IT201800007735A1

IT201800007735A1 - Unità valvolare per un dispositivo di dosaggio di un fluido

Info

Publication number: IT201800007735A1
Application number: IT102018000007735A
Authority: IT
Inventors: Gianluca Gnutti; Alberto Drera
Original assignee: Camozzi Automation Spa
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2020-02-01
Also published as: WO2020026067A1; CN112424517B; CN112424517A; US20210270656A1; US11280656B2

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un’unità valvolare per un dispositivo di dosaggio di un fluido, ad esempio una vernice.

Sono già noti dispositivi di dosaggio di un fluido, ad esempio una vernice. In alcune forme di realizzazione, questi dispositivi comprendono un gruppo pompa che aspira il fluido da un serbatoio e lo eroga attraverso un’unità valvolare che controlla il dosaggio del fluido. In alcune forme di realizzazione, l’unità valvolare comprende, in accordo con il preambolo della rivendicazione 1, un corpo di unità in cui sono ricavati un passaggio di ingresso del fluido, un passaggio di uscita del fluido, e, tra detti passaggio di ingresso e passaggio di uscita, una sede otturatore in cui è alloggiato un otturatore a sfera.

Nell’otturatore a sfera è ricavato un passaggio otturatore e l’otturatore a sfera è ruotabile, per opera di mezzi di comando, tra una posizione di apertura, in cui il passaggio otturatore collega fluidicamente il passaggio di ingresso con il passaggio di uscita, ed una posizione di chiusura, in cui l’otturatore a sfera impedisce il passaggio di fluido dal passaggio di ingresso al passaggio di uscita.

Tipicamente, quando l’otturatore a sfera è in posizione di chiusura, il passaggio otturatore mette in comunicazione il passaggio di ingresso con un condotto di ricircolo, in modo da permettere un ricircolo del fluido presente nel dispositivo di dosaggio, evitando che, dopo l’interruzione dell’erogazione, fluido residuo si secchi all’interno del dispositivo danneggiandolo o comunque ostruendone i passaggi.

Uno dei problemi che si sono riscontrati in questo tipo di dispositivi, in particolare quando il fluido da dosare ha una certa viscosità, come ad esempio le vernici, risiede nel fatto che, al termine dell’erogazione del fluido e nel passaggio dalla posizione di apertura alla posizione di chiusura dell’otturatore a sfera, si forma una goccia sull’estremità di uscita del passaggio otturatore che, nel tempo, può danneggiare l’elemento di tenuta su cui scorre l’otturatore a sfera e che delimita il passaggio di uscita.

Scopo della presente invenzione è quello di proporre un’unità valvolare per un dispositivo di dosaggio di un fluido in grado di ovviare ad un tale inconveniente. Detto scopo è conseguito con un’unità valvolare secondo la rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite dell’unità valvolare secondo l’invenzione.

Le caratteristiche e i vantaggi dell’unità valvolare secondo l’invenzione risulteranno comunque evidenti dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle allegate figure, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica in sezione dell’unità valvolare secondo l’invenzione, con l’otturatore a sfera in posizione di apertura;

- la figura 1a è una vista analoga alla precedente, ma con l’unità valvolare sezionata lungo un piano di sezione ortogonale a quello della figura 1;

- la figura 1b è una sezione dell’unità valvolare lungo il piano di sezione della figura 1a;

- la figura 2 è una vista prospettica in sezione dell’unità valvolare secondo l’invenzione, al momento dell’inizio della fase di aspirazione;

- la figura 2a è una vista analoga alla precedente, ma con l’unità valvolare sezionata lungo un piano di sezione ortogonale a quello della figura 2;

- la figura 2b è una sezione dell’unità valvolare lungo il piano di sezione della figura 2a;

- la figura 3 è una vista prospettica in sezione dell’unità valvolare secondo l’invenzione, al momento di fine della fase di aspirazione;

- la figura 3a è una vista analoga alla precedente, ma con l’unità valvolare sezionata lungo un piano di sezione ortogonale a quello della figura 3;

- la figura 3b è una sezione dell’unità valvolare lungo il piano di sezione della figura 3a;

- la figura 4 è una vista prospettica in sezione dell’unità valvolare secondo l’invenzione, con l’otturatore a sfera in posizione di chiusura;

- la figura 4a è una vista analoga alla precedente, ma con l’unità valvolare sezionata lungo un piano di sezione ortogonale a quello della figura 4;

- la figura 4b è una sezione dell’unità valvolare lungo il piano di sezione della figura 4a; e

- la figura 5 è una vista prospettica del solo pistone di aspirazione.

