ITVR20110025U1 - "molla a fluido" - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per MODELLO INDUSTRIALE DI UTILITA’ avente per titolo:

“MOLLA A FLUIDO”

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto una molla a fluido.

La molla a fluido è un prodotto che, accumulando energia di compressione sotto forma di forza oleo-pneumatica, può svolgere molteplici funzioni nel campo degli azionamenti in genere. Essa infatti è adatta ad equilibrare, sostenere, aprire, chiudere e movimentare elementi mobili. La riduzione dello sforzo di azionamento, la frenatura progressiva di esercizio ed il funzionamento sicuro e silenzioso sono le principali caratteristiche di una molla a fluido, che la rendono adatta all’utilizzo in ogni campo industriale.

In accordo con la tecnica nota, una molla a fluido solitamente comprende un corpo di contenimento presentante una camera interna, in cui è inserito un gas inerte, e un condotto di passaggio tra la camera e l’esterno.

All’interno della camera e del condotto di passaggio è inserito scorrevolmente uno stelo, agente sul gas, alla cui estremità interna è presente una testa, più larga dello stelo e che funge anche da fine corsa.

Esternamente, la molla a gas agisce come una molla elicoidale tradizionale sviluppando una forza contraria a quella con cui viene sollecitata. Tuttavia, nel caso della molla a gas, la forza è legata alla compressione e all’estensione del gas contenuto nella camera interna. In pratica, abbassando lo stelo il gas viene compresso (molla carica), mentre rilasciando lo stelo quest’ultimo si estende ed il gas torna alla condizione iniziale.

Inoltre, solitamente una molla a gas comprende almeno una guarnizione di tenuta interposta tra il corpo di contenimento e lo stelo per evitare che il gas fuoriesca dalla camera provocando lo scaricamento della molla.

Tale guarnizione di tenuta è solitamente un anello posizionato intorno allo stelo. Inoltre, la guarnizione di tenuta è almeno parzialmente vincolata al corpo di contenimento in modo da rimanere ferma in posizione durante lo scorrimento dello stelo.

Sono altresì presenti una o più fasce di guida, interposte tra il corpo di contenimento e lo stelo, che devono mantenere il più possibile lo stelo perpendicolare alla base della molla a gas, evitando il contatto tra lo stelo e il corpo di contenimento.

Le fasce di guida devono avere un coefficiente di attrito basso e sopportare i carichi che gravano su di esse durante il funzionamento.

Tali fasce non sono altro che anelli, in materiale polimerico, composito o metallico, aventi spessore variabile tra 1,5 e 3 mm. Tali anelli vanno alloggiati in apposite sedi realizzate sulla parete interna del corpo di contenimento, in particolare internamente al condotto di passaggio.

Tali sedi vengono realizzate con lunghe lavorazioni al tornio, vista la necessaria profondità di qualche millimetro. Gli anelli di guida presentano un taglio trasversale per poter modellare il loro diametro e permettere l’inserimento degli anelli stessi all’interno delle rispettive sedi.

Tuttavia, questa tecnica nota presenta alcuni inconvenienti.

Infatti, lo scorrimento dello stelo sugli anelli guida e sulla guarnizione ed il conseguente calore generato causano, nel tempo, una deformazione (comunemente denominata “estrusione”) della guarnizione stessa con conseguenti perdite di gas. Di conseguenza, la deformazione della guarnizione provoca lo scaricamento della molla rendendola inefficace.

Per riutilizzare la molla è, pertanto, necessario sostituire la guarnizione deformata con una nuova e introdurre nuovo gas nella camera interna. Ovviamente, questa operazione comporta una notevole perdita di tempo e, conseguentemente, una perdita di denaro.

Inoltre, strutturalmente tali molle a gas sono complicate da realizzare, dal momento che richiedono una certa abilità e manualità nell’assemblare le fasce di guida all’interno delle rispettive sedi, preferibilmente di tipo chiuso.

Alternativamente, le sedi per l’alloggiamento delle fasce guida possono essere di tipo aperto, cioè affacciate verso l’esterno, e richiudibili, dopo l’inserimento dell’anello di guida, con un coperchio. Questo tipo di sedi, tuttavia, non sempre garantisce una tenuta ottimale della molla a gas, oltre a rendere la molla stessa più complicata da costruire.

