ITMO20130237A1 - Valvola pilotata di sostentamento carico - Google Patents

Description

Valvola pilotata di sostentamento carico

L’invenzione concerne una valvola di sostentamento carico attraversata da un fluido in pressione.

Le valvole di sostentamento carico sono valvole pilotate che vengono tipicamente impiegate nel settore delle macchine movimento terra. Queste valvole sono disposte per sostenere carichi sospesi anche molto elevati, come ad esempio un braccio articolato di un escavatore, nonché per mantenere in una desiderata posizione i suddetti carichi sospesi per un intervallo di tempo prestabilito.

Queste valvole sono alimentate e attraversate da un fluido in pressione, che viene inviato ad un attuatore, in genere un pistone oleodinamico a doppio effetto, a sua volta collegato al braccio da sostenere.

Le valvole note comprendono un condotto principale, estendentesi longitudinalmente lungo un corpo della valvola, entro il quale sono ricevuti vari elementi noti, in particolare un pistone principale e una sede, entrambi mobili longitudinalmente. Il pistone principale e la sede possono essere in contatto reciproco, impedendo in questo modo il passaggio del fluido in pressione, oppure tra di essi può essere definita una zona di passaggio (quando pistone principale e sede non sono in contatto) che consente il flusso del fluido in pressione.

Nel corpo della valvola è realizzata una pluralità di aperture, ciascuna delle quali è in comunicazione con il condotto principale attraverso un rispettivo condotto ed è disposta per consentire al fluido in pressione di entrare oppure uscire dalla valvola stessa. Le valvole note comprendono quindi una prima apertura e una seconda apertura attraverso le quali, in una fase di sollevamento del carico, il fluido in pressione rispettivamente entra nel corpo della valvola, e lascia la valvola per raggiungere l’attuatore. Al contrario, in una fase di abbassamento del carico, il fluido in pressione entra nella valvola dalla seconda apertura e ne fuoriesce attraverso la prima apertura. In questa fase, questo flusso di fluido in pressione agisce sul pistone principale in modo da esercitare su di esso una forza di spinta che tende ad allontanarlo dalla sede mobile. Tuttavia questa forza di spinta non è sufficiente a vincere una forza elastica ad essa opposta che una molla precaricata esercita sul pistone principale. Per tale ragione, in questa fase, il flusso di fluido in pressione dalla seconda apertura verso la prima apertura non sarebbe quindi consentito poiché la sede e il pistone principale sono in contatto reciproco. Pertanto, quando si desidera abbassare il carico sospeso è allora previsto pilotare la valvola, così da consentire al fluido che raggiunge la valvola dall’attuatore di uscire attraverso la prima apertura.

Nella fase di pilotaggio, all’interno del corpo della valvola viene immesso ulteriore fluido in pressione, cosiddetto fluido di pilotaggio, attraverso un’apertura di pilotaggio. Dall’apertura di pilotaggio il fluido in pressione raggiunge il condotto principale, ove preme su un pistone di pilotaggio che agisce poi sul pistone principale in modo da spingerlo in una posizione in cui esso è distaccato dalla sede così da consentire il suddetto flusso di fluido dalla seconda apertura alla prima apertura.

Le valvole di sostentamento carico di tipo noto presentano diversi svantaggi che tipicamente possono influenzare negativamente la fase di abbassamento del carico sospeso.

Un primo svantaggio è dato dal fatto che queste valvole possono essere instabili, ossia possono generare instabilità nel carico sospeso, in particolare se quest’ultimo è un braccio articolato molto lungo. Durante la fase di pilotaggio della valvola, cioè mentre il carico sospeso si sta abbassando, si può originare un flusso irregolare o turbolento di fluido in pressione. Ciò può portare a movimenti bruschi e/o incontrollati del carico sospeso e avviene soprattutto quando si hanno frequenti aperture e chiusure della valvola ravvicinate nel tempo.

Al fine ovviare a questo inconveniente, è noto introdurre sul percorso del flusso di fluido di pilotaggio una perdita di carico, ad esempio uno strozzamento.

Ciò determina tuttavia un altro grave svantaggio per la valvola, poiché lo strozzamento determina un ritardo di risposta nell’esecuzione dell’operazione comandata dall’operatore pilotando la valvola, ossia in questo caso l’abbassamento del carico sospeso.

In uso, trascorrono quindi alcuni secondi tra l’istante in cui l’operatore comanda al carico di abbassarsi (azionando ad esempio un joystick a comando manuale di tipo noto) e l’istante in cui il carico inizia effettivamente ad abbassarsi.

