ITMI20100030A1 - Impianto oleodinamico per la movimentazione di un cancello - Google Patents

Description

“Impianto oleodinamico per la movimentazione di un cancelloâ€

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La presente invenzione si riferisce ad una innovativa soluzione di impianto oleodinamico per la movimentazione di cancelli.

Tale tipologia di impianto prevede di solito un attuatore idraulico che à ̈ alimentato da un opportuna elettropompa.

In tali impianti noti, quando la pompa à ̈ ferma la movimentazione manuale del cancello à ̈ spesso impossibile o, comunque, molto difficoltosa. Infatti, durante la movimentazione manuale del cancello si deve forzare l’olio a passare attraverso la pompa, che in sostanza si comporta come una strozzatura, oppure attraverso delle valvole di by-pass (vale a dire valvole di massima registrabili). Ciò si traduce in una velocità di movimentazione manuale molto ridotta e in uno sforzo considerevole. D’altra parte, non si vuole che durante l’azionamento motorizzato del cancello sia possibile una contemporanea inopportuna manovra manuale o una perdita di controllo del movimento, ad esempio a causa della spinta del vento.

Per risolvere il problema, i noti meccanismi sono in genere dotati di un dispositivo di sblocco che, quando desiderato, riduce la resistenza idraulica o svincola fisicamente il cancello dall’azionamento. Gli utenti sono però costretti ad agire sul dispositivo di sblocco per poter aprire o chiudere il cancello manualmente. Scopo generale della presente invenzione à ̈ ovviare agli inconvenienti sopra menzionati fornendo un impianto di movimentazione di un cancello con azionatore oleodinamico, che offra una minima resistenza alla movimentazione manuale del cancello, ma che, al contempo eviti che tale libertà di movimento si verifichi anche quando l’automazione à ̈ attiva, cioà ̈ quando l’azionatore à ̈ alimentato per muovere il cancello e deve poterlo rallentare e accelerare senza interferenze esterne.

In vista di tale scopo si à ̈ pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un impianto oleodinamico per la movimentazione di un cancello, comprendente un cilindro oleodinamico a doppio effetto, destinato ad essere cinematicamente connesso al cancello per la sua movimentazione, e una pompa elettroidraulica per alimentare e azionare a comando il cilindro, caratterizzato dal fatto di comprendere una valvola di commutazione che interconnette il cilindro alternativamente alla pompa o ad un serbatoio di fluido oleodinamico, in condizioni di riposo detta valvola connettendo il cilindro al serbatoio, per permettere un libero movimento manuale di un cancello connesso al cilindro, la valvola essendo automaticamente comandata dalle variazioni di pressione nell’impianto che sono prodotte dall’azionamento della pompa per sconnettere il cilindro dal serbatoio e connetterlo alla pompa.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una possibile realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

-figura 1 rappresenta una vista schematica di un impianto secondo l’invenzione per la movimentazione di un cancello;

-figura 2 rappresenta una vista in sezione di una valvola dell’impianto di figura 1 a riposo;

-figura 3 rappresenta una vista in sezione presa lungo la linea III-III di figura 2;

-figure 4 e 5 rappresentano viste simili a quelle delle figure 3 e 2, ma con la valvola durante una fase di funzionamento dell’impianto;

-figura 6 rappresenta una vista ingrandita simile alla vista di figura 4, ma con la valvola in una posizione intermedia.

Con riferimento alle figure, in figura 1 à ̈ mostrato schematicamente l’impianto idraulico, indicato genericamente con 10, per la movimentazione di un cancello (non mostrato, essendo facilmente immaginabile dal tecnico).

L’impianto comprende un cilindro oleodinamico a doppio effetto 11, opportunamente connesso al cancello secondo tecnica nota per movimentare il cancello (ad esempio del tipo ad anta) fra la posizione aperta e la posizione chiusa.

Una elettropompa oleodinamica 12 (comandata da una opportuna nota centralina elettronica di controllo 43), alimenta il cilindro attraverso una valvola di comando 13 divisa in due parti di commutazione indicate con 13a, 13b per i due rami del circuito idraulico e che connettono alternativamente il cilindro 11 alla pompa 12 o ad un serbatoio 14.

Alla parte 13a della valvola à ̈ connessa in 15 una delle due camere del cilindro 11, in 16 un lato della pompa 12, in 17 il serbatoio 14. Alla parte 13b à ̈ invece connessa in 18 l’altra camera delle due camere del cilindro 11, in 19 l’altro lato della pompa 12 e in 20 il serbatoio 14.

