ITMI970914U1 - Attuatore perfezionato per valbole in genere - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato si riferisce in generale al settore delle valvole e, più in particolare, alle valvole regolatrici di pressione, meglio ancora esso concerne un perfezionamento agli attuatori che vengono usualmente impiegati per comandare tali valvole.

Come è noto, un campo d'impiego nel quale le valvole suddette trovano una vasta e frequente applicazione è quello delle caldaie a gas e simili, la loro funzione essendo quella di regolare o modulare la pressione di alimentazione del gas al bruciatore tra un valore minimo ed un valore massimo predeterminati .

Preferibilmente, la pressione viene modulata deformando una membrana flessibile disposta all 'interno del corpo della valvola. A tale compito provvede un attuatore che è montato sul corpo della valvola ed è provvisto di uno stelo di comando mobile destinato ad agire indirettamente, tramite una molla di compressione, sulla membrana flessibile della valvola.

Generalmente, gli attuatori impiegati sono del tipo con elettromagnete e presentano una bobina fissa ed un nucleo mobile al quale è collegato rigidamente lo stelo di comando dell 'attuatore. L'insieme costituito dal nucleo e dallo stelo di comando è disposto scorrevole in direzione assiale all 'interno di un alloggiamento tubolare che viene collegato al corpo della valvola ed attorno al quale viene disposta la bobina. Quando la bobina viene eccitata, sul nucleo agisce una forza di attrazione che lo attira e, quindi , determina lo spostamento lineare dello stelo di comando dell 'attuatore.

Come si può facilmente comprendere, l 'efficacia con la quale la valvola svolge il suo compito dipende in misura notevole dalla capacità dell 'attuatore di controllare con precisione gli spostamenti dello stelo di comando agente sulla membrana flessibile. Dato che la corsa di tale stelo di comando è di solito abbastanza limitata, imprecisioni anche di pochi millimetri nel suo posizionamento possono tradursi in errori di regolazione relativamente grandi .

Sulla capacità della valvola di rispondere alla funzione di regolazione della pressione influiscono in maniera negativa molti fattori , di cui uno dei più importanti è rappresentato dalle resistenze d'attrito opposte al movimento dello stelo di comando del l 'attuatore, resistenze che insorgono al contatto tra lo stelo di comando ed il suo alloggiamento e che danno luogo notoriamente ad un comportamento isteretico della valvola.

Gli attuatori elettromagnetici tradizionali presentano in linea di massima l'inconveniente di opporre al movimento dello stelo di comando una resistenza d'attrito tutt'altro che modesta e, quindi , per vincere tale resistenza occorre applicare, almeno all 'inizio del moto, una forza relativamente grande. Questo fatto, oltre a comportare un lavoro maggiore per la regolazione, dà luogo ad un movimento troppo brusco dello stelo con conseguenze negative sulla stabilità e sulla continuità della regolazione, nonché sul corretto posizionamento dello stelo.

Un altro inconveniente imputabile agli attuatori elettromagnetici di tipo tradizionale riguarda il metodo con il quale vengono assemblati e regolati e, più in particolare, il fatto che per completare la regolazione del minimo e del massimo della pressione di alimentazione del gas è necessario che la bobina del l'attuatore sia già stata montata. Infatti, in generale, durante il montaggio dell 'attuatore sulla valvola, dapprima viene effettuata la regolazione del massimo della pressione, dopodiché viene montata la bobina ed infine viene effettuata la regolazione del minimo della pressione.

La ragione di tale complessità delle operazioni di assemblaggio e di aggiustamento degli usuali attuatori elettromagnetici è dovuta al fatto che, di solito, per la regolazione del minimo della pressione è prevista una vite di registro disposta nella parte d'estremità del l'alloggiamento tubolare dello stelo di comando opposta a quella che viene collegata al corpo della valvola. Al termine della fase di aggiustamento occorre chiudere ermeticamente tale parte in modo che Vali oggi amento tubolare risulti impermeabile ai gas.

L'elemento di chiusura impiegato, usualmente un tappo, ha l 'inconveniente di non consentire più il montaggio della bobina dell 'attuatore elettromagnetico una volta che è stato applicato all 'alloggiamento tubolare, per cui dapprima è necessario montare la bobina e solo dopo è possibile effettuare la regolazione del minimo della pressione e chiudere ermeticamente 1 'alloggiamento tubolare. Ciò, come si comprende immediatamente, dà luogo ad un allungamento dei tempi di lavoro e comporta una maggiore specializzazione della manodopera.