Questo ritardo è particolarmente sgradito per gli operatori poiché, oltre a determinare un rallentamento nel funzionamento della macchina, rende più complesso controllare e comandare la macchina stessa.

Si noti inoltre che questo ritardo viene ulteriormente accentuato quando il fluido in pressione è più viscoso, come accade tipicamente quando vi sono temperature ambientali esterne molto basse (ad esempio nei mesi invernali).

Un ulteriore svantaggio delle valvole note è che sono poco flessibili poiché non sono in grado di garantire al contempo una buona prontezza di risposta nell’esecuzione dell’operazione comandata dall’operatore pilotando la valvola e una buona stabilità del carico sospeso. Anche qualora le valvole note comprendano uno strozzamento, è prevista un’operazione di regolazione empirica estremamente delicata e laboriosa, che termina solamente quando l’operatore - dopo diverse prove sperimentali successive - ottiene un ritardo di azionamento e una instabilità accettabili.

Uno scopo dell’invenzione è migliorare le valvole pilotate di sostentamento carico note. Un altro scopo è quello di fornire una valvola pilotata di sostentamento carico che sia stabile e al contempo sostanzialmente priva di ritardo di attuazione tra l’istante in cui l’operatore aziona il pilotaggio e l’istante in cui il carico sospeso inizia a spostarsi.

Un altro scopo ancora è quello di fornire una valvola pilotata di sostentamento carico che sia estremamente flessibile in quanto può operare secondo diverse modalità, ossia -in particolare- secondo due diversi “rapporti di pilotaggio” in diversi momenti della fase di pilotaggio.

Un ulteriore scopo è quello di fornire una valvola pilotata di sostentamento carico avente una struttura semplice che non necessiti di complicate e lunghe operazioni di regolazione. Secondo l’invenzione, è prevista una valvola di sostentamento carico come definita nella rivendicazione 1.

L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni, che ne mostrano una forma esemplificativa e non limitativa di attuazione, in cui: Figura 1 è una sezione longitudinale di una valvola secondo l’invenzione, raffigurata in una prima configurazione operativa;

le Figure 2, 3 e 4 sono sezioni longitudinali ingrandite di una porzione della valvola di Figura 1, raffigurata in configurazioni operative successive che sono assunte dalla valvola durante la fase di pilotaggio;

Figura 3a è un dettaglio ingrandito di Figura 3;

Figura 5 è un ingrandimento di mezzi di pilotaggio compresi nella valvola di Figura 1, raffigurati nella configurazione operativa di Figura 4;

Figura 6 è una vista prospettica schematica dei mezzi di pilotaggio di Figura 5; Figura 7 è una sezione trasversale della valvola mostrata nella configurazione operativa di Figura 4, presa secondo il piano di sezione VII-VII in Figura 4.

Con riferimento alle Figure 1-4, è mostrata una valvola 1 comprendente un corpo 2 provvisto di una pluralità di aperture attraverso le quali il fluido in pressione può entrare in, oppure uscire da, la valvola 1. Queste aperture consentono quindi alla valvola 1 di essere collegata ad un circuito oleodinamico di una macchina (non raffigurata), ad esempio una macchina movimento terra. In particolare, sono visibili una prima apertura 3, una apertura di pilotaggio 4 ed una seconda apertura 5, la funzione delle quali sarà spiegata in dettaglio nel seguito.

Nel corpo 2 è realizzata una cavità principale 8 che si sviluppa lungo un asse longitudinale A della valvola 1 tra due opposte pareti del corpo 2. La cavità principale 8 è chiusa a tenuta da due elementi di chiusura 6, 7, ciascuno disposto in corrispondenza di un’estremità della cavità principale 8. In particolare, un primo elemento di chiusura 6 è collegato amovibilmente alla cavità principale 8 in corrispondenza di una sua prima estremità 8a. Similmente, un secondo elemento di chiusura 7 è collegato amovibilmente alla cavità principale 8 in corrispondenza di una sua seconda estremità 8b, da una parte opposta rispetto alla prima estremità 8a. Il secondo elemento di chiusura 7 è internamente cavo per ricevere diversi componenti della valvola 1, come sarà spiegato in dettaglio nel seguito. Gli elementi di chiusura 6, 7 possono ad esempio essere collegati alla cavità principale 8 mediante un collegamento filettato. A ciascun elemento di chiusura sono associati rispettivi mezzi di tenuta 6a, 7a, in particolare configurati come una guarnizione di tenuta, ad esempio un O-ring. Gli elementi di chiusura 6, 7 sono inoltre provvisti di rispettivi mezzi di regolazione 40, 50 (Figura 1) disposti per regolare l’avvitamento degli elementi di chiusura 6, 7 all’interno della cavità principale 8.