In detti disegni, con 1 è stata indicata nel suo complesso un’unità valvolare di un dispositivo dosatore di un fluido secondo l’invenzione.

In una forma generale di realizzazione, l’unità valvolare 1 comprende un corpo di unità 10 in cui sono ricavati un passaggio di ingresso 12 del fluido da dosare, un passaggio di uscita 14 del fluido, e, tra detti passaggio di ingresso 12 e passaggio di uscita 14, una sede otturatore 16.

Nell’esempio illustrato nelle figure, il corpo di unità 10 è rappresentato per semplicità come un blocco a sé stante. Nella realtà, l’unità valvolare 1 può essere integrata nel dispositivo di dosaggio e quindi il corpo di unità 10 può essere una porzione del corpo del dispositivo di dosaggio. Pertanto, anche il passaggio di ingresso 12 ed il condotto di ricircolo 32, che verrà di seguito descritto, possono essere segmenti terminali di rispettivi condotti ricavati nel corpo del dispositivo di dosaggio.

Nella sede otturatore 16 è alloggiato a tenuta un otturatore a sfera 18.

Il termine “otturatore a sfera” non deve essere inteso in modo limitativo come riferito ad un otturatore perfettamente sferico, ma comprende anche forme di otturatore a simmetria assiale aventi almeno una porzione di superficie sferica che facilita la tenuta ermetica dell’otturatore nella propria sede.

In altre forme di realizzazione, l’otturatore potrebbe anche avere una superficie forma cilindrica.

Nell’ otturatore a sfera 18 è ricavato un passaggio otturatore 20. L’otturatore a sfera 18 è ruotabile tra una posizione di apertura (figure 1-1b), in cui il passaggio otturatore 20 collega fluidicamente il passaggio di ingresso 12 con il passaggio di uscita 14, ed una posizione di chiusura (figure 4-4b), in cui l’otturatore a sfera 18 impedisce il passaggio di fluido dal passaggio di ingresso 12 al passaggio di uscita 14. L’otturatore a sfera 18 è ruotabile per opera di mezzi di comando 22 della rotazione dell’otturatore a sfera. In accordo con un aspetto dell’invenzione, l’unità valvolare 1 è dotata di un pistone di aspirazione 24. Il pistone di aspirazione 24 è alloggiato scorrevolmente e a tenuta di fluido in una camera pistone 26. La camera pistone 26 è in comunicazione fluidica con il passaggio otturatore 20.

Inoltre, il pistone di aspirazione 24 interagisce con il corpo di unità 10 per il tramite di mezzi a camma 28. Questi mezzi a camma 28 sono adatti a provocare, a seguito della rotazione dell’otturatore a sfera 18 dalla posizione di apertura verso la posizione di chiusura, una traslazione del pistone di aspirazione 24 nella camera pistone 26 da una posizione avanzata ad una posizione arretrata per un’aspirazione del fluido residuo presente nel passaggio otturatore 20.

In particolare, in caso di formazione di una goccia di fluido sull’estremità distale 20’ del passaggio otturatore 20 aperta verso il passaggio di uscita 14, l’arretramento del pistone di aspirazione 24 provoca un effetto risucchio nel passaggio otturatore 20 che causa l’aspirazione della goccia dall’estremità 20’ del passaggio otturatore all’interno del passaggio otturatore 20 stesso.

Pertanto, quando la rotazione dell’otturatore a sfera 18 verso la posizione di chiusura viene completata e l’estremità distale 20’ del passaggio otturatore 20 viene tappata dalla parete che delimita la sede otturatore 16, non vi è alcun residuo di fluido sull’estremità distale 20’ che potrebbe danneggiare l’elemento di tenuta 30 su cui scorre l’otturatore a sfera 18 e che delimita il passaggio di uscita 14. La fase di aspirazione viene completata prima che l’estremità distale 20’ del passaggio otturatore 20 vada a contatto con l’elemento di tenuta 30.