Il compito che si propone il presente trovato è quello di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati realizzando un attuatore elettromagnetico per il comando di valvole, particolarmente valvole di regolazione, nel quale le resistenze che si oppongono al movimento dello stelo di comando del — 1 ' attuatore siano ridotte al minimo.

Nell 'ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del presente trovato è quello di realizzare un attuatore elettromagnetico per il comando di valvole in genere, particolarmente valvole di regolazione, che per la sua configurazione, consenta di effettuare l'aggiustamento del minimo e del massimo di pressione anche fuori dalla linea di assemblaggio ottenendo, con ciò, una notevole diminuzione dei tempi di lavoro.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un attuatore elettromagnetico per il comando di valvole in genere, particolarmente valvole di regolazione, che offra un campo di regolazione molto ampio in modo da coprire tutte le utilizzazioni, sia quelle con gas metano che quelle con gas di petrolio liquefatto, senza richiedere alcuna sostituzione di parti del l 'attuatore come, per esempio, gli elementi elastici di contrasto dello stelo di comando dell 'attuatore.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati vengono raggiunti da un attuatore per il comando di valvole in genere, particolarmente valvole di regolazione del tipo a membrana, comprendente una bobina fissa ed un nucleo mobile collegato rigidamente allo stelo di comando dell 'attuatore e formante con esso un unico gruppo alloggiato con possibilità di scorrimento assiale all 'interno di un elemento tubolare attorno al quale è disposta la bobina dell 'attuatore, detto elemento tubolare presentando ad un'estremità mezzi per la sua chiusura ermetica e all'estremità opposta, una filettatura esterna sulla quale s'impegna con una filettatura interna un manicotto d'accoppiamento al corpo della valvola, nonché un'apertura da cui sporge la parte terminale dello stelo di comando destinata ad agire sulla membrana della valvola, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un anello di guida disposto all 'interno dell'elemento tubolare e destinato a guidare lo scorrimento di detto gruppo e a mantenerlo staccato dalla superficie interna dell 'elemento tubolare in modo da ridurre al minimo le resistenze d'attrito opposte al suo scorrimento, e un dado di regolazione per il minimo della pressione, in impegnamento di avvitamento sulla filettatura esterna dell 'elemento tubolare e fungente da fermo regolabile per il manicotto d'accoppiamento.

Il presente trovato verrà ora descritto più in dettaglio con riferimento ai disegni allegati , nei quali :

la figura 1 è un vista in sezione longitudinale dell 'attuatore secondo il trovato, e

la figura 2 è un diagramma che mostra la caratteristica dinamica rilevata durante la prova di una valvola regolatrice di pressione comandata da un attuatore secondo il trovato.

Con riferimento alla figura 1 dei disegni , in essa è illustrato 1 'attuatore secondo il presente trovato, indicato nel complesso con 10. Nell 'esempio rappresentato, tale attuatore è destinato a comandare una valvola di regolazione a membrana, del tipo usualmente impiegato, per esempio, nelle caldaie a gas per regolare o modulare la pressione di alimentazione del gas al bruciatore.

L'attuatore IO è del tipo con elettromagnete ed è formato notoriamente da una bobina fissa 11 e da un nucleo mobile 12 che è collegato rigidamente allo stelo di comando 13 dell'attuatore. La bobina 11 è disposta attorno ad un cannotto 14 ed è mantenuta in posizione da una molla di bloccaggio conica 15 la cui spira di diametro minore è trattenuta in una scanalatura anulare sulla superficie esterna del cannotto 14, mentre quella di diametro maggiore s'impegna contro la bobina 11. La molla di bloccaggio 15 agisce in modo da premere la bobina 11 contro un anello di arresto 16 fissato sul cannotto 14. Opportunamente, la bobina 11 ha una coppia di terminal i 17 per il collegamento ad una sorgente di alimentazione in corrente continua (non illustrata). La tensione di alimentazione è compresa preferibilmente tra 6 e 24 volt.

Per convenienza di descrizione, con A è designato il complesso costituito dal nucleo 12 e dallo stelo di comando 13 dell 'attuatore. Tale complesso è alloggiato all 'interno del cannotto 14 ed è suscettibile di scorrere in direzione assiale su azione della forza d'attrazione che si esercita sul nucleo 12 allorché viene eccitata la bobina 11. Lo spostamento lineare del complesso A è contrastato da una molla conica 18 che è avvolta attorno allo stelo di comando 13 ed agisce nel senso di mantenere il nucleo 12 al l'esterno della bobina 11.

