gnone, mandando
me al pignone .
•istone e di conse­
~essione di eserci­
rido. La caratteri­
r tutto il campo di
CAPITOLO 17
Valvole
17.1 . Valvole
Le valvole nei circuiti oleodinamici assolvono la funzione di direzionare il flus­
del liquido idraulico nelle varie diramazioni, di regolarne la pressione e la
portata o di interromperne il flusso.
Possiamo sinteticamente suddividerle in base alloro impiego nel seguente
modo (Vedi schema 1).
50
VALVOLE
5) paletta rotante,
paletta solidale
ipostamento del
angolo fisso. Si
lori rendimenti,
oppie.
I
BLOCCAGGIO
I
REGOLAZIONE
di
PORTATA
DISTRIBUTORI
REGOLAZIONE
di
PRESSIONE
17.2 . Valvole di bloccaggio
Queste valvole hanno la funzione di bloccare, nei diversi rami di un sistema
idraulico, il flusso di liquido in una direzione e di permetterne il passaggio in
3eIL:::O inverso; vengono chiamate valvole di non ritorno.
17.2.1 Valvola di non ritorno semplice
Accenniamo bn
L'elemento di tenuta puo' essere una sfera o un cono.
Nella figura 17.1 è rappresentato uno schema di val­
SIMBOLO
vola in linea con elemento di tenuta a cono. Quando il
liquido si presenta sul lato sinistro B della valvola, la
molla, a causa della pressione, si comprime e fa spostare il cono dalla sua sede
permettendo al liquido di defluire; nel senso inverso CB) il liquido e la molla
premono sul cono contro la sede e il flusso si blocca.
La pressione che determina l'apertura della valvola dipende dalla superficie
del cono, dal tipo di molla e dal precarico della molla stessa. La pressione di
apertura varia da 0.5 a 3 bar. Valvole con pressione minore possono essere
impiegate come by-pas di un punto di strozzamento.
17.2.2 Valvole
2
3
Senza attac
Queste valvole
direzione di blc
Vengono impie,
Bloccaggio d
Contro movi
Per sicurezz
Fig. 17.1 - Valvola di non ritorno I) corpo, 2) cono mobile 3) molla.
Possono essere
to. Osservando
namento: da A
ostruito da un
ne del liquido.
taggio ausiliar
attacco di trafi
Fig. 17.2 - Valvola di non ritorno (Mannesmann Rexroth).
Fig. 17.3 - Schei
mento: I) cono j
A2, A3, A4 supe;
-+Iò-
SIMBOLO
Accenniamo brevemente ad altri tipi di valvole di non ritorno:
17.2.2 Valvole di non ritorno a sblocco idraulico
B
B
mo dalla sua sede
liquido e la molla
e dalla superficie
La pressione di
'e possono essere
y
l.
x
Senza attacco di trafilamento
x
Con attacco di trafilamento
Queste valvole, a differenza delle precedenti, possono anche essere aperte nella direzione di bloccaggio. Vengono impiegate per: Bloccaggio di circuiti di lavoro sotto pressione;
Contro movimenti striscianti di utenze bloccate in modo idraulico;
Per sicurezza contro caduta di carico causa rottura di tubazioni.
u
I
molla.
't).
Possono essere senza attacco di trafilamento oppure con attacco di trafilamen­
to. Osservando il simbolo possiamo, in modo sintetico, descrivere il loro funzio­
namento: da A verso B il flusso passa liberamente, da B ad A il passaggio è
ostruito da un cono principale, spinto contro la sede dalla molla e dalla pressio­
ne del liquido. Qualora si sollecitasse l'attacco X, si sposterebbe un cono di pilo­
taggio ausiliario. In figura 17.3 è rappresentato uno schema di valvola senza
attacco di trafilamento.
Fig. 17.3 Schema di valvola di non ritorno a sblocco idraulico senza attacco di trafila­
mento: 1) cono principale, 2) cono di pilotaggio, 3) molla, 4) pistone di pilotaggio, Al,
A2, A3, A4 superfici su cui agisce il fluido (Mannesmann Rexroth).
17.2.