La prima apertura 3 è collegata alla cavità principale 8 per mezzo di un primo condotto 3a, l’apertura di pilotaggio 4 è collegata alla cavità principale 8 per mezzo di un condotto di pilotaggio 4a e la seconda apertura 5 è collegata alla cavità principale 8 per mezzo di un secondo condotto 5a. Il condotto di pilotaggio 4a sfocia in una camera di pilotaggio 17 in cui giunge il fluido in pressione, cosiddetto fluido di pilotaggio, che è entrato nella valvola 1 attraverso l’apertura di pilotaggio 4. La camera di pilotaggio 17 alloggia inoltre una porzione terminale 6b del primo elemento di chiusura 6 che si estende verso i mezzi di pilotaggio 10 e funge da elemento di riscontro per questi ultimi quando la valvola 1 è in una prima configurazione operativa J, mostrata in Figura 1.

Come mostrato con maggior dettaglio nelle Figure 5 e 6, la valvola 1 comprende mezzi di pilotaggio 10 che durante la fase di pilotaggio della valvola 1 sono azionati dal fluido di pilotaggio, come sarà spiegato più in dettaglio nel seguito con riferimento al funzionamento della valvola 1. I mezzi di pilotaggio 10 sono disposti per contattare un pistone principale 30 e sono mobili in maniera tale da movimentare a loro volta tale pistone principale 30 lungo una direzione longitudinale X sostanzialmente parallela all’asse longitudinale A almeno durante la fase di pilotaggio della valvola 1.

I mezzi di pilotaggio 10 comprendono un primo elemento 11 e un secondo elemento 12, mobile scorrevolmente rispetto al primo elemento 11. Il primo elemento 11 presenta una prima zona di spinta definita da una estensione radiale D1 (Figura 5) del primo elemento 11. Il secondo elemento 12 presenta una seconda zona di spinta definita da una ulteriore estensione radiale D2 (Figura 5) del secondo elemento 12. La prima zona di spinta è maggiore della seconda zona di spinta. Per “zona di spinta” si intende una porzione degli elementi di pilotaggio 11, 12 che è disposta per contattare il pistone principale 30 (in particolare, è disposta per contattare una parete di fondo di una porzione terminale 34 del pistone principale 30) e premere su quest’ultimo in modo da provocarne lo spostamento lungo la direzione longitudinale X. Il primo elemento 11 comprende una cavità interna 13 disposta per ricevere, almeno in parte, il secondo elemento 12. Il primo elemento 11 comprende una porzione a manicotto 14, sagomata come un cilindro cavo e circondante anularmente il secondo elemento 12. In altre parole, all’interno della porzione a manicotto 14 è definita la cavità interna 13. Il primo elemento 11 comprende inoltre una zona flangiata 15 disposta per riscontrare uno spallamento 9 della cavità principale 8, meglio visibile in Figura 2.

La prima zona di spinta è definita da un’estensione radiale massima D1, ossia un diametro, della porzione a manicotto 14. La seconda zona di spinta è definita da un’ulteriore estensione radiale massima D2, ossia un diametro, del secondo elemento 12. Si noti che la prima zona di spinta comprende la seconda zona di spinta poiché è definita dalla somma della seconda zona di spinta e di un’area della corona anulare della porzione a manicotto 14.

Nel primo elemento 11 sono realizzati mezzi di passaggio 16 disposti per porre in comunicazione la cavità interna 13 con la camera di pilotaggio 17. In particolare, i mezzi di passaggio 16 sono realizzati nella zona flangiata 15 e sono sagomati come un foro passante 16a, ad esempio circolare. Il foro passante 16a, così come la cavità interna 13, si sviluppa in maniera sostanzialmente coassiale all’asse longitudinale A.

In altre versioni non raffigurate il foro 16a può presentare una qualsiasi forma, anche diversa da quella circolare, e può essere disposto anche in una posizione diversa da quella illustrata, ossia può essere non coassiale all’asse longitudinale A.

In altre versioni della valvola, non raffigurate, i mezzi di passaggio 16 possono comprendere una pluralità di fori.

In altre parole, i mezzi di passaggio 16 possono essere mezzi di passaggio qualsiasi, purché consentano al fluido di pilotaggio di giungere nella cavità interna 13.