Il circuito à ̈ sostanzialmente simmetrico, poiché il ramo di mandata e il ramo di aspirazione dipendono dal verso di rotazione della pompa, a seconda della direzione di movimentazione voluta del cancello.

A seconda del verso di rotazione della pompa, il collegamento 16 sarà perciò di mandata e il collegamento 19 sarà di aspirazione o viceversa, e il cilindro oleodinamico si muoverà in una direzione o nell’altra.

L’ingresso/uscita della pompa 12 possono anche essere ulteriormente connessi al serbatoio 13 attraverso valvole di non ritorno 21, 22 per l’aspirazione di olio dal serbatoio, quando necessario.

Ciascuna parte 13a, 13b della valvola 13 ha rispettivi ingressi di comando idraulico (rispettivamente 23, 24 e 25, 26) che sono connessi ai due lati della pompa. Come sarà chiaro nel seguito, tali ingressi commutano opportunamente la valvola 13, contro l’azione di molle di ritorno 27, 28, in risposta alle variazioni di pressione nel circuito prodotte dall’azionamento della pompa.

In figura 2 à ̈ mostrata la struttura della valvola 13 in condizione di riposo (vale a dire con pompa 12 ferma). Tale valvola ha un corpo 30 nel quale à ̈ ricavata una sede allungata assialmente 31 chiusa alle opposte estremità da tappi 32, 33. All’interno della sede 31 sono presenti gli elementi scorrevoli delle due parti 13a e 13b della valvola. Tali elementi scorrevoli comprendono un primo otturatore scorrevole (vantaggiosamente formato da una coppia di un primo e un secondo pistoncino di commutazione 34 e 35) per la parte di valvola 13a e un secondo otturatore scorrevole (vantaggiosamente formato da una seconda coppia di primo e un secondo pistoncino di commutazione 36 e 37) per la parte di valvola 13b. I due otturatori di commutazione sono spinti uno verso l’altro dalle rispettive molle 27 e 28, fino ad opportune battute di arresto nella sede sulle quali fanno tenuta. Fra gli otturatori à ̈ presente una camera centrale 38 che contiene un pistoncino di pilotaggio 39 coassiale agli otturatori. Il pistoncino 39 ha vantaggiosamente una parte centrale che scorre a tenuta nella camera 38 e parti di estremità di diametro più ridotto e destinate all’appoggio contro le affrontate facce degli otturatori.

Agli estremi della camera 38 sui due lati del pistoncino di pilotaggio 39 si affacciano gli otturatori e in prossimità giungono i condotti 16 e 19 connessi alla pompa.

Sull’altro lato degli otturatori di commutazione sono presenti rispettive camere posteriori 40, 41, in ciascuna delle quali arriva un condotto 17, 20 di connessione al serbatoio. Come si vede bene in figura 3, nelle camere 40, 41 di scorrimento degli otturatori si affacciano i condotti 15 e 18 di connessione delle camere del cilindro 11.

La posizione di tali condotti 15, 18 à ̈ tale che, quando la valvola à ̈ nella condizione di riposo mostrata nelle figura 2 e 3, l’otturatore lascia almeno leggermente scoperta la luce del rispettivo condotto 15 o 18, così che il cilindro 11 à ̈ connesso al serbatoio 14 attraverso i condotti 17, 20.

Con le camere del cilindro oleodinamico in collegamento con il serbatoio, l’olio à ̈ libero di fluire da una camera all’altra senza ostacoli e il cancello à ̈ completamente libero per potere essere mosso manualmente.

L’azionamento della pompa mette in pressione la camera di mandata. Per semplicità, nella descrizione che segue si supporrà che la pompa sia comandata in modo tale da avere la mandata connessa al condotto 19 e l’aspirazione al condotto 16. Sarà comunque evidente dalla descrizione, quale funzionamento (speculare) ha la valvola quando la pompa ruota in direzione opposta. La pressione nella camera di mandata a destra del pistoncino di azionamento 39 si traduce in una spinta sul pistoncino di commutazione 36 di destra che spostandosi muove il secondo pistoncino di commutazione di destra 37 e comprime la molla 28. Lo spostamento dell’otturatore 36, 37 verso la posizione di commutazione a destra mette la mandata 19 in comunicazione con la camera del cilindro oleodinamico connessa al condotto 18 ed esclude il serbatoio 14 dal circuito. Ciò à ̈ evidente dalle figure 4 e 5.