In una forma di realizzazione, nel corpo di unità 10 è inoltre ricavato un condotto di ricircolo 32. Come spiegato sopra, il condotto di ricircolo 32 viene utilizzato per permettere il ricircolo del fluido che si trova nel passaggio di ingresso 12 e/o nel passaggio otturatore 20 quando l’otturatore a sfera 18 è in posizione di chiusura e il fluido cessa di essere erogato dal passaggio di uscita 14.

Ad esempio, il passaggio di ingresso 12 ed il condotto di ricircolo 32 sono paralleli tra loro.

Il passaggio otturatore 20 è quindi in comunicazione fluidica con il condotto di ricircolo 32 quando l’otturatore a sfera 18 è nella posizione di chiusura. In una forma di realizzazione, i mezzi a camma 28 sono configurati in modo tale che il pistone di aspirazione 24 raggiunge la posizione arretrata quando l’otturatore a sfera 18 è ruotato in una posizione intermedia tra la posizione di apertura e la posizione di chiusura. Inoltre, il pistone di aspirazione 24 ritorna in posizione avanzata quando l’otturatore a sfera 18 raggiunge la posizione di chiusura.

In tal modo, nella fase di ritorno in posizione avanzata, il pistone di aspirazione 24 funge da compressore per espellere la goccia di fluido precedentemente risucchiata nel condotto di ricircolo 32.

In una forma di realizzazione, la posizione di apertura e la posizione di chiusura sono distanziate tra loro di un angolo di circa 90°.

Inoltre, i passaggi di ingresso 12 e di uscita 14 e il passaggio otturatore 20 sono ricavati in modo tale che l’otturatore a sfera 18 è ruotabile in modo unidirezionale per essere riportato nella posizione di apertura e ritorna in posizione di apertura ad ogni rotazione di 180°.

Più in dettaglio, il passaggio otturatore 20 comprende un primo canale radiale 20a, un secondo canale radiale 20b, parallelo al primo, ed una camera centrale 20c. La camera centrale 20c è formata da un tratto terminale della camera pistone 26.

Il primo ed il secondo canale radiale 20a, 20b sono sostanzialmente tangenti, in posizioni diametralmente opposte, alla camera centrale 20c.

In altre parole, i canali radiali 20a e 20b non sono allineati tra loro ma si estendono lungo rispettivi assi di canale paralleli e distanziati.

In particolare, come si può notare dalle figure 1b e 2b, quando l’otturatore a sfera 18 è in posizione di apertura, il secondo canale radiale 20b, pur essendo aperto sul passaggio di uscita 14, si trova alla massima distanza possibile dal punto della sede otturatore 16, ed in particolare dell’elemento di tenuta 30, verso il quale viene fatto ruotare e dal quale sarà occluso. In tal modo, la corsa angolare dell’otturatore a sfera 18 è sufficiente a provocare l’arretramento del pistone di aspirazione 24 e quindi un efficace effetto di risucchio della goccia.

In una forma di realizzazione, la camera pistone 26 si estende almeno parzialmente nell’otturatore a sfera 18. La camera centrale 20c è quindi delimitata da una parete di fondo 26’ della camera pistone 26 e dall’estremità del pistone di aspirazione stesso.

Ad esempio, il pistone di aspirazione 24 è traslabile lungo un asse di pistone X ortogonale ad un piano passaggio otturatore in cui giacciono i canali radiali 20a, 20b.

In una forma di realizzazione, i mezzi a camma 28 comprendono una scanalatura circonferenziale 28a ricavata nella superficie laterale del pistone di aspirazione 24 (figura 5) e configurata con un profilo camma adatto a realizzare il movimento di traslazione del pistone di aspirazione tra la posizione avanzata e la posizione arretrata. La scanalatura circonferenziale 28a è impegnata da un perno camma 28b solidale al corpo di unità 10.

In una forma di realizzazione, il pistone di aspirazione 24 ha una porzione di estremità 242 inserita con un accoppiamento di forma anti-rotazione in una corrispondente porzione terminale 26a della camera pistone 26, ad esempio nella porzione della camera pistone 26 ricavata nell’otturatore a sfera 18.