A valle dei mezzi di pilotaggio 10 è definita una zona drenata 18 (meglio visibile in Figura 4) che è interposta tra il pistone principale 30 e i mezzi di pilotaggio 10. Il pistone principale 30 comprende mezzi a condotto 31 che collegano la zona drenata 18 con la prima apertura 3. In questo modo, grazie alla presenza dei mezzi a condotto 31 è possibile convogliare verso l’esterno della valvola 1 eventuale fluido di pilotaggio presente nella zona drenata 18. Questo consente di migliorare l’affidabilità della valvola 1 durante la fase di pilotaggio. Infatti, se la zona 18 non fosse drenata (tramite i mezzi a condotto 31), i mezzi di pilotaggio 10 potrebbero non essere in grado di spostarsi lungo la direzione X, così da non riuscire a movimentare il pistone principale 30. Ciò può accadere se la zona drenata 18 e la camera di pilotaggio 17 sono entrambe riempite da fluido alla medesima pressione. In questo caso sui mezzi di pilotaggio 10 agiscono due forze, di uguale intensità e opposte tra loro, che fanno sì che essi rimangano fermi poiché la forza risultante agente su di essi è nulla. Grazie ai mezzi a condotto 31, il fluido in pressione eventualmente presente nella zona drenata 18 viene convogliato all’esterno della valvola 1, garantendo così che la forza esercitata sui mezzi di pilotaggio 10 dal fluido in pressione presente nella camera di pilotaggio 17 sia in grado di pilotare correttamente la valvola 1, provocando lo spostamento del pistone principale 30 nella direzione X.

Il pistone principale 30 si estende in modo sostanzialmente parallelo all’asse longitudinale A ed è ricevuto all’interno della cavità principale 8. Il pistone principale 30 è mobile in maniera bidirezionale secondo le direzioni indicate dalle frecce X e Y, parallelamente all’asse A. Il pistone principale 30 comprende una porzione di testa 32, una porzione intermedia 33 ed una porzione terminale 34, tutte sostanzialmente di forma cilindrica. La porzione intermedia 33 presenta una estensione radiale (ossia, un diametro) minore rispetto alla porzione di testa 32 ed alla porzione terminale 34. Sulle pareti laterali esterne delle porzioni di testa 32 e della porzione terminale 34 sono realizzate gole anulari che fungono da sede per rispettivi elementi di tenuta, ad esempio O-Ring. Tra la porzione di testa 32 e la porzione intermedia 33 è interposta una porzione di collegamento 35 comprendente una zona a sezione sostanzialmente cilindrica (adiacente alla porzione di testa 32) e una zona a sezione emisferica (adiacente alla porzione intermedia 33).

La porzione di testa 32 è racchiusa all’interno del secondo elemento di chiusura 7. Quest’ultimo racchiude inoltre una molla 36 che preme sul pistone principale 30, in particolare su una parete di fondo della porzione di testa 32. La molla 36 è precaricata ed è mantenuta compressa da un elemento di spinta 37 che preme contro la molla 36.

I primi mezzi di regolazione 40 del secondo elemento di chiusura 7 consentono a un operatore di regolare il precarico della molla 36. I primi mezzi di regolazione 40 comprendono una spina filettata 41 collegata al secondo elemento di chiusura 7 mediante un collegamento filettato. La spina filettata 41 consente così di chiudere una camera 38 definita all’interno del secondo elemento di chiusura 7 in cui sono ricevuti la porzione di testa 32, la molla 36 e l’elemento di spinta 37. Su un’estremità esterna della spina filettata 41 è realizzato un alloggiamento 42 atto a ricevere un apposito strumento tramite il quale l’operatore può regolare il grado di avvitamento della spina filettata 41 rispetto al secondo elemento di chiusura 7, ossia il precarico della molla 36. I primi mezzi di regolazione 40 comprendono inoltre un elemento di bloccaggio 43, ad esempio un dado, disposto per impedire alla spina filettata 41 di venire accidentalmente svitata dal secondo elemento di chiusura 7.

Su una parete laterale del secondo elemento di chiusura 7, in prossimità del primo condotto 3a, è realizzato un foro di passaggio 39 per il fluido in pressione. Il foro di passaggio 39 è disposto per consentire al fluido in pressione di entrare all’interno della camera 38 che quindi, in uso, viene riempita dal suddetto fluido.

Il secondo elemento di chiusura 7 è provvisto di una estremità 21 (opposta all’estremità del secondo elemento di chiusura 7 ove sono disposti i primi mezzi di regolazione 40) in cui è realizzata una pluralità di passaggi. Questi ultimi sono conformati come recessi semicircolari e sono realizzati in successione su un bordo terminale dell’estremità 21, che è sagomata come un cilindro cavo.