Π cannotto 14, in corrispondenza di una sua parte d'estremità 14' destinata ad essere collegata al corpo della valvola, presenta un'apertura dalla quale sporge la parte terminale 13' dello stelo di comando. Su tale parte terminale 13' è fissato un anello d'arresto 19 che, nella corsa di ritorno del complesso A, va a battuta contro il bordo dell'apertura del cannotto 14 determinando la posizione dello stelo di comando 13 in condizioni di riposo, vale a dire quando la bobina è diseccitata, e mantenendo la molla 18 in uno stato di precarico. La parte terminale 13' dello stelo di comando 13 coopera con una testa 20 destinata ad agire indirettamente, per il tramite di una molla, sulla membrana della valvola.

Secondo una caratteristica del trovato, l 'apertura nella parte d'estremità 14' del cannotto 14 presenta un allargamento che forma una sede per l 'alloggiamento di un anello elastico 21 di forma toroidale nel quale scorre lo stelo di comando 13. Tale anello elastico 21 funge da elemento di guida del complesso A mantenendolo staccato dalla superficie interna del cannotto 14 in modo da evitare che strisci su di essa.

Secondo un'altra caratteristica del trovato, nell 'altra estremità 14" del cannotto 14 è inserito a forza un elemento di chiusura 22 che chiude ermeticamente il cannotto 14 tramite una guarnizione di tenuta 23. Tale elemento di chiusura 22 è provvisto di un foro cieco 24 destinato a ricevere la parte terminale 13n dello stelo di comando 13. In corrispondenza del suo imbocco, il foro 24 presenta un allargamento che forma una sede per l 'alloggiamento di un anello elastico 25, di forma sostanzialmente uguale a quella dell 'anello 21 ed avente la medesima funzione di guida del complesso A.

Per il collegamento del l 'attuatore 10 al corpo della valvola è previsto un manicotto di accoppiamento 26 avvitatile sulla parte d'estremità 14' del cannotto 14 e presentante al suo interno un restringimento 26' . Un primo dado 27, anch'esso avvitabile su detta parte d'estremità 14', funge da fermo regolabile per il manicotto d'accoppiamento 26 e serve a regolare il minimo della pressione di alimentazione del gas. Infatti , manovrando il dado 27 si regola la distanza tra l'anello d'arresto 19 fissato sullo stelo di comando 13 e la superficie di battuta 26" formata dal restringimento 26' e, quindi , si determina la massima corsa di detto stelo di comando 13. Un secondo dado 28 avvitabile sul manicotto d'accoppiamento 26 serve invece a regolare il massimo della pressione di alimentazione del gas. Infatti, manovrando il dado 28 si determina la compressione in condizioni statiche della molla agente sulla membrana della valvola. Come si può notare, i dadi 27 e 28 sono disposti entrambi dalla stessa parte rispetto alla bobina 11 e, come risulterà evidente in seguito, questo accorgimento permette di effettuare la regolazione senza dover prima montare la bobina 11 come avviene con gli attuatori tradizionali dello stesso tipo.

Il montaggio del l'attuatore sulla valvola di regolazione è molto semplice e rapido. Dapprima, nell'apposita sede nel corpo della valvola viene introdotta la testa 24 destinata a premere la molla agente sulla membrana. Sulla stessa sede si avvita poi il manicotto d'accoppiamento 26 provvisto del dado 28. Successivamente, sul manicotto d'accoppiamento 26 viene avvitato il cannotto 14, con il dado 27 premontato ed il complesso A in esso inserito e chiuso a tenuta tramite l'elemento di chiusura 22. A questo punto, è già possibile effettuare la regolazione del minimo e dal massimo della pressione di alimentazione del gas manovrando i dadi 27, rispettivamente, 28 e rilevando i valori tramite un manometro cui è stata col legata precedentemente la valvola. Terminato tale aggiustamento, si applica la bobina 11 che qui può essere liberamente inserita e la si blocca tramite la molla 15. L'attuatore 10 è quindi pronto per essere collegato ad una sorgente di alimentazione.

L'attuatore elettromagnetico sopra descritto oppone al movimento dello stelo di comando resistenze di attrito ridotte al minimo dato che tale stelo di comando scorre all'interno di due anelli toroidali che lo mantengono staccato dalla superficie interna del cannotto offrendo così al contatto una superficie estremamente ridotta.

Come conseguenza di ciò, il fenomeno di isteresi dovuto agli attriti interni dell 'attuatore si manifesta con intensità notevolmente inferiore a quella degli attuatori tradizionali dello stesso tipo.