In questa situazione lo scopo della presente invenzione è di realizzare una molla a fluido che superi gli inconvenienti della tecnica nota.

È, in particolare, scopo della presente invenzione realizzare una molla a fluido che abbia una vita utile maggiore rispetto alle molle della tecnica nota.

Ancor più in particolare, è scopo della presente invenzione realizzare una molla a fluido che eviti la deformazione della guarnizione di tenuta.

Infine, scopo della presente invenzione è proporre una molla a fluido che sia di facile realizzazione e di rapido montaggio.

Gli scopi indicati sono sostanzialmente raggiunti da una molla a fluido secondo quanto descritto nelle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di una molla a fluido illustrate negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 mostra una vista in esploso, parzialmente sezionata, di una molla a fluido secondo la presente invenzione;

- la figura 2 mostra, in vista frontale parzialmente sezionata, una molla a fluido, secondo la presente invenzione, in una prima forma realizzativa;

- la figura 3 mostra, in vista frontale parzialmente sezionata, una molla a fluido, secondo la presente invenzione, in una seconda forma realizzativa;

- la figura 4 mostra, in vista frontale parzialmente sezionata, una molla a fluido, secondo la presente invenzione, in una terza forma realizzativa;

- la figura 5 mostra un particolare della molla a fluido oggetto della presente invenzione.

Con riferimento alle figure citate, è stata indicata con il numero di riferimento 1 una molla a fluido secondo la presente invenzione.

In particolare, la molla 1 a fluido comprende un corpo di contenimento 2, presentante internamente una camera 3. Tale corpo di contenimento 2 si sviluppa, lungo un proprio asse di sviluppo 2a, da una propria porzione di fondo 2b ad un’apertura 2c.

Come visibile nelle annesse figure, il corpo di contenimento presenta altresì un condotto 4 che collega la camera 3 all’apertura 2c e quindi all’ambiente esterno.

Il condotto 4 ha una larghezza minore della larghezza della camera 3, entrambe le larghezze misurate in direzione trasversale rispetto all’asse di sviluppo 2a del corpo di contenimento 2. Pertanto, tra la camera 3 e il condotto 4 si crea un sottosquadro 8.

Nella forma realizzativa preferita, illustrata ad esempio nell’esploso di figura 1, la porzione di fondo 2b comprende un tappo 5 inserito nel corpo di contenimento 2.

Un anello di tenuta 6 è interposto tra il tappo 5 e il corpo di contenimento 2 per realizzare una tenuta della camera 3 interna.

In una forma realizzativa alternativa, non illustrata, la porzione di fondo 2b forma un corpo unico con il corpo di contenimento 2 e non è rimovibile da quest’ultimo se non tramite taglio meccanico.

Inoltre, la molla 1 a fluido comprende un organo di compressione 7 scorrevolmente montato all’interno del corpo di contenimento 2 ed estendentesi, almeno in parte, all’interno della camera 3.

L’organo di compressione 7 esegue movimenti assiali di scorrimento in estensione, quando trasla verso l’alto come indicato dalla freccia E, e in compressione, quando trasla verso il basso come indicato dalla freccia C.

L’organo di compressione 7 comprende uno stelo 7a scorrevolmente inserito all’interno del condotto 4 del corpo di contenimento 2. Lo stelo 7a scorre anche, almeno parzialmente, all’interno della camera 3.

Ad una estremità dello stelo 7a, in particolare all’estremità contenuta all’interno della camera 3, è presente una testa 7b, definente una porzione allargata, rispetto allo stelo 7a, dell’organo di compressione 7. Come ben visibile nelle allegate figure, la testa 7b definisce un fine corsa dell’organo di compressione 7 durante lo scorrimento in estensione.

La testa 7b presenta una larghezza, misurata trasversalmente all’asse di sviluppo 2a del corpo di contenimento 2, maggiore della larghezza del condotto 4 in prossimità del sottosquadro 8, misurata trasversalmente all’asse di sviluppo 2a del corpo di contenimento 2.

L’organo di compressione 7 è mobile tra una posizione estesa, in cui è per la maggior parte fuori dalla camera 3 e la testa 7b va in battuta contro il sottosquadro 8 presente tra la camera 3 e il condotto 4, ed una posizione compressa, opposta alla posizione estesa, nella quale la testa 7b è in prossimità del fondo 2b del corpo di contenimento 2.