Nella cavità principale 8 è ricevuta inoltre una sede mobile 22 sagomata a forma di boccola (e quindi internamente cava), disposta in prossimità dell’estremità 21. La sede mobile 22 circonda il pistone principale 30 sostanzialmente in corrispondenza di un tratto della sua porzione di collegamento 35 e della porzione intermedia 33. La sede mobile 22 comprende una gola 23 in cui è ricevuto un elemento di tenuta 24 per garantire una separazione a tenuta tra il primo condotto 3a e il secondo condotto 5a quando la valvola 1 è nella prima configurazione operativa J. Le pareti esterne della sede mobile 22 contattano le pareti della cavità principale 8. La sede mobile 22 è mobile in maniera bidirezionale secondo le direzioni X e Y, parallelamente all’asse longitudinale A. In particolare, come sarà spiegato con maggior dettaglio nel seguito, la sede mobile 22 è movimentata lungo la direzione Y dal fluido in pressione e si sposta lungo la direzione X grazie alla presenza di una molla 25, disposta internamente alla sede mobile 22 e agente su uno spallamento che è ricavato nelle pareti interne della sede mobile 22 appositamente per riscontrare la molla 25. Quest’ultima si estende quindi tra il suddetto spallamento e una rondella 26 avente la funzione di bloccare in posizione la molla 25 da una parte opposta rispetto alla sede mobile 22.

In una versione non raffigurata, la molla 25 è disposta esternamente alla sede mobile 22. In questa versione, dalle pareti esterne della sede mobile 22 sporge una protrusione anulare, su cui agisce la molla 25.

Si descrive nel seguito il funzionamento della valvola 1, con particolare riferimento al caso in cui quest’ultima sia compresa in una macchina movimento terra. Quando si desidera sollevare un carico, il fluido in pressione, ad esempio un olio provvisto di adeguate caratteristiche chimico-fisiche, entra nella valvola 1 attraverso la prima apertura 3 comunicante con il condotto principale 8 tramite il primo condotto 3a.

Il fluido in pressione attraversa i recessi definiti lungo il bordo dell’estremità 21, e raggiunge la sede mobile 22, movimentandola nella direzione Y. Così facendo il fluido in pressione allontana la sede mobile 22 dall’estremità 21 del secondo elemento di chiusura 7. Ciò è dovuto alle elevate pressioni del fluido, che sono in grado di vincere la forza elastica della molla 25. In questo modo è consentito il passaggio di un flusso di fluido in pressione attraverso un’area di passaggio ASdefinita tra la sede mobile 22 e il pistone principale 30 (in particolare la sua porzione di collegamento 35). In assenza del fluido, invece, la molla 25 agisce sulla sede mobile 22 così da mantenerla a riscontro della zona emisferica della porzione di collegamento 35 del pistone principale 30 in modo tale da impedire il passaggio del flusso di fluido in pressione attraverso l’area di passaggio AS(che in questa configurazione operativa, mostrata in Figura 1, non è più definita ed è quindi assente). In altre parole, in funzione della reciproca disposizione del pistone principale 30 e della sede mobile 22 (grazie al fatto che entrambi sono mobili lungo una direzione longitudinale all’interno della cavità principale 8) è possibile alternativamente definire, o meno, un’area di passaggio ASper il fluido in pressione così da rispettivamente consentire, o impedire, il passaggio di un flusso di un fluido in pressione tra la prima apertura 3 e la seconda apertura 5.

Il fluido in pressione attraversa quindi l’area di passaggio ASche viene definita tra la sede mobile 22 e la porzione di collegamento 35 e può così fluire, internamente alla sede mobile 22, verso il secondo condotto 5a. Attraverso la seconda apertura 5, il fluido fuoriesce dal corpo 2 e si dirige verso mezzi attuatori, che sono compresi nella macchina e che vengono in questo modo azionati per sollevare il carico.

Quando si desidera interrompere il sollevamento del carico, il fluido in pressione non viene più alimentato alla prima apertura 3a e di conseguenza la sede mobile 22 si sposta nella direzione X sotto l’azione della molla 25 in modo riscontrare nuovamente la zona emisferica della porzione di collegamento 35 del pistone principale 30. La valvola 1 si porta così nella prima configurazione operativa J di Figura 1, nella quale il flusso di fluido in pressione non può attraversare la valvola.

Quando si desidera abbassare il carico, il fluido in pressione giunge alla seconda apertura 5 dai mezzi attuatori e, dopo aver attraversato la valvola 1, lascia quest’ultima attraverso la prima apertura 3. Questo flusso di fluido in pressione tende ad allontanare il pistone principale 30 dalla sede mobile 22. Tuttavia, la spinta esercitata dal fluido in pressione non è in grado di vincere la forza elastica esercitata dalla molla 36 sul pistone principale 30.

