chiusura aumenter?, quindi vincer? la forza della molla allontanando la sfera (7) dall'apertura. In questo modo il mezzo o fluido di pressione potr? entrare, attraverso l'alesatura centrale (3), nel perno di guida (4) della molla per poi raggiungere il foro di uscita del corpo della valvola. Le tre sfere di smorzamento (6) agiscono quindi sia da elementi ammortizzatori che da elementi centratori per la sfera di chiusura (7). Infatti esse mantengono la sfera (7) lungo l'asse di simmetria del trovato e smorzano i movimenti di apertura grazie all'aumento dell'attrito che si viene ad avere tra le sfere di smorzamento e le pareti interne del corpo valvolare (1). The pressure relief valve works as follows: if the preset pressure does not increase in the system or respective plant, what is it? if a certain pressure value is not exceeded in the opening (2) of the valve, the closing ball (7) closes the passage by means of the pressure force of the spring (8). If this pressure is exceeded, the resultant force of the pressure acting on the closing ball will increase, therefore it will win. the force of the spring by moving the ball (7) away from the opening. In this way the medium or fluid of pressure will be able? enter, through the central bore (3), into the guide pin (4) of the spring and then reach the outlet hole of the valve body. The three damping balls (6) therefore act as both shock absorbing elements and centering elements for the closing ball (7). In fact, they keep the ball (7) along the symmetry axis of the invention and dampen the opening movements thanks to the increase in the friction that occurs between the damping balls and the internal walls of the valve body (1).

Nella valvola di limitazione nota la faccia attiva del perno di guida (4) della molla, e cio? la superficie piana di appoggio per le sfere di smorzamento (6), ? disposta ortogo nalmente rispetto all'asse centrale. In FIG. 1 questa disposizione ? segnata con la linea tratteggiata (9). In pi? questa valvola di differenzia da quelle note per il fatto che la superficie attiva (10), posta di fronte all'apertura (2) della valvola, ? costituita in modo tale che il suo sviluppo esterno (11) ? sporgente rispetto all'apertura valvolare (2) prevista nel corpo valvolare (1), ed ? posto a sbalzo rispetto alla porzione centrale della stessa superficie (10). Questo si pu? ottenere se la superficie (IO), come ? mostrato in FIG, 1, ? conformata come una calotta sferica o cupola. Questa forma a calotta provoca, a seconda del suo raggio, la riduzione delle forze orizzontali di spostamento delle sfere di smorzamento (6). Questo viene spiegato per mezzo del diagramma delle forze rappresentato in FIG. 1. In the limiting valve, the active face of the guide pin (4) of the spring is known, i.e. the flat support surface for the damping balls (6),? arranged orthogonally with respect to the central axis. In FIG. 1 this provision? marked with the dotted line (9). In addition? this valve differs from the known ones in that the active surface (10), placed in front of the opening (2) of the valve,? constituted in such a way that its external development (11)? protruding with respect to the valve opening (2) provided in the valve body (1), and d? cantilevered with respect to the central portion of the same surface (10). This can be done? get if the surface (I), how? shown in FIG, 1,? shaped like a spherical cap or dome. This cap shape causes, depending on its radius, the reduction of the horizontal displacement forces of the damping balls (6). This is explained by means of the force diagram shown in FIG. 1.

Una forza di apertura verticale (Fv), rappresentata con la freccia (12), si suddivide in tre forze (Fk). Le forze (Fk) sono le forze che si trasmettono dal centro della sfera di chiusura (7) al centro di ogni sfera di smorzamento (6). A vertical opening force (Fv), represented by the arrow (12), is divided into three forces (Fk). Forces (Fk) are the forces that are transmitted from the center of the closing sphere (7) to the center of each damping sphere (6).

Le forze (Fk) sono rappresentate dalle linee vettoriali (13) e (14'), dove (141) ? riportata per la chiusura del triangolo delle forze mediante spostamento parallelo della linea (14). La forza (Fk) viene trasmessa sulla superficie (10) del perno di guida della molla e sulla parete di attrito. The forces (Fk) are represented by the vector lines (13) and (14 '), where (141)? reported for the closure of the triangle of forces by parallel displacement of the line (14). The force (Fk) is transmitted to the surface (10) of the spring guide pin and to the friction wall.

Per la costruzione di un triangolo di forze la linea (13) viene riportata come (13') nel centro (M1) della sfera (6). For the construction of a triangle of forces the line (13) is shown as (13 ') in the center (M1) of the sphere (6).