Sia il condotto 4 sia la camera 3 presentano rispettive superfici interne 10 e 11 aventi, preferibilmente, uno sviluppo anulare. In particolare, la superficie interna 10 del condotto 4 circonda l’organo di compressione 7, in particolare lo stelo 7a. Lo stelo 7a è inserito a misura lungo l’apertura del condotto 4.

La molla 1 a fluido comprende un fluido comprimibile inserito nella camera 3 interna.

In particolare, il fluido inserito nella camera 3 interna è compresso in modo da realizzare una resistenza predeterminata allo scorrimento in compressione dell’organo di compressione 7.

Preferibilmente, tale fluido 2 è un gas inerte e, ancor più preferibilmente, il gas comprende molecole di azoto. Pertanto, la molla 1 a fluido, nella forma realizzativa preferita illustrata nelle allegate figure viene denominata “molla a gas”.

In aggiunta, la molla 1 a fluido comprende almeno una guarnizione 9 di tenuta, preferibilmente anulare, interposta tra il corpo di contenimento 2 e l’organo di compressione 7 per evitare fuoriuscite del fluido dalla camera 3 interna. In dettaglio, la guarnizione 9 di tenuta è posizionata tra la superficie interna 10 del condotto 4 del corpo di contenimento 2 e lo stelo 7a. Vantaggiosamente, la superficie interna 10 del condotto 4 presenta una sede di alloggiamento 15 per ciascuna guarnizione 9 e raschiastelo 16, opportunamente controsagomata alla guarnizione o raschiastelo che ospita.

Lo stelo 7a presenta una superficie di scorrimento 7c che entra in contatto con la guarnizione 9, per realizzare la tenuta della camera 3 interna.

In posizione superiore, prossimo all’apertura 2c del corpo di contenimento 2, la molla 1 comprende un anello raschia stelo 16.

La molla a fluido 1 comprende, inoltre, almeno una fascia di guida 12, interposta tra l’organo di compressione 7 ed il corpo di contenimento 2, per guidare lo scorrimento dell’organo di compressione 7 all’interno del corpo di contenimento 2.

Le fasce di guida 12 devono mantenere il più possibile lo stelo 7a perpendicolare alla base della molla 1, evitando che ci sia contatto tra lo stelo 7a e il corpo di contenimento 2. Le fasce di guida 12 devono avere un coefficiente di attrito basso e sopportare i carichi che gravano su di esse durante il funzionamento.

La fascia di guida 12 è preferibilmente di forma circolare, circonda l’organo di compressione 7 e presenta una superficie di scorrimento 17 rispetto alla quale l’organo di compressione 7 o il corpo di contenimento 2 sono in moto relativo, a seconda di dove la fascia 12 viene vincolata.

In particolare, in una prima configurazione visibile nelle figure 2 e 4, la fascia di guida 12 è preferibilmente vincolata al corpo di contenimento 2 e l’organo di compressione 7 scorre relativamente alla fascia 12, in particolare rispetto alla superficie di scorrimento 17 della stessa.

Nella configurazione illustrata in figura 3, invece, la fascia di guida 12 è vincolata anche all’organo di compressione 7, in particolare alla testa 7b, ed è scorrevole rispetto al corpo di contenimento 2 in corrispondenza della camera 3. In questo caso, la superficie di scorrimento 17 è affacciata alla superficie interna 11 del corpo di contenimento 2 in corrispondenza della camera 3.

Come ben visibile dalle figure allegate, tale fascia di guida 12 è almeno sempre presente nel condotto 4 e interposta tra il corpo di contenimento 2 e lo stelo 7a (figure 2, 3 e 4).

In tutte le configurazioni illustrate nelle figure 2, 3 e 4, la fascia di guida 12 è vincolata almeno al corpo di contenimento 2, in particolare alla superficie interna 10 del condotto 4, mentre è scorrevolmente affacciata all’organo di compressione 7, in particolare alla superficie di scorrimento 7c dello stelo 7a con la quale entra in contatto.