Ad esempio, sia la porzione di estremità 242 del pistone di aspirazione 24 sia la porzione terminale 26a della camera pistone 26 hanno una forma sostanzialmente cilindrica con una porzione laterale spianata.

Nella parete laterale del pistone di aspirazione 24 è inoltre ricavata una sede anulare 244 in cui è calzato un o-ring 246 per lo scorrimento a tenuta del pistone di aspirazione nella camera di pistone 26.

In una forma di realizzazione, i mezzi di comando 22 comprendono un albero di rotazione 22a innestato nell’otturatore a sfera 18 coassialmente, e dalla parte opposta, rispetto al pistone di aspirazione 24.

L’albero di rotazione 22a può essere comandato a ruotare da un motore elettrico, di cui nelle figure è rappresentato solo l’albero 22b.

Verrà ora descritto, con riferimento all’esempio rappresentato nei disegni, il funzionamento dell’unità valvolare.

Le figure 1-1b rappresentano l’unità valvolare 1 nella configurazione di apertura. In questa configurazione, l’otturatore a sfera 18 è posizionato in modo tale che il passaggio otturatore 20 pone in comunicazione fluidica il passaggio di ingresso 12 con il passaggio di uscita 14. In particolare, nella figura 1b si può notare che il primo canale radiale 20a sfocia nel passaggio di ingresso 12, ma in prossimità della parete che delimita tale passaggio nella direzione di rotazione dell’otturatore a sfera 18, che nell’esempio rappresentato ruota in senso orario.

Al contrario, il secondo canale radiale 20b è aperto sul passaggio di uscita 14, ma alla massima distanza rispetto al bordo che delimita il passaggio di uscita 14 nella direzione di rotazione dell’otturatore a sfera 18.

Le figure 2-2b rappresentano l’unità valvolare 1 nell’istante di inizio della fase di aspirazione. In questo istante, l’otturatore a sfera 18 ha iniziato la sua rotazione verso la posizione di chiusura ed il pistone di aspirazione 24, grazie ai mezzi a camma 28, ha iniziato la sua corsa verso la posizione arretrata. Si genera quindi nel passaggio otturatore 20 l’effetto di risucchio. Si nota, nella figura 2b, che il primo canale radiale 20a è appena stato tappato dal corpo di unità 10, mentre il secondo canale radiale 20b è aperto quasi in una posizione centrale del passaggio di uscita 14.

Le figure 3-3b rappresentano l’unità valvolare 1 nell’istante di fine della fase di aspirazione. In questo istante, l’otturatore a sfera 18 ha compiuto, rispetto alla posizione iniziale di apertura, una rotazione di un angolo di circa 45°, mentre il pistone di aspirazione 24 ha raggiunto la posizione arretrata completando l’aspirazione. Si nota, nella figura 3b, che il primo canale radiale 20a è ancora tappato dal corpo di unità 10, pur essendo in prossimità del condotto di ricircolo 32, mentre il secondo canale radiale 20b, ormai privo di residui di fluido in quanto completamente aspirati, è appena stato occluso dall’elemento di tenuta 30.

Le figure 4-4b rappresentano l’unità valvolare 1 in posizione di chiusura. In questa posizione, l’otturatore a sfera 18 ha compiuto un angolo di 90° rispetto alla posizione di apertura ed il pistone di aspirazione 24 è ritornato in posizione avanzata.

Il primo canale radiale 20a è ora aperto nel condotto di ricircolo 32, mentre il secondo canale radiale 20b è aperto sul passaggio di ingresso 12. In tal modo, è possibile effettuare il ricircolo del fluido eventualmente presente nel passaggio di ingresso 12 e nel passaggio otturatore 20.

Da notare che la traslazione del pistone di aspirazione 24 dalla posizione arretrata alla posizione avanzata provoca un effetto di compressione nel passaggio otturatore, aperto sul condotto di ricircolo 32, che contribuisce ad espellere la goccia aspirata nel condotto di ricircolo 32.

In una forma di realizzazione, dalla posizione di chiusura l’otturatore a sfera 18 può essere comandato a ruotare di un angolo di 90°, sempre nella stessa direzione, per ritornare nella posizione di partenza di valvola aperta.

