ITMI990907A1 - Dispositivo per variare la sezione trasversale libera di passaggio diun elemento canaliforme nonche' procedimento per la sua fabbricazione - Google Patents

Description

L'invenzione riguarda un dispositivo per variare la sezione trasversale libera di passaggio di un elemento canaliforme, con una valvola disposta solidale alla rotazione su un albero ed il cui contorno esterno corrisponde essenzialmente al contorno interno dell'elemento canaliforme, laddove mediante rotazione relativa dell'albero la valvola è spostabile fra una posizione chiusa ed una posizione aperta, inoltre riguarda un procedimento per fabbricare il dispositivo.

Stato .della tecnica

Dispositivi del genere in questione sono noti. Questi vengono impiegati ad esempio come valvole a farfalla, rispettivamente valvole di regolazione in impianti di aspirazione di motori endotermici, ad esempio motori turbo-diesel o motori diesel aspirati. Con queste valvole viene variata una sezione trasversale di passaggio di un canale conducente aria di aspirazione, per aumentare un gradiente di pressione in corrispondenza di una valvola di riciclo di gas di scarico, che sbocca parimenti nell'elemento canaliforme. E' noto il fatto di eseguire l'elemento canaliforme ad esempio come tubo, all'interno del quale è disposto un disco. Il disco mediante collegamenti ad avvitamento è accoppiato con vincolo geometrico e meccanico con un albero guidato radialmente attraverso il tubo, ad un'estremità libera dell'albero agisce un dispositivo di azionamento tramite il quale la valvola è orientabile all'interno del tubo, cosicché la sezione trasversale di passaggio del tubo è spostabile fra una posizione chiusa - la valvola è orientata radialmente rispetto al tubo -e una posizione aperta - la valvola è orientata assialmente rispetto al tubo. Nella nota disposizione è svantaggioso che essa può essere montata solo con grande dispendio, poiché all'interno del tubo la valvola dovrà essere necessariamente fissata con vincolo meccanico e geometrico sull'albero. In seguito alle pressioni risultanti relativamente elevate nel condotto di aspirazione il collegamento fra la valvola e l'albero dovrà essere permanente ed affidabile, poiché specialmente come stabilito da un esercizio di un autoveicolo aggiuntivi fenomeni scotitori e, oppure vibratori o similari non devono pregiudicare un collegamento fra la valvola e l'albero.

Vantaggi dell'invenzione

Il dispositivo secondo l'invenzione per variare la sezione trasversale libera di passaggio di un elemento canaliforme con le caratteristiche menzionate nella rivendicazione 1, presenta invece il vantaggio che in maniera semplice è possibile un accoppiamento sicuro ed inamovibile fra una valvola, disposta in un elemento canaliforme, e un albero portante la valvola solidale alla rotazione. Poiché ha luogo un accoppiamento con vincolo meccanico e geometrico fra la valvola e l'albero, in modo tale che un contorno esterno dell'albero ed un contorno interno di una rientranza della valvola, alloggiante l'albero, presentano corrispondenti caratteristiche di forma, l'albero è fatto con un materiale più duro di quello della valvola ed almeno una caratteristica della forma dell'albero almeno zonalmente sposta materiale della valvola nella zona della sua rientranza, in maniera semplice inserendo l'albero nella rientranza della valvola, in primo luogo è possibile ottenere l'accoppiamento con vincolo geometrico mediante le corrispondenti caratteristiche di forma e in secondo luogo con lo spostamento zonale della valvola mediante una sezione dell'albero è possibile realizzare un accoppiamento con vincolo meccanico garantente un fissaggio assiale della valvola sull'albero. Specialmente quando l'albero è fatto con un materiale metallico e la valvola è fatta con una materia artificiale, applicando una forza di commettitura, è possibile spostare l'albero nella rientranza, laddove con lo spostamento zonale della valvola si ottiene un sottosquadro arrestante la valvola sull'albero.