Nelle configurazioni illustrate nelle figure 3 e 4, una o più fasce di guida 12 sono interposte anche tra la superficie interna 11 del corpo di contenimento in corrispondenza della camera 3 e la parete laterale 13 della testa 7b.

In quest’ultima configurazione, in particolare, la fascia di guida 12 può essere vincolata alla superficie interna 11 della camera 3 o alla parete laterale 13 della testa 7a.

Nella figura 3 è illustrata una configurazione nella quale la fascia di guida 12 è collegata alla parete laterale 13 della testa 7b, in una apposita sede di alloggiamento, ed è scorrevole rispetto alla superficie interna 11 del corpo di contenimento 2 in corrispondenza della camera 3; detta sede di alloggiamento ricavata nella testa 7b dello stelo 7a presenta una profondità compresa tra 0,1 e 0,4 millimetri, preferibilmente 0,2 millimetri.

In figura 4 è mostrata una configurazione nella quale una o più fasce di guida 12 sono collegate alla superficie interna 11 del corpo di contenimento 2 in corrispondenza della camera 3 e la testa 7b, e l’intero organo di compressione 7, scorre rispetto ad esse.

La fascia di guida 12 presenta, come si è detto, una conformazione ad anello: pertanto è possibile individuare una superficie interna 12a affacciata all’asse dell’anello o all’asse 2a del corpo di contenimento 2, e una superficie esterna 12b, opposta a questa.

La fascia di guida 12 presenta uno spessore S, tra la superficie interna 12a, affacciata all’organo di compressione 7, e la superficie esterna 12b, affacciata al corpo di contenimento 2, di pochi decimi di millimetro, variabile tra 0,1 e 0,5 millimetri, preferibilmente di 0,3 millimetri.

Vantaggiosamente, la fascia di guida 12 è realizzata in materiale metallico con elevate proprietà di conduzione del calore. Ad esempio si può utilizzare bronzo o altro materiale sinterizzato metallico.

Vantaggiosamente, sulla superficie di scorrimento 17, ciascuna fascia di guida 12 presenta un rivestimento realizzato con un materiale polimerico, ad esempio nylon, PTFE. Tale rivestimento in materiale polimerico ha uno spessore di qualche centesimo di millimetro, compreso tra 0,02 e 0,07 millimetri, preferibilmente 0,05 millimetri.

Ciascuna fascia di guida 12 è alloggiata in una rispettiva sede di alloggiamento 14, controsagomata a detta fascia 12. In particolare, viste le ridotte dimensioni della fascia di guida 12, anche la rispettiva sede 14 avrà una profondità esigua, variabile tra 0,1 e 0,4 millimetri, preferibilmente 0,2 millimetri.

Sedi di alloggiamento aventi dimensioni di pochi decimi di millimetro necessitano di un processo di tornitura estremamente rapido e semplice.

Per quanto riguarda l’altezza delle fasce di guida 12, misurate nella direzione dell’asse 2a, queste possono essere variabili.

Inoltre, come illustrato nelle figure 2, 3 e 4, le fasce di guida 12 possono ricoprire una medesima superficie in forma di più anelli discreti affiancati l’uno all’altro oppure in forma di una singola fascia alta quanto l’intera superficie da ricoprire.

La realizzazione di tali fasce è la seguente: si predispongono dei fogli metallici o nastri metallici, si riveste una superficie di tali fogli con un materiale polimerico e infine si tagliano le fasce della misura desiderata.

La presente invenzione consegue gli scopi preposti.

In particolare, la presente invenzione consente di realizzare una molla 1 a fluido con una vita utile maggiore rispetto alla tecnica nota.Infatti, la fascia di guida avente dimensioni così ridotte permette una migliore dispersione termica verso l’esterno del corpo di contenimento.

In questo modo la guarnizione si scalda meno e si usura meno rapidamente, permettendo alla molla a gas di mantenere la carica per un tempo maggiore. Ciò permette un aumento sorprendente della durata delle molle a gas del 20-30%.

Va inoltre rilevato che la presente invenzione risulta di facile ed economica realizzazione.

Infatti, le fasce di guida richiedono delle sedi di alloggiamento che possono essere realizzate con un semplice e rapido processo di tornitura, essendo la sede profonda solamente alcuni decimi di millimetro anziché alcuni millimetri come nella tecnica nota.