Sempre come mostrato nelle figure 4 e 5, la pressione nella parte di camera centrale che à ̈ connessa al condotto 19 agisce anche sul pistoncino di pilotaggio 39, che si sposta così verso sinistra. Il pistoncino di pilotaggio spinge in tale modo sull’otturatore di commutazione 34,35 di sinistra, il quale si sposta anch’esso verso la sua posizione di commutazione di sinistra, contro l’azione della molla 27.

Il movimento dell’otturatore di sinistra mette in comunicazione con l’aspirazione della pompa (condotto 16) la camera del cilindro oleodinamico che à ̈ connessa al condotto 15 ed esclude contemporaneamente il serbatoio connesso al condotto 17.

In sostanza, aspirazione e mandata della pompa 12 sono connesse alle rispettive camere del cilindro 11, che si muove controllato e aziona il cancello.

E’ evidente che per cambiare il verso di movimentazione del cancello à ̈ sufficiente invertire l’aspirazione con la mandata, vale a dire invertire la rotazione della pompa. Il funzionamento della valvola sopra descritto rimane il medesimo, ma con movimenti speculari.

Sia con movimento in un senso che nell’altro, fermando la pompa gli otturatori, spinti dalla rispettiva molla, si riportano nella posizione centrale di riposo mostrata nelle figure 2 e 3. In questa situazione, si ha nuovamente che le camere del cilindro oleodinamico sono in collegamento con il serbatoio 14 e, quindi, l’olio à ̈ libero di fluire da una camera all’altra senza ostacoli e il cancello torna completamente libero.

In sostanza, la valvola 13 à ̈ comandata con un triplo pilotaggio. Il primo pilotaggio à ̈ quello diretto della pressione di mandata. Il secondo pilotaggio à ̈ quello dato dal pistoncino di pilotaggio (paragonabile a una forza esterna). Il terzo pilotaggio à ̈ dato dalla contro-pressione allo scarico, che si traduce in un potenziamento del secondo pilotaggio. Quest’ultimo in realtà à ̈ un pilotaggio parziale perché interviene solo se il secondo pilotaggio à ̈ attivo e insufficiente. Risulta quindi una sorta di controllo sul secondo pilotaggio.

Infatti, bisogna assicurarsi che la parte della valvola connessa all’aspirazione commuti con sicurezza quando commuta la parte di valvola connessa alla mandata, e viceversa.

Ad esempio, bisogna assicurarsi che la camera del cilindro oleodinamico sull’aspirazione non rimanga in collegamento con il serbatoio anziché con l’aspirazione della pompa. Se ciò accadesse si perderebbe, infatti, il controllo del movimento del cancello e non si avrebbe la possibilità di rallentarlo in prossimità dell’arresto o di frenarlo se venisse, ad esempio, accelerato dal vento.

Inoltre, se il cancello à ̈ piccolo o non incontra la resistenza del vento al suo moto, le pressioni necessarie per movimentarlo sono in genere basse (ad esempio, c.a. 5 bar). Con tali pressioni, il pilotaggio delle valvole può risultare insufficiente, specie per il lato di aspirazione che oltre alla resistenza della molla deve vincere anche l’attrito dell’O-ring posto nel pistoncino di pilotaggio.

Tutto ciò viene evitato con un accorto posizionamento e dimensionamento dei pistoncini che realizzano gli otturatori.

I pistoncini più interni 34 e 36 sono, infatti, vantaggiosamente sagomati con diametro minore e degradante verso la camera centrale per inserirsi nella camera centrale e, sempre vantaggiosamente, giungere a tappare parzialmente i condotti di connessione alla pompa. La camera centrale à ̈ di diametro minore delle camere dove scorrono a tenuta con minimo gioco i pistoncini 35, 37.

In tale modo, viene svincolate la pressione necessaria per muovere il cancello da quella necessaria per pilotare le valvole. Quest’ultima, infatti, risulta solo legata alla rigidezza della molla e al meato tra la camera e il pistoncino di commutazione.

Inoltre, sul lato di mandata il pistoncino di commutazione si deve disimpegnare del tutto o quasi dalla camera centrale per far passare l’olio, mentre per il lato di aspirazione à ̈ sufficiente una corsa molto più limitata, giusto per tappare il condotto di collegamento con l’altra camera del cilindro oleodinamico. Ciò à ̈ ben visibile nella figura 6, dove si nota che la corsa inizialmente necessaria degli otturatori sul lato di aspirazione à ̈ molto minore di quella degli otturatori sul lato di mandata. In questa posizione intermedia, la valvola di commutazione impedisce la fuoriuscita dell’olio dalla camera del cilindro oleodinamico connesso in 16, ciò provoca un incremento di pressione in tale camera e di conseguenza si ha un aumento della pressione di mandata e, quindi, della pressione di pilotaggio. Ciò consente di spingere e spostare ulteriormente l’otturatore verso la posizione di commutazione e pone in collegamento la camera del cilindro oleodinamico con l’aspirazione della pompa come mostrato nelle in figura 4 e 5.