In esecuzione preferita dell'invenzione è prevista che l'albero è fatto di metallo e la valvola è fatta di una materia artificiale. In tal modo vantaggiosamente risulta possibile produrre la valvola con la sua rientranza, alloggiante l'albero, come parte ottenuta per iniezione di materia artificiale, in maniera semplice e con geometria sufficientemente precisa e realizzare l'albero ad esempio come parte ottenuta per iniettofusione di metallo. Con questa scelta di materiali in primo luogo si garantisce una stabilità sufficientemente grande dell'albero per sostenere pressioni agenti sulla valvola e in secondo luogo grazie alle differenti durezze del materiale dell'albero e della valvola si assicura lo spostamento zonale sicuro di materiale della valvola durante l'accoppiamento dell'albero, cosicché in maniera semplice è possibile realizzare l'accoppiamento con vincolo geometrico e meccanico fra valvola ed albero.

Inoltre, in esecuzione preferita dell'invenzione è previsto che la rientranza della valvola alloggiante l'albero presenta sezioni profilate reciprocamente distanziate e disposte allineate. In tal modo viene semplificata la fabbricazione della rientranza della valvola, poiché nel caso della fabbricazione come parte sagomata ottenuta per iniettofusione di materiale artificiale non è necessario estrarre alcuna anima lunga corrispondentemente alla lunghezza della rientranza. Inoltre non è necessario prevedere superfici inclinate di sformatura della parte ottenuta mediante iniezione di materia artificiale dallo stampo, cosicché in seguito alla mancanza di queste superfici inclinate di sformatura la valvola può essere fabbricata con geometria semplice e non viene pregiudicato un accoppiamento con vincolo geometrico fra l'albero e la rientranza.

Nell'ulteriore esecuzione preferita dell'invenzione è previsto che l'albero presenta almeno una dentatura, che in almeno una delle sezione profilate della rientranza ne sagoma il profilo interno e forma almeno un sottosquadro. In tal modo risulta possibile in maniera particolarmente semplice lo spostamento zonale del materiale della valvola per l'accoppiamento con vincolo meccanico fra la valvola e l'albero, poiché la dentatura prevista in corrispondenza dell'albero ed eseguita di preferenza in un unico pezzo con questo, in maniera semplice mediante applicazione di una forza di accoppiamento può penetrare nel mantello interno di almeno una delle sezióni profilate. Corrispondentemente all'elasticità della materia artificiale della valvola in tal modo il materiale viene spostato e racchiude la dentatura per formare il vincolo meccanico.

Inoltre in esecuzione preferita dell'invenzione è previsto che l'albero ed una rientranza di supporto, alloggiante l'albero, dell'elemento canaliforme, presentano caratteristiche di forma consententi soltanto un introduzione definita dell'albero nella rientranza di supporto. In tal modo in primo luogo si rende possibile semplicemente un montaggio definito dell'albero con la valvola e d'altro canto un arresto assiale della disposizione albero-valvola nell'elemento tubolare. Relativamente a questo arresto è possibile fare a meno della disposizione di elementi di sicurezza supplementari, poiché con le caratteristiche di forma fra di loro associate è possibile soltanto l'introduzione definita dell'albero nell'elemento canaliforme e dopo successivo orientamento nella posizione di lavoro dell'albero è esclusa una estrazione assiale nella rientranza di supporto. Il dispositivo secondo l'invenzione pertanto è realizzato in modo assai semplice con poche parti e può essere senz'altro fabbricato specialmente senza aggiuntivi elementi di sicurezza.