Inoltre, non c’è la necessità di costruire camere complicate con sedi di alloggiamento e di montaggio di tipo aperto, dal momento che le fasce di guida oggetto della presente invenzione si montano in sedi chiuse con estrema semplicità.

Il montaggio delle fasce di guida è facile e veloce dal momento che le stesse sono molto sottili e adattabili con facilità a qualsiasi dimensione.

Infine, visto il ridotto utilizzo di materiale polimerico rispetto agli anelli in materiale polimerico o composito realizzati in accordo con la tecnica nota, tale molla a fluido può ragionevolmente considerarsi anche ecologica.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Molla (1) a fluido comprendente: un corpo di contenimento (2) presentante una camera (3) interna; un fluido comprimibile inserito nella camera (3) interna; un organo di compressione (7) scorrevolmente montato sul corpo di contenimento (2) ed estendentesi, almeno in parte, all’interno della camera (3) interna per agire sul fluido; una guarnizione (9) di tenuta del fluido interposta tra il corpo di contenimento (2) e l’organo di compressione (7) per evitare fuoriuscite del fluido dalla camera (3) interna; almeno una fascia di guida (12), interposta tra l’organo di compressione (7) ed il corpo di contenimento (2), per guidare lo scorrimento dell’organo di compressione (7), caratterizzata dal fatto che detta fascia di guida (12) presenta uno spessore (S), tra una superficie interna (12a) affacciata a detto organo di compressione (7) e una superficie esterna (12b) affacciata a detto corpo di contenimento (2), variabile tra 0,1 e 0,5 millimetri, preferibilmente di 0,3 millimetri.
2. 2. Molla secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detta fascia di guida (12) è di forma circolare, circonda l’organo di compressione (7) ed è vincolata al corpo di contenimento (2) o all’organo di compressione (7).
3. 3. Molla secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta fascia di guida (12) è realizzata in materiale metallico con elevate proprietà di conduzione del calore.
4. 4. Molla secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta fascia di guida (12) comprende una superficie di scorrimento (17), in moto relativo rispetto al corpo si contenimento (2) o all’organo di compressione (7); detta fascia di guida (12) comprendendo, su detta superficie di scorrimento (17), un rivestimento realizzato con un materiale polimerico avente spessore compreso tra 0,02 e 0,07 millimetri, preferibilmente 0,05 millimetri.
5. 5. Molla secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il corpo di contenimento (2) presenta, su una sua superficie interna (10, 11), almeno una sede (14) di alloggiamento per una rispettiva fascia di guida (12) e almeno una sede (15) di alloggiamento per una rispettiva guarnizione di tenuta (9).
6. 6. Molla secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che la sede di alloggiamento (14) per detta fascia di guida (12) presenta una profondità inferiore allo spessore della fascia di guida.
7. 7. Molla secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto corpo di contenimento (2) comprende un condotto (4), tra detta camera interna (3) e un ambiente esterno, all’interno del quale è alloggiato scorrevolmente detto organo di compressione (7).
8. 8. Molla secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detto organo di compressione (7) comprende uno stelo (7a), almeno parzialmente scorrevole all’interno di detta camera (3) e completamente scorrevole all’interno di detto condotto (4), e una testa (7b), definente una porzione allargata, rispetto a detto stelo (7a) di detto organo di compressione (7); detta testa (7b) essendo posta ad una estremità di detto stelo (7a) e inserita all’interno della camera (3) per definire un fine corsa dell’organo di compressione (7) durante il suo scorrimento assiale.
9. 9. Molla secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detta fascia di guida (12) è collegata alle pareti interne di detto condotto (4).
10. 10. Molla secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detta fascia di guida è interposta tra una superficie laterale (13) di detta testa (7b) e una parete interna (11) di detta camera (3); detta fascia di guida (12) essendo collegata alla parete interna di detta camera (3) o alla superficie laterale di detta testa (7b).
11. 11. Molla secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che l’organo di compressione (7) presenta, su una parete laterale di detta testa (7b), almeno una sede (14) di alloggiamento per una rispettiva fascia di guida (12), detta sede di alloggiamento avendo una profondità inferiore allo spessore della fascia di guida e compresa tra 0,1 e 0,4 millimetri, preferibilmente 0,2 millimetri.