Di conseguenza è necessario pilotare la valvola 1. Durante la fase di pilotaggio la valvola 1 assume in sequenza le configurazioni operative P1, P2 e P3 rispettivamente mostrate nelle Figure 2, 3 e 4.

Durante la fase di pilotaggio un volume di fluido di pilotaggio entra nel corpo 2 tramite l’apertura di pilotaggio 4 e percorre il condotto di pilotaggio 4a. Il fluido di pilotaggio riempie la camera di pilotaggio 17 e la cavità interna 13 dopo aver attraversato i mezzi di passaggio 16. Il fluido di pilotaggio preme inizialmente sul primo elemento 11, il quale inizia a spostarsi nella direzione X (configurazione operativa P1 mostrata in Figura 2). Successivamente il fluido di pilotaggio continua a premere sul primo elemento 11 finché la zona flangiata 15 riscontra lo spallamento 9 (configurazione operativa P2 in Figura 3).

Nelle configurazioni operative P1, P2 della valvola 1 il secondo elemento 12 non si sposta rispetto al primo elemento 11.

Il primo elemento 11 resta a riscontro dello spallamento 9 fino al termine della fase di pilotaggio. Infatti il primo elemento 11 è mantenuto bloccato in questa posizione da una parte dallo spallamento 9, che ne impedisce l’ulteriore spostamento in direzione X, e dall’altra parte dalla spinta del fluido di pilotaggio in pressione presente nella camera di pilotaggio 17, che ne impedisce invece lo spostamento in direzione Y.

Nelle configurazioni operative P1 e P2 i mezzi di pilotaggio 10 premono sul pistone principale 30 tramite una prima zona di spinta definita dall’estensione radiale D1 del primo elemento 11. Grazie a questa azione di spinta del primo elemento 11 sul pistone principale 30, lo spostamento del primo elemento 11 lungo la direzione X fa sì che anche il pistone principale 30 si sposti di conseguenza lungo la medesima direzione.

Quando il primo elemento 11 giunge a riscontro dello spallamento 9, il pistone principale 30, in particolare la sua zona di collegamento 35, inizia a distaccarsi dalla sede mobile 22, come meglio visibile nell’ingrandimento di Figura 3a. In questo modo tra il pistone principale 30 e la sede mobile 22 inizia ad essere definita l’area di passaggio AS, la quale - pur essendo inizialmente di entità molto limitata - fa sì che il fluido in pressione che giunge nella valvola 1 dai mezzi attuatori (attraverso la seconda apertura 5) possa iniziare a fuoriuscire dalla valvola attraverso la prima apertura 3. Di conseguenza, il carico sospeso inizia ad abbassarsi.

Successivamente il fluido di pilotaggio presente nella cavità interna 13 preme sul secondo elemento 12, movimentandolo nella direzione X. Il secondo elemento 12 si sposta quindi rispetto al primo elemento 11 portandosi nella configurazione operativa P3 mostrata in Figura 4. In questa configurazione operativa i mezzi di pilotaggio 10 premono sul pistone principale 30 tramite una seconda zona di spinta definita da un’ulteriore estensione radiale D2.

In questo modo, poiché l’ulteriore estensione radiale D2 è minore dell’estensione radiale D1, i mezzi di pilotaggio 10 sono in grado di esercitare sul pistone principale 30 una forza di pilotaggio discontinua, a partire da una forza maggiore quando il pistone principale 30 e la sede mobile 22 sono in mutuo contatto (configurazione operativa P1), a una forza minore quando il pistone principale 30 è distaccato, cioè non più in contatto, con la sede mobile 22 (configurazione operativa P3). Con “forza di pilotaggio” si intende la forza agente sui mezzi di pilotaggio 10 (e diretta secondo il verso indicato dalla freccia X di Figura 1) generata dall’azione di spinta che il fluido di pilotaggio in pressione presente nella camera di pilotaggio 17 esercita sui mezzi di pilotaggio 10.