E’ così evitato con sicurezza che l’attrito dell’OR del pistoncino di pilotaggio riduca lo spostamento dei pistoncini di commutazione nel lato di aspirazione e, quindi, che la seconda camera del cilindro oleodinamico rimanga in collegamento con il serbatoio.

A questo punto à ̈ chiaro come si siano raggiunti gli scopi prefissati, con una automatica e sicura connessione del cilindro oleodinamico alternativamente al serbatoio o alla pompa a seconda dell’attivazione o meno della pompa, indipendentemente dal verso di rotazione di quest’ultima e, quindi, della direzione di movimentazione del cancello.

Grazie ai principi dell’invenzione, si ha una movimentazione manuale del cancello estremamente morbida, praticamente come in assenza di automazione, senza dover agire sullo sblocco dell’operatore. Con automazione attiva si ha, invece, il completo controllo del moto del cancello e non si perde sicurezza.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione à ̈ riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto oleodinamico per la movimentazione di un cancello, comprendente un cilindro oleodinamico a doppio effetto (11), destinato ad essere cinematicamente connesso al cancello per la sua movimentazione, e una pompa elettroidraulica (12) per alimentare e azionare a comando il cilindro, caratterizzato dal fatto di comprendere una valvola di commutazione (13) che interconnette il cilindro (11) alternativamente alla pompa (12) o ad un serbatoio (14) di fluido oleodinamico, in condizioni di riposo detta valvola (13) connettendo il cilindro (11) al serbatoio (14), per permettere un libero movimento manuale di un cancello connesso al cilindro, la valvola (13) essendo automaticamente comandata dalle variazioni di pressione nell’impianto che sono prodotte dall’azionamento della pompa (12) per sconnettere il cilindro (11) dal serbatoio (14) e connetterlo alla pompa (12).
2. 2. Impianto secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la valvola (13) comprende una sede allungata (31) nella quale sono presenti due otturatori (34,35 e 36,37) scorrevoli coassialmente e separati uno dall’altro da una camera centrale (38) nella quale essi si affacciano e nella quale à ̈ presente un pistoncino di azionamento (39) coassialmente scorrevole rispetto agli otturatori, i due otturatori essendo spinti nella detta posizione di riposo, verso il pistoncino di azionamento, mediante rispettive molle (27, 28), ed essendo oppostamente scorrevoli contro l’azione delle molle e verso una posizione di commutazione; nella posizione di riposo i due otturatori connettendo ciascuno una camera del cilindro (11) al serbatoio e nella opposta condizione di commutazione gli otturatori connettendo ciascuno una camera del cilindro alla pompa; la camera centrale (38) essendo connessa, su opposti lati del pistoncino di azionamento, ai due lati della pompa in modo che, quando la pompa à ̈ azionata, la pressione dal lato di mandata della pompa giunge in una parte di camera centrale (38) su uno dei due lati del pistoncino (39) per spingere direttamente l’otturatore presente su quel lato verso la sua posizione di commutazione e, attraverso il movimento del pistoncino di azionamento, per spingere l’otturatore dal lato opposto verso la sua posizione di commutazione.
3. 3. Impianto secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che gli otturatori sono realizzati ciascuno con un primo pistoncino (34 e 36) e un secondo pistoncino (35, 37) accoppiati assialmente, il primo pistoncino, più vicino alla camera centrale, essendo di diametro inferiore al secondo per inserirsi almeno parzialmente e con piccolo gioco nella camera centrale, realizzata di diametro inferiore a quello di camere posteriori (40, 41) nelle quali scorrono con minimo gioco i secondi pistoncini (35, 37).
4. 4. Impianto secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il pistoncino di azionamento (39) ha una parte centrale che scorre a tenuta nella camera centrale (38) e parti di estremità che sono di diametro più ridotto e sono destinate all’appoggio contro le affrontate facce degli otturatori.
5. 5. Impianto secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i due lati della pompa sono connessi al serbatoio anche attraverso rispettive valvole monodirezionali (21, 22) di aspirazione dal serbatoio.