Con il procedimento secondo l'invenzione e con le caratteristiche menzionate nella rivendicazione 13, in maniera semplice si ottiene un montaggio per il dispositivo per variare la sezione trasversale libera di passaggio di un elemento canaliforme. Poiché è necessario unicamente una fase di accoppiamento per stabilire un collegamento con vincolo geometrico e meccanico dell'albero con la valvola e per posizionare la posizione albero-valvola nell'elemento canaliforme, senza aggiuntivi mezzi ausiliari e senza aggiuntivi elementi di arresto rispettivamente di fissaggio è possibile completare il dispositivo. Con l'accoppiamento del vincolo geometrico e meccanico fra albero e valvola, è possibile ottimizzare la geometria sia dell'albero sia anche della valvola relativamente alla loro funzione, cosicché mediante noti procedimenti, ad esempio procedimenti di iniettofusione di materia artificiale o di iniettofusione di metallo è possibile fabbricare le singole parti della disposizione.

Ulteriori esecuzioni preferite dell'invenzione risultano dalle rimanenti caratteristiche menzionate nelle sottorivendicazioni .

Disegni

L'invenzione viene illustrata più dettagliatamente in seguito in un esempio di realizzazione in base ai relativi disegni.

In particolare:

la figura 1 mostra una vista esplosa parzialmente in sezione di un dispositivo per variare una sezione trasversale libera di passaggio di un elemento,

la figura 2 mostra il dispositivo secondo la figura 1 in una prima fase di montaggio,

la figura 3 mostra un albero ed una valvola del dispositivo secondo la figura 1 in una rappresentazione esplosa, e

le figure 4a e 4b mostrano viste parziali del dispositivo secondo la figura 1.

Descrizione dell'esempio di realizzazione

La figura 1 mostra una rappresentazione in sezione di un elemento canaliforme 10 qui eseguito come sezione tubolare 12 di un dispositivo di aspirazione di un motore turbo-diesel di un autoveicolo. L'elemento 10 viene formato da una sezione tubolare cilindrica 12 e possiede una superficie mantellare cilindrica 14 interna estendentesi su un determinato raggio. Il raggio sul quale si estende la superficie mantellare 14 definisce una sezione trasversale libera di passaggio dell'elemento 10.

Una parete 16 dell'elemento 10 possiede un ispessimento 18 coassiale rispetto alla parete 10. L'ispessimento 18 possiede un'apertura cieca 20 aperta verso la superficie mantellare 14. L'apertura cieca 20 possiede una sezione trasversale cilindrica e forma un punto di supporto 2 per alloggiare un'estremità 24 di un albero 26. La posizione diametralmente opposta all'apertura cieca 20 è disposta un'apertura passante 28 nella parete 16. Un'apertura passante 28 viene abbracciata da una flangia 30 che si erge dall'ispessimento 18. La flangia 30 forma un vano di alloggiamento 32 per un dispositivo di azionamento 34 dell'albero 26. Il dispositivo di azionamento 34 viene formato da una manovella 34 che è disposta eccentricamente all'albero 26 che tramite un elemento di accoppiamento 36 si raccorda con l'albero 26. Un albero 26 e il dispositivo di azionamento 34 sono eseguiti in un unico pezzo e realizzati ad esempio con una parte iniettofusa di metallo.

Il dispositivo indicato complessivamente con 8 comprende inoltre valvola 38 eseguita essenzialmente a forma di disco. Un contorno esterno 40 in tal caso si estende su un raggio uguale a quella della superficie mantellare 14 dell'elemento 10. La valvola 18 comprende un ponticello 42 che si estende radialmente all'estensione longitudinale dell'elemento 10 ed al quale si ergono sezioni dischiformi 44 semicircolari. Le sezioni 44 sono fissate tramite le nervature di rinforzo 46. Il ponticello 42 possiede una rientranza 48, che si estende sull'intera lunghezza del ponticello 42 ed è eseguita come apertura passante. Il ponticello 42 stesso è fatto con sezioni profilati 50, nell'esempio mostrato con 3 sezioni profilati 50, di cui una prima sezione profilata 50 è associata all'apertura passante 38, una seconda sezione profilata 50 è associata all'apertura cieca 20 e una terza sezione profilata 50 è disposta fra la prima e la sezione sezione profilata 50. Le sezioni profilate 50 sono distanziate ossia sono disposte intervallate, cosicché rimane rispettivamente uno spazio libero 52 fra due vicine sezioni profilate 50.