Nelle configurazioni operative P1 e P2 il pistone principale 30 inizia a spostarsi nella direzione X, spinto dal primo elemento 11. Questo movimento iniziale del pistone, detto anche pre-corsa, termina quando la zona di collegamento 35 si distacca dalla sede mobile 22, definendo l’area di passaggio AScome sopra descritto.La pre-corsa ha tipicamente entità molto limitata, ad esempio pari a 0,8 mm, e garantisce che non avvengano indesiderati distacchi tra il pistone principale 30 e la sede mobile 22 prima del dovuto. Nella configurazione operativa P3 il secondo elemento 12 sporge all’esterno della cavità interna 13 verso il pistone principale 30 così da esercitare su quest’ultimo un’azione di spinta che lo sposti ulteriormente nella direzione X. Grazie a ciò, il pistone principale 30 si sposta verso l’interno del secondo elemento di chiusura 7 in modo tale che la porzione di collegamento 35 si allontani ulteriormente dalla sede mobile 22 così da definire l’area di passaggio AS(Figura 4). In questo modo il fluido in pressione entrante dalla seconda apertura 5 può uscire dal corpo 2 della valvola 1 attraverso la prima apertura 3 dopo aver attraversato in sequenza il secondo condotto 5a, un tratto della cavità principale 8 (internamente alla sede mobile 22), l’area di passaggio AS, i passaggi definiti nell’estremità 21 del secondo elemento di chiusura 7 e il primo condotto 3a.

Come meglio visibile nella sezione di Figura 7, l’area di passaggio ASè sagomata come una corona circolare avente un’estensione radiale DC.

Quando occorre interrompere l’abbassamento del carico, la fase di pilotaggio della valvola 1 si interrompe e il fluido di pilotaggio in pressione non viene più alimentato all’apertura di pilotaggio 4. I mezzi di pilotaggio 10 si spostano nella direzione Y poiché il fluido di pilotaggio cessa di esercitare su di essi l’azione di spinta in direzione X e la valvola 1 assume nuovamente la prima configurazione operativa J.

Il pistone principale 30 viene movimentato nella direzione Y dall’azione di spinta della molla 36, non più contrastata dall’azione dei mezzi di pilotaggio 10. In questo modo la porzione di collegamento 35 del pistone principale 30 contatta nuovamente la sede mobile 22, interrompendo così il collegamento tra la prima apertura 3 e la seconda apertura 5. La valvola 1 può essere associata a qualunque macchina o apparato, anche differente da una macchina movimento terra.

Grazie all’invenzione è fornita una valvola 1 pilotata di sostentamento carico estremamente flessibile.

Infatti, il fatto che durante la fase di pilotaggio i mezzi di pilotaggio 10 premono sul pistone principale 30 dapprima con una prima zona di spinta (maggiore) e successivamente con una seconda zona di spinta (minore) fa sì che la valvola 1 possa essere pilotata secondo due modalità differenti che si succedono nel tempo.

In particolare, quando il pistone principale 30 è movimentato grazie all’azione di spinta del primo elemento 11 (prima zona di spinta agente nelle configurazioni operative P1 e P2), su di esso agisce una forza di pilotaggio di maggiore entità. Questo consente di ridurre notevolmente, o addirittura eliminare, il ritardo di attuazione tra l’istante in cui l’operatore avvia la fase di pilotaggio della valvola 1 e l’istante in cui il carico inizia a spostarsi. In queste configurazioni operative P1 e P2, la valvola 1 è caratterizzata da un primo rapporto di pilotaggio.

Con “rapporto di pilotaggio” si intende il rapporto tra l’estensione radiale, ossia un diametro, dell’elemento di pilotaggio 11 che sta premendo sul pistone principale 30, cioè in questo caso D1, e l’estensione radiale dell’area di passaggio AS, cioè l’estensione radiale della corona circolare DC.

Successivamente, quando il pistone principale 30 è movimentato grazie all’azione di spinta del secondo elemento 12 (seconda zona di spinta agente nella configurazione operativa P3), la forza di pilotaggio agente sul pistone principale 30 (a parità di pressione del fluido di pilotaggio) diminuisce poiché la seconda zona di spinta è inferiore rispetto alla prima zona di spinta. Questo consente di ottenere una valvola 1 in cui non si origini un flusso irregolare o turbolento di fluido in pressione così da evitare instabilità del carico sospeso. Nella configurazione operativa P3, la valvola 1 è caratterizzata da un secondo rapporto di pilotaggio, dato dal rapporto tra l’ulteriore estensione radiale D2 del secondo elemento 12 e l’estensione radiale DCdell’area di passaggio AS.

Il secondo rapporto di pilotaggio è inferiore al primo rapporto di pilotaggio poiché l’ulteriore estensione radiale D2 è inferiore all’estensione radiale D1.

Tipicamente, ciascuna valvola pilotata è caratterizzata da un proprio particolare rapporto di pilotaggio.

La valvola 1 secondo l’invenzione è estremamente flessibile in quanto può assumere due diversi rapporti di pilotaggio in diversi momenti della fase di pilotaggio coniugando i vantaggi (sopra descritti) offerti inizialmente da un primo rapporto di pilotaggio elevato, e successivamente da un secondo rapporto di pilotaggio più basso.