Le suddivisioni delle forze della valvola di limitazione della pressione vengono raffrontate con lo stato della tecnica. Secondo la tecnica anteriore nota il punto di contatto tra la sfera di smorzamento (6) e la superficie attiva (9) si ha in (Bo). In questo modo la forza (Fk) si suddivide nella forza orizzontale (Fh), rappresentata in figura dalla linea tratteggiata (15). La parte verticale della forza (Fk) passer?, appunto verticalmente, attraverso il punto di contatto (Bo) ed ? rappresentata dalla linea tratteggiata (16). Nell'esempio rappresentato la componente orizzontale (Fh) ? costituita dal 36% della forza di apertura (Fv). The force divisions of the pressure relief valve are compared with the state of the art. According to the prior art, the point of contact between the damping sphere (6) and the active surface (9) is found in (Bo). In this way the force (Fk) is divided into the horizontal force (Fh), represented in the figure by the dashed line (15). The vertical part of the force (Fk) will pass, precisely vertically, through the contact point (Bo) and d? represented by the dotted line (16). In the example shown, the horizontal component (Fh)? constituted by 36% of the opening force (Fv).

Secondo l'esempio qui rappresentato la superficie a calotta sferica (10) ha il raggio rappresentato dalla linea (17). Il punto di contatto della sfera di smorzamento (6) con la superficie (10) ? nel punto (BT). Attraverso lo scorrimento parallelo della linea (17) verso'il punto interessato dalla punta della freccia di forza (Fk) (linea 13') si ha la linea (17'). La componente orizzontale (Fh) ottenuta con questo triangolo di forze ? solo il 22% della forza (Fv) ed ? rappresentata con la linea (18). Osservando il triangolo di forze si rileva anche il raggio estremo per la superficie (10) . Il raggio estremo pi? piccolo corrisponde al raggio della sfera di chiusura (7) e al diametro delle sfere di smorzamento (6). In questo caso il raggio della calotta sferica passa attraverso il centro (Mo) della sfera (7) e According to the example shown here, the spherical cap surface (10) has the radius represented by the line (17). The point of contact of the damping ball (6) with the surface (10)? in point (BT). Through the parallel sliding of the line (17) towards the point affected by the tip of the force arrow (Fk) (line 13 ') there is the line (17'). The horizontal component (Fh) obtained with this triangle of forces? only 22% of the force (Fv) and d? represented with the line (18). Observing the triangle of forces, the extreme radius for the surface is also detected (10). The most extreme radius? small corresponds to the radius of the closing ball (7) and the diameter of the damping balls (6). In this case the radius of the spherical cap passes through the center (Mo) of the sphere (7) e

Claims (5)

RIVENDICAZIONI 1).Valvola di limitazione della pressione a comando diretto, comprendente una sfera di chiusura caricata da una molla dentro ad un corpo valvolare, ed un perno di guida della molla che preme la sfera contro la sede della valvola, e do ve tra la guida e la sfera di chiusura sono interposte almeno tre sfere di smorzamento aventi lo stesso diametro e poste ad occupare con un leggero gioco la parte interna del corpo valvolare, 1) Directly operated pressure relief valve, comprising a spring loaded closing ball inside a valve body, and a spring guide pin which presses the ball against the valve seat, and where between the guide and the closing ball are interposed at least three damping balls having the same diameter and placed to occupy the internal part of the valve body with a slight play, caratterizzata per il fatto che characterized by the fact that la zona perimetrale esterna (11) della superficie attiva (10) del perno di guida (4) della molla (8) ? adagiata sulle sfere di smorzamento (6), si proietta verso l'apertura valvolare (2) prevista nel corpo valvolare (1), ed ? posta a sbalzo rispetto alla porzione interna corrispondente della stessa superficie (10). the outer perimeter area (11) of the active surface (10) of the guide pin (4) of the spring (8)? lying on the damping balls (6), it projects towards the valve opening (2) provided in the valve body (1), and? cantilevered with respect to the corresponding internal portion of the same surface (10). 2) Valvola di limitazione della pressione secondo la rivendicazione 1, 2) Pressure limiting valve according to claim 1, caratterizzata per il fatto che characterized by the fact that la superficie (10) ? conformata come una arcata a cupola. the surface (10)? shaped like a domed arch. 3) Valvola di limitazione della pressione secondo la rivendicazione 2, 3) Pressure limiting valve according to claim 2, caratterizzata per il fatto che characterized by the fact that la superficie (10) ? a forma di calotta sferica. the surface (10)? in the shape of a spherical cap. 4) Valvola di limitazione della pressione secondo la rivendicazione 2 o 3, 4) Pressure limiting valve according to claim 2 or 3, caratterizzata per il fatto che characterized by the fact that la superficie (10) presenta un raggio di curvatura uguale o superiore al raggio della sfera di chiusura (7) sommato al diametro di una delle sfere di smorzamento (6). the surface (10) has a radius of curvature equal to or greater than the radius of the closing sphere (7) added to the diameter of one of the damping spheres (6). 5) Valvola di limitazione della pressione secondo la rivendicazione 1 , 5) Pressure limiting valve according to claim 1, caratterizzata per il fatto che characterized by the fact that la superficie (10) ? conformata come un tronco di cono. the surface (10)? shaped like a truncated cone.