Sia l'elemento 10 che la valvola 38 sono eseguiti come parti ottenute per iniettofusione di materia artificiale. Mediante gli spazi liberi 52 fra le sezioni profilate 50 è possibile produrre la rientranza 48 estendentesi attraverso il ponticello 42 senza prevedere un'anima corrispondentemente lunga per formare l'apertura passante 48 di uno stampato di iniettofusione che vada estratta per la sformatura. In tal modo si è ridotto ad un minimo il percorso di sformatura dell'attrezzo di foggiatura ad iniettofusione, cosicché è possibile realizzare semplicemente la fabbricazione della valvola 38 in modo adatto per una produzione in serie.

Un contorno esterno 54 dell'albero esterno 2 6 è adatto ad un contorno interno 56 della rientranza 48. Il contorno esterno 54 viene formato da un profilato esagonale, cosicché corrispondentemente il contorno interno 56 è formato da un profilo esagonale interno. Il contorno esterno 54 e il contorno interno 56 sono adattati reciprocamente, in modo che l'albero può essere montato con poco giuoco, ossia con vincolo geometrico, nella rientranza 48 della valvola 38.

L'estremità 24 dell'albero 26 non possiede profilo esagonale ma è eseguita cilindricamente corrispondentemente al diametro dell'apertura cieca 20 nell'elemento 10. L'albero 26 inoltre presenta una dentatura 58 formata da denti, che si allontanato radialmente dagli alberi 26 e sono qui soltanto accennati. I denti 58 sporgono sull'estremità cilindrica 24. La dentatura 58 è disposta rispetto all'estremità 24 dell'albero 26 ad una distanza tale che quando l'albero 26 è montato la dentatura 58 è disposta nell'ambito della sezione profilata 50 della valvola 38 rivolta verso l'apertura cieca 20. La sezione profilata 50 presenta un gradino 60 (Figura 3), che non è visibile nella presentazione secondo la figura 1 e tramite il quale l'apertura passante 48 passa dal profilo esagonale interno in una sezione cilindrica 62 (Figura 3). Un diametro della sezione cilindrica 62 in tal caso corrisponde ad un diametro dell'apertura cieca 20 e all'estremità 24 dell'albero 26. La dentatura 58 nello stato montato del dispositivo 8 si porta in posizione nella sezione cilindrica 62.

La figura 3 in una rappresentazione esplosa mostra l'albero 26 nonché la valvola 38. La valvola 38 è mostrata in una rappresentazione in sezione, cosicché si guarda quasi nella rientranza 48 del ponticello 42. Le stesse parti rispetto alla figura 1 sono dotati degli stessi contrassegni e non sono illustrati ancora una volta. In base alla rappresentazione in sezione risulta evidente la disposizione delle sezioni profilati 50, che per la formazione della rientranza 48 presenta un esagono interno corrispondente all'esagono esterno dell'albero 26. Il ponticello 42 non si estende sull'intero diametro del disco 38 ma termina nella sua estremità, rivolta verso l'apertura pressante 38 dell'elemento 10 (figura 1) davanti alla superficie mantellare 14. In tal modo si ha la formazione di un intaglio (64) servente ad alloggiare una sezione di sicurezza (66) dell'albero (26). Funzione e struttura della sezione di sicurezza 66 vengono illustrate anche in base alle figure 4a e 4b.