Ciò è messo in evidenza nei diagramma della figura 2 in cui è mostrata la caratteristica dinamica rilevata durante la prova di una valvola regolatrice di pressione comandata da un attuatore elettromagnetico secondo il presente trovato avente una tensione nominale di 24 volt ed una impedenza interna di 144 ohm circa. Sull 'asse delle ascisse è indicata in milliampere la corrente di eccitazione I nella bobina, grandezza da cui dipende la forza di attrazione agente sul nucleo mobile, mentre sull 'asse delle ordinate è indicata in millibar la pressione regolata P, grandezza che dipende dalla posizione dello stelo di comando. La curva che esprime la relazione tra le predette due grandezze fisiche presenta la forma tipica di un ciclo d'isteresi e l 'area da essa racchiusa rappresenta il lavoro perduto per isteresi nel-1 'attuatore durante un ciclo di regolazione. Come si può vedere, il ciclo d'isteresi è abbastanza stretto e racchiude un'area relativamente piccola.

Oltre ai vantaggi sopra esposti, 1 'attuatore secondo il trovato ha l'ulteriore vantaggio di non essere più costretti a montare la bobina del l 'attuatore prima di poter effettuare l 'aggiustamento del minimo della pressione di alimentazione del gas, ma tale aggiustamento può essere eseguito insieme a quello del massimo di pressione prima del montaggio della bobina, e quindi anche fuori dalla linea di assemblaggio. Ciò riduce i tempi di lavoro e non richiede manodopera special izzata.

L'attuatore secondo il trovato permette anche di fare a meno della necessità di sostituire la molla di contrasto agente sullo stelo di comando quando la natura del gas alimentato al bruciatore cambia. Infatti, in base al tipo di gas impiegato è sufficiente manovrare i dadi di regolazione del minimo e del massimo di pressione per ottenere l'aggiustamento voluto per tale gas.

Infine, va notato che la parte di estremità del cannotto opposta a quella col legata al corpo della valvola non presenta mezzi per la regolazione del minimo di pressione, cosicché la tenuta ermetica del cannotto è assicurata semplicemente da un unico elemento di chiusura.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Attuatore elettromagnetico per il comando di valvole in genere, in particolare valvole regolatrici di pressione del tipo a membrana, comprendente una bobina fissa ed un nucleo mobile collegato rigidamente allo stelo di comando del-Γ attuatore e formante con esso un unico gruppo alloggiato con possibilità di scorrimento assiale all'interno di un elemento tubolare attorno al quale è disposta la bobina del-V attuatore, detto elemento tubolare presentando ad un'estremità mezzi per la sua chiusura ermetica e all'estremità opposta, una filettatura esterna sulla quale s'impegna con una filettatura interna un manicotto d'accoppiamento al corpo della valvola, nonché un'apertura da cui sporge la parte terminale dello stelo di comando destinata ad agire sulla membrana della valvola, caratterizzato dal fatto che comprende: - almeno un anello di guida disposto all'interno dell'elemento tubolare e destinato a guidare lo scorrimento di detto gruppo e a mantenerlo staccato dalla superficie interna dell'elemento tubolare in modo da ridurre al minimo le resistenze d'attrito opposte al suo scorrimento, e - un dado di regolazione per il minimo della pressione, in impegnamento di avvitamento sulla filettatura esterna dell 'elemento tubolare e fungente da fermo regolabile per il manicotto d'accoppiamento.
2. 2. Attuatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di chiusura ermetica dell 'elemento tubolare sono costituiti da un tappo a chiusura ermetica inseribile a forza nella relativa estremità dell'elemento tubolare e presentante un foro cieco assiale che forma una sede di ricezione per la parte terminale dello stelo di comando opposta a quella agente sulla membrana della valvola.
3. 3. Attuatore secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che gli anelli di guida del gruppo costituito dal nucleo e dallo stelo di comando sono due, di cui uno è alloggiato in una sede ricavata nell 'apertura dell'elemento tubolare, mentre il secondo è alloggiato in una sede ricavata al'imbocco del foro cieco assiale del tappo.
4. 4. Attuatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli anelli di guida sono elastici ed hanno forma toroidale.
5. 5. Attuatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il manicotto d'accoppiamento presenta una filettatura esterna sulla quale s'impegna il dado di regolazione per il massimo della pressione.
6. 6. Attuatore secondo le rivendicazione 1,3 e 4, caratterizzato dal fatto che gli anelli di guida sono realizzati in metallo antifrizione.