L'ele
Nelll
vola
liqui
moll
perrr
prerr
La I
del (
aper
impi
17.2.3 Valvole di riempimento
Sono delle valvole di non ritorno a sblocco idraulico di notevoli dimensioni; ven­
gono usate per preriempimento di grandi camere di cilindri e per bloccare il
circuito di lavoro principale in pressione (presse).
Nella figura 17.4 è rappresentato uno schema descrittivo del loro impiego.
L'attacco A viene collegato ad un
serbatoio posto sopra il cilindro. Sul
Serbatoio
cono (o sfera) di chiusura agisce una
t->'----; ~
colonna di liquido in quiete. Se il
pistone del cilindro si muove verso
il basso (a causa del proprio peso
dopo lo scarico della superficie A2 o
Valvola
a causa di un cilindro di corsa rapi­
da), si crea una depressione sulla
superficie Al.
A1
Tale depressione agisce come valore
di riferimento della valvola sull'at­
tacco B (lato chiusura). Il cilindro
A2
aspira liquido dal serbatoio. Prima
Cilindro
della fine della corsa a vuoto, il
cilindro viene frenato e si porta alla
velocità voluta. La pompa manderà
fluido nella camera del cilindro. La
pressione che si genera agisce sulla
Fig. 17.4.
mandata B e la valvola si blocca,
sezionando il circuito di lavoro dal serbatoio; finita la corsa di lavoro il cilindro
dovrà rientrare. Il rientro avviene azionando un elemento di pilotaggio che,
attraverso la mandata X, va a sollecitare a pressione la superficie A2 e il pisto­
ne di pilotaggio della valvola, facendo spostare il cono di tenuta e rimandando
il fluido nel serbatoio.
x­
17.3 . Valvole di Controllo della Portata
Il loro compito è quello di agire sulla portata (strozzandone in modo opportuno
il flusso di liquido) e di conseguenza di regolare la velocità delle utenze.
Possiamo suddividerle in Valvole di strozzamento e Regolatori di flusso com­
pensati. Nelle prime, mantenendo una sezione di passaggio del fluido invaria­
ta, la portata dipende dalla differenza di pressione presente ai capi della stroz­
zatura. Nelle seconde, a sezione di passaggio invariata, la portata rimane
costante e risulta estranea alla differenza di pressione presente agli estremi
del regolatore.
F~.
17.5­
::c.:.,ola. :1
17.3.1 Valvole di strozzamento
Si impiegano quando l'utenza presenta una resistenza costante.
Funziona
SE'zione (
li dimensioni; ven­
i e per bloccare il
Possono essere :
• Bidirezionali: lo strozzamento avviene in entrambe le direzioni;
loro impiego.
~serbatoio
. Valvola
SIMBOLO
• Unidirezionali: lo strozzamento avviene in una sola direzione, quindi necessi­
tano anche di valvole di non ritorno.
1------------------- 1
2
,L ___________________ J'
SIMBOLO
Nella figura 17.5 e 17.6 sono riportati gli schemi di tali valvole.
lavoro ìl cilindro
pilotaggio che,
icie A2 e il pisto­
ta e rimandando
~
modo opportuno
utenze.
i. di flusso com­
~l fluido invaria­
capi della stroz­
portata rimane
lte agli estremi
~
Fig. 17.5 - Schema di valvola di strozzamento bidirezionale: 1) canali laterali, 2) corpo
valvola, 3) sezione di strozzamento, 4) manicotto regolabile.
Funzionamento: attraverso i canali (1) il flusso giunge al corpo valvola e alla
sezione di strozzamento (3) inserito tra il manicotto regolabile e il corpo.
FunzionameT.
e. attraverso
La pressione
do "iene acrE
la ,3; è spint.
conseguente 4
portata risult
Ruotando la vite del manicotto, tramite un diafranmma, si regola a piacere lo
strozzamento.
Queste valvo]
essere precar:
gior caduta d
ottenendo un '
Fig. 17.6 - Schema (Mannesmann-Rexroth) di valvola di strozza mento unidirezionale.
Funzionamento: la corrente fluida arriva sul lato posteriore (1) del cono di
chiusura (2), il quale viene premuto contro la sede, mentre l'effetto di strozza­
mento avviene come nella valvola precedente. Quando il fluido arriva in senso
contrario, il cono della valvola si sposta dalla sede di chiusura e lascia passare
liberamente il flusso.