Il montaggio del dispositivo 8 ha luogo in due fasi illustrate in figura 2. Nella figura 2 sono mostrati il dispositivo 10, l'albero 26 e la valvola 38 con la loro struttura illustrata in base alle figure 1 e 3. Relativamente ai dettagli si rimanda alla descrizione delle figure. In un primo momento la valvola 28 viene posizionato nel dispositivo 10, in modo tale che il ponticello 42 è allineato con l'apertura passante 28 nonché con l'apertura cieca 20. In tal modo si realizza uno spazio libero passante tramite l'apertura passante 28, rientranza 48 del ponticello 42 nonché l'apertura cieca 20. In questo spazio libero viene ora introdotto l'albero 26 in direzione di accoppiamento 68 mediante sollecitazione con una forza di accoppiamento. L'albero 26 in tal caso viene introdotto aggiustato in modo tale che il contorno esterno 54 dell'albero 26 si porta in appoggio con vincolo geometrico con il contorno interno 56 della rientranza 48. Mediante la forza di accoppiamento l'albero 26 viene introdotto fino a quando l'estremità 24 si impegna nell'apertura cieca 20. Contemporaneamente in tal modo la dentatura 58 si porta nella zona della sezione cilindrica 62 della <‘ >sezione profilata 50 del ponticello 48 rivolta verso l'apertura cieca 20. Con la forza di accoppiamento la dentatura 58 sposta materiale di questa sezione profilata 50 cosicché la dentatura 58 quasi affonda nel materiale della sezione profilata 50. In seguito alla maggiore durezza del materiale dell'albero 26, specialmente della dentatura 58, rispetto alla durezza del materiale della sezione profilata 50 questo spostamento del materiale ha luogo senza problemi. In tal modo si ottiene la formazione di un accoppiamento con vincolo meccanico fra l'albero 26 e la valvola 28, cosicché la valvola 28 è assicurata contro spostamento assiale sull'albero 26. Una rotazione relativa della valvola 28 dell'albero 26 è impedita dal vincolo geometrico fra il contorno esterno 54 e il contorno interno 56. In tal modo complessivamente con soltanto una fase di accoppiamento viene montato il dispositivo 8 formato dall'elemento 10 e dall'albero 26 e dalla valvola 28. Il vincolo meccanico fra l'albero 26 e la valvola 28 l'albero 26 contemporaneamente è assicurato contro un addentamento, ad esempio di seguito a sollecitazione liberatoria. La disposizione di aggiuntive parti di sicurezza, come ad esempio copiglia o similari, non è necessari.

La modalità di azione della sezione di sicurezza 66 è rilevabile in base alla figura 4a e in base all'ingradimento di dettaglio in figura 4b. Nell'apertura passante 38 si ergono segmenti ad arco 68 diretti radialmente rispetto all'albero 26, nell'esempio 2 segmenti ad arco 68 diametralmente opposti. I segmenti ad arco 68 si estendono nell'intervallo angolare, che insieme all'intervallo sul quale si estendono le sezioni di sicurezza 66 e dell'albero 66 da' come risultato 360°. Mediante i segmenti ad arco 68 e alle sezioni di sicurezza 66 si ottiene che l'albero 66 sono in posizione definita e precisamente nella posizione in cui le sezioni di sicurezza 66 sono spostabili passando davanti ai segmenti ad arco 68, è introducibile nella rientranza 48 della valvola 38. Questa posizione di introduzione definita dell'albero 26 definisce contemporaneamente la posizione del dispositivo di azionamento 34, specialmente della manovella 35 in posizione finale dell'albero 26. Dopo che le sezioni di sicurezza hanno oltrepassato i segmenti ad arco 68, l'albero 26 viene ruotato nella sua posizione di 0, cosicché le sezioni di sicurezza 66 si impegnano dietro ai segmenti ad arco 68. In questa posizione di 0 il dispositivo di azionamento 34 viene fissato per mezzo di una non rappresentata cappa protettiva, laddove una sporgenza 70 {Figura 1) eseguita sul dispositivo di azionamento 34, serve da battuta, cosicché risulta possibile una rotazione massima dell'albero 26 in ragione di 90°. Questi 90° corrispondono all'intervallo di lavoro del dispositivo 8, all'interno del quale è possibile variare la sezione trasversale libera di passaggio dell'elemento 10 fra una posizione chiusa e una posizione aperta.