La valvola 1 presenta inoltre il vantaggio di non richiedere particolari operazioni di regolazione volte ad evitare che la valvola generi instabilità nel carico ad essa associato, o che presenti un eccessivo ritardo di attuazione. Durante l’assemblaggio della valvola 1 l’unica operazione di regolazione richiesta all’operatore è infatti quella di regolare l’avvitamento degli elementi di chiusura 6, 7 mediante i mezzi di regolazione 40, 50. La valvola 1 presenta anche il vantaggio di essere, in uso, sicura ed affidabile. In particolare, è garantito un pilotaggio efficace della valvola 1 grazie ai mezzi a condotto 31 che convogliano verso l’esterno della valvola eventuale fluido presente nella zona drenata 18, in modo che tale fluido non sia in grado di originare una forza opposta alla forza di pilotaggio agente sui mezzi di pilotaggio 10, impedendone di fatto il movimento. Sono inoltre possibili varianti e/o aggiunte a quanto sopra descritto e/o a quanto mostrato nei disegni allegati.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola (1) di sostentamento carico, comprendente: - un corpo (2) provvisto di una cavità principale (8) collegata all’esterno attraverso una pluralità di aperture (3, 4, 5), - un pistone principale (30) ed una sede (22), entrambi mobili lungo una direzione longitudinale (X, Y) all’interno di detta cavità principale (8) in maniera tale da alternativamente consentire, o impedire, il passaggio di un flusso di un fluido in pressione attraverso un’area di passaggio (AS) in funzione della reciproca disposizione di detto pistone principale (30) e detta sede (22), - mezzi di pilotaggio (10) azionati da un fluido di pilotaggio in pressione entrante in detta valvola (1), disposti per contattare e movimentare detto pistone principale (30) lungo detta direzione longitudinale (X) almeno durante una fase di pilotaggio di detta valvola (1); caratterizzata dal fatto che detti mezzi di pilotaggio (10) comprendono un primo elemento (11) che presenta una prima zona di spinta e un secondo elemento (12), mobile rispetto a detto primo elemento (11) e presentante una seconda zona di spinta , detta prima zona di spinta essendo maggiore di detta seconda zona di spinta cosicché detti mezzi di pilotaggio (10) sono in grado di esercitare su detto pistone principale (30) una forza di pilotaggio che è variabile tra una forza maggiore, quando detto pistone principale (30) e detta sede (22) sono in mutuo contatto, e una forza minore, quando detto pistone principale (30) è distaccato da detta sede (22).
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima zona di spinta è definita da una estensione radiale (D1) di detto primo elemento (11).
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 1, oppure 2, in cui detta seconda zona di spinta è definita da una ulteriore estensione radiale (D2) di detto secondo elemento (12).
4. 4. Valvola secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo elemento (11) comprende una cavità interna (13) disposta per ricevere, almeno in parte, detto secondo elemento (12).
5. 5. Valvola secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo elemento (11) comprende una porzione a manicotto (14), realizzata in accoppiamento di forma con detto secondo elemento (12).
6. 6. Valvola secondo la rivendicazione 5, quando dipendente dalla rivendicazione 2, in cui detta estensione radiale (D1) è un’estensione radiale massima di detta porzione a manicotto (14).
7. 7. Valvola secondo le rivendicazioni 4 oppure 5, quando dipendenti dalla rivendicazione 3, in cui detta ulteriore estensione radiale (D2) è un’estensione radiale massima di detto secondo elemento (12).
8. 8. Valvola secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo elemento (11) comprende una zona flangiata (15) disposta per riscontrare uno spallamento (9) di detta cavità principale (8).
9. 9. Valvola secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo elemento (11) comprende mezzi di passaggio (16) disposti per porre in comunicazione una cavità interna (13) di detto primo elemento (11) con una camera di pilotaggio (17) in cui giunge detto fluido di pilotaggio in pressione dopo essere entrato in detta valvola (1) attraverso un’apertura di pilotaggio (4) di detta pluralità di aperture (3, 4, 5).
10. 10. Valvola secondo la rivendicazione 9, in cui detti mezzi di passaggio (16) sono realizzati in una zona flangiata (15) di detto primo elemento (11) e sono sagomati come un foro (16a) circolare passante.
11. 11. Valvola secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto pistone principale (30) comprende mezzi a condotto (31) che collegano una prima apertura (3) di detta pluralità di aperture (3, 4, 5) con una zona drenata (18) di detta cavità principale (8) interposta tra detto pistone principale (30) e detti mezzi di pilotaggio (10) così da convogliare verso l’esterno di detta valvola (1) eventuale fluido in pressione presente in detta zona drenata (18).