17.3.2 Regolatori di Flusso
Vengono utilizzati quando si vuole ottenere una velocità costante, anche se l'u­
tenza presenta un carico variabile.
v
~I
Fig. 17.8
SIMBOLI
Semplice
17.4 - Distri
Con valvola di non ritorno
Nella figura seguente si riporta uno schema di funzionamento di tali valvole.
Fig. 17.7 Schema di valvola regolatrice di flusso a 2 vie: 1) corpo valvola, 2) molla, 3)
bussola con diaframma, 4) passaggi laterali, 5) canale anulare (Mannesmann Rexroth).
Le valvole distr
re o inserire il
tlu...,~ nei
r
ia" direzione di r
I distributori v
aegli attacchi (,
può essere di j
Possono essere
tbpende dalla g:
~-ulta del tutto
vari
P
= Attac(
T
A.B
= Scatie
= Attac(
regola a piacere lo
Funzionamento: il fluido passa dal lato della valvola munito di diaframma (A)
e, attraverso i canali laterali e quello anulare, va verso l'attacco di uscita.
La pressione al passaggio dipende dal diaframma usato. Al passaggio delliqui­
do viene a crearsi una depressione sul diaframma; conseguentemente la busso­
la (3) è spinta contro la molla. Qualora la portata tendesse ad aumentare con
conseguente caduta di pressione, si ridurrebbero le sezioni dei canali (4) e la
portata risulterebbe pressoché costante.
Queste valvole possono anche essere regolabili, inserendo una molla che può
essere precaricata. Aumentando tale precarico della molla si ottiene un mag­
gior caduta di pressione necessaria per spostare la bussola con diaframma e
ottenendo un aumento di portata.
~to
unidirezionale.
re (1) del cono di
effetto di strozza­
lo arriva in senso
a e lascia passare
mte, anche se l'u­
?
a di non ritorno
di tali valvole.
~lvola, 2)
molla, 3)
smann Rexroth).
Fig. 17.8 - Regolatori di flusso con azionamento a leva rullo e a manopola
(Mannesmann Rexroth).
17.4 - Distributori
Le valvole distributrici (Distributori) 19l.!l!!2J.!lJ!:l.n.~ione di i~terr~!P-1!~re, devia­
re o inserire il flusso di liquido idraulico, cioè di controllare e direzionare il
'fi;ss~ nei vari rami del circuito e quindi di determinare le posizioni di arresto o
la direzione di movimento dei cilindri e dei moton.
~~
I distributori vengono individuati (come in pneumatica), tramite il numero
degli attacchi (vie) e delle posizioni che possono assumere. Il loro azionamento
può essere di tipo manuale, elettrico, idraulico, pneumatico o meccanico.
Possono essere azionati in modo diretto o indiretto (pilotati), la loro scelta
dipende dalla grandezza dello sforzo di azionamento. La loro rappresentazione
risulta del tutto simile alla rappresentazione pneumatica.
P
T
A, B
= Attacco pressione (attacco alla pompa)
Scarico (serbatoio)
= Attacco utenze
17.4..2 )
Esempio:
A B
Fig. 17.9. lì ilolZI
p T
m
A B
- Ele.a
-
P T
Essi, dipendentemente dalla tipologia di costruzione, possono essere così sud­
divisi:
Distributori a sede
- Distributori a cassetto o cursore
n tipo J
pl"eSenL
sa~ cassetto
scorrevole
cassetto rotante
C(k,Lr
- Picco]
- Bassi
- Possil
Sono cm
r.ù.ola i
Sella fig
mento m
17.4.1 Distributori a sede
La caratteristica dei distributori a sede è la buona tenuta, poiché sono caratte­ rizzati da bloccaggi senza trafilamenti. Questo li differenzia in modo sostanzia­ le dai distributori a cassetto, che a causa dei giochi fra i vari accoppiamenti (pistone-corpo) non possono realizzare tali blocchi. Nella figura seguente si riporta lo schema di un distributore a sede con aziona­ mento elettrico. A
Fig. 17.10 - Distributore a sede 3\2 con azionamento diretto: 1) otturatore a sfera, 2)
molla, 3) sede, 4) adattatore, 5) leva, 6) asta di comando (Mannesmann Rexroth).
Funzionamento: nella posizione di riposo il collegamento tra P e A è aperto, mentre T risulta chiuso. La valvola commuta attraverso una forza magnetica o manuale. Tale forza, tramite la leva (5), spinge la sfera b (contrastata dalla molla) verso destra chiudendo la sede. In questo modo la bocca P risulta blocca­
ta e si mettono in comunicazione la T e la A Tali valvole possono funzionare sino ad una pressione di 630 bar. Fig. 17.11
'Mannesrru
Funzionai
sti attom<
I canali se
effettua tI
17.4.2 Distributori a cassetto (cursore)
A B
ID]
P T
lono essere così sud-
Il tipo più usato è quello a Cassetto Scorrevole, grazie ai notevoli vantaggi che
presenta. Eccone alcuni.
Elevata potenza di inserzione rispetto a quelli a cassetto rotante
Costruzione abbastanza semplice
Piccole perdite di carico
Bassi sforzi di azionamento
Possibilità di assumere diversi schemi di inserzione
Sono costituiti da un albero (pistone) a comparti, il quale si muove nel corpo
valvola in modo longitudinale e mette in collegamento le diverse vie.
Nella figura seguente si riporta lo schema di una valvola a cassetto ad aziona­
mento manuale.
poiché sono caratte­
l in modo sostanzia­
vari accoppiamenti
e a sede con aziona-
A
~XI~~11r
p
A
B
T
SIMBOLO
Itturatore a sfera, 2)
inn Rexroth).
ra P e A è aperto,
forza magnetica o
(contrastata dalla
:a P risulta blocca­
:>ar.
Fig. 17.11 - Schema funzionale di valvola a distributore 4/3 azionamento manuale
(Mannesmann RexrothJ.
Funzionamento: nel corpo valvola (1) sono praticati dei canali anulari (2) dispo­
sti attorno ad un foro longitudinale; tale foro risulta interrotto dai canali.
I canali sono collegati alle utenze. Il collegamento e la separazione dei canali si
effettua tramite il pistone.
Nella posizione a riposo, i collegamenti (A, P, T, B) risultano separati l'uno dagli altri. Se si sposta il pistone verso destra si formano i collegamenti fra P verso B e A verso T. La tenuta tra i canali è realizzata tramite semplice gioco di accoppiamento fra cursore e corpo valvola, quindi è evidente che la tenuta non sarà ermetica come nelle valvole a sede. Per ottenere i diversi schemi di inserzione, di solito, si sagoma il cursore in modo opportuno, mentre il corpo valvola è normalmente sempre lo stesso. Queste valvole, a causa dei trafilamenti, non sono adatte per impiego di acqua, mentre con olio minerale si ottiene una sufficiente tenuta. no del quale
ricavate dell
Un foro tras'
collegando c(
I distributor
per quelli a c
17.4.3 Tipi di configurazione (posizione di inserzione)
L'intercambiabilità del cassetto (cursore) permette di ottenere più schemi di inserzione. Nella figura 17.12 sono riportati alcuni tipi di collegamenti idrauli­ ci; le posizioni con le frecce incrociate o con disposizione in parallelo definiscono le direzioni del flusso, cioè le posizioni di lavoro. Nei distributori aventi 3 posizioni, la posizione del quadratino centrale viene chiamata posizione a riposo. Nella scelta della posizione a riposo occorre tener conto delle caratteristiche dell'impianto che si vuole costruire. Nella figura, ad esempio, possiamo osservare che A è a centri chiusi, B a centri aperti, C a centri in tandem. IxrPJt 11
IXI: llt II
CD J
[XI: :lei
B....
A
IfUHIXI
IXISrt II
IXI::lfll
IXIBlfl1
Fig. 17.13 . Sche
c
B
lì ilnlXI
It llSIXI
IxrSlt 11
IXIRIf II
""lette in comunÌC;
!<.'e. mentre l'attcu
-",'':ifa e mette in CI
17.4.5 Azionan
Fig. 17.12 - Posizioni di inserzione delle valvole a cursore.