I segmenti ad arco 68 e le sezioni di sicurezza 66 sono disposti in modo che all'interno di questo intervallo (angolo di rotazione di 90°) dell'albero 26 questo non può portarsi nella sua posizione di montaggio. In tal modo si ottiene che gli elementi di sicurezza 66 si impegnano sempre dietro ai segmenti ad arco 68, cosicché l'albero 26 è protetto contro estrazione dal dispositivo 8.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per variare la sezione trasversale libera di passaggio di un elemento canaliforme, con una valvola solidale alla rotazione su un albero, laddove mediante rotazione nell'albero la valvola è sopportabile fra una posizione chiusa ed una posizione aperta, caratterizzato dal fatto che ha luogo un accoppiamento con vincolo meccanico e geometrico fra la valvola (38) e l'albero (26), in modo tale che un contorno esterno (54) dell'albero (26) ed un contorno interno (56) di una rientranza (48) della valvola (38), alloggiante l'albero (26) presentano corrispondenti caratteristiche di forma, l'albero (26) è fatto con un materiale più duro del numero della valvola (38) e almeno una caratteristica di una forma (58) dell'albero almeno zonalmente esposta materiale della valvola (38) nella zona della sua rientranza (48).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'albero (26) è formato con metallo e la valvola (38) è fatta di materiale artificiale.
3. 3. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'albero (26) presenta un profilo poligonale, specialmente un profilo esagonale.
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la rientranza (48) presenta un profilo poligonale interno, specialmente un profilo esagonale interno.
5. 5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la rientranza (48) della valvola (38) è ricavata in un ponticello (42), che presenta sezioni profilati (59), reciprocamente distanziate, assialmente ed allineate, fra le quali sono previsti rispettivamente spazi liberi (52).
6. 6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'albero (26) presenta almeno una dentatura (58), che in almeno una delle sezioni profilate (50) ne deforma il profilato interno e forma almeno un sottosquadro.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la dentatura (58) dell'albero (26) è associata all'ultima sezione profilata (50) della valvola (38) guardando in direzione di innesto dell'albero (26).
8. 8. Dispositivo secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la dentatura (58) è disposta su una sezione cilindrica (24) dell'albero (26) e la sezione profilata (50), associata alla dentatura (58), forma una sezione cilindrica (62) della rientranza (48).
9. 9. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'albero (26) è prolungato oltre la valvola (28) e forma una zona di supporto che si impegna in un punto di supporto (22) dell'elemento canaliforme (10).
10. 10. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'albero (26) presenta un dispositivo di azionamento (34) che si impegna in una flangia (30) dell'elemento (10), che è disposta diametralmente di fronte al punto di supporto (20).
11. 11. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la rientranza di supporto (32) tramite un'apertura passante (28) si raccorda con l'interno dell'elemento (10) e l'albero (26) e l'apertura passante (28) presentano caratteristiche di forma (66, 68) consententi un'introduzione definita dell'albero (26) nell'elemento (10).
12. 12. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'apertura passante (28) forma segmenti ad arco (68) che sono disposti radialmente rispetto all'albero (26) ed ai quali sono associate corrispondenti sezioni di sicurezza (66) dell'albero (26).
13. 13. Procedimento per montare un dispositivo per variare la sezione trasversale libera di passaggio di un elemento canaliforme, laddove all'interno dell'elemento canaliforme viene disposta solidale alla rotazione una valvola di un albero azionale, caratterizzato dal fatto che mediante una fase di accoppiamento ha luogo un accoppiamento con vincolo geometrico e meccanico fra l'albero (26) e la valvola (38) ed un posizionamento, protetto contro perdita, della disposizione montata albero-valvola nell'elemento (10).