In un forma di realizzazione, i mezzi a camma sono configurati in modo tale che, nella rotazione dalla posizione di chiusura alla posizione iniziale di apertura, il pistone di aspirazione ruota senza traslare.

Alle forme di realizzazione dell’unità valvolare secondo l’invenzione un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potrà apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione può essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Unità valvolare per un dispositivo di dosaggio di un fluido, ad esempio una vernice, comprendente: - un corpo di unità in cui sono ricavati un passaggio di ingresso del fluido, un passaggio di uscita del fluido, e, tra detti passaggio di ingresso e passaggio di uscita, una sede otturatore; - un otturatore a sfera alloggiato nella sede otturatore, nell’otturatore a sfera essendo ricavato un passaggio otturatore, l’otturatore a sfera essendo ruotabile tra una posizione di apertura, in cui il passaggio otturatore collega fluidicamente il passaggio di ingresso con il passaggio di uscita, ed una posizione di chiusura, in cui l’otturatore a sfera impedisce il passaggio di fluido dal passaggio di ingresso al passaggio di uscita; - mezzi di comando della rotazione dell’otturatore a sfera; - un pistone di aspirazione alloggiato scorrevolmente e a tenuta di fluido in una camera pistone in comunicazione fluidica con i fori di ingresso e di uscita e solidale in rotazione all’otturatore a sfera; - mezzi a camma tra corpo di unità e pistone di aspirazione adatti a provocare, a seguito della rotazione dell’otturatore a sfera dalla posizione di apertura verso la posizione di chiusura, una traslazione del pistone di aspirazione nella camera pistone da una posizione avanzata ad una posizione arretrata per un’aspirazione del fluido residuo presente nel passaggio otturatore.
2. Unità valvolare secondo la rivendicazione 1, in cui nel corpo di unità è ricavato un condotto di ricircolo, il passaggio otturatore essendo in comunicazione fluidica con detto condotto di ricircolo quando l’otturatore a sfera è nella posizione di chiusura.
3. Unità valvolare secondo la rivendicazione 2, in cui i mezzi a camma sono configurati in modo tale che il pistone di aspirazione raggiunge la posizione arretrata quando l’otturatore a sfera è ruotato in una posizione intermedia tra la posizione di apertura e la posizione di chiusura, e ritorna in posizione avanzata quando l’otturatore a sfera raggiunge la posizione di chiusura.
4. Unità valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la posizione di apertura e la posizione di chiusura sono distanziate di un angolo di 90°.
5. Unità valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il passaggio otturatore comprende un primo canale radiale, un secondo canale radiale parallelo al primo, ed una camera centrale formata da un tratto terminale della camera pistone, il primo ed il secondo canale radiale essendo sostanzialmente tangenti, in posizioni diametralmente opposte, alla camera centrale.
6. Unità valvola secondo la rivendicazione precedente, in cui la camera pistone si estende almeno parzialmente nell’otturatore a sfera, il pistone di aspirazione essendo traslabile lungo un asse di pistone ortogonale ad un piano passaggio otturatore in cui giacciono il primo ed il secondo tratto radiale del passaggio otturatore.
7. Unità valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4-6, in cui i passaggi di ingresso e di uscita e il passaggio otturatore sono ricavati in modo tale che l’otturatore a sfera è ruotabile in modo unidirezionale per essere riportato nella posizione di apertura e ritorna in posizione di apertura ad ogni rotazione di 180°.
8. Unità valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi a camma comprendono una scanalatura circonferenziale ricavata nella superficie laterale del pistone di aspirazione e configurata con un profilo camma adatto a realizzare il movimento di traslazione del pistone di aspirazione tra la posizione avanzata e la posizione arretrata, ed un perno camma solidale al corpo di unità ed impegnante la scanalatura circonferenziale.
9. Unità valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il pistone di aspirazione ha una porzione di estremità inserita con un accoppiamento di forma anti-rotazione in una corrispondente porzione terminale della camera pistone.
10. Unità valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di comando comprendono un albero di rotazione innestato nell’otturatore a sfera coassialmente al pistone di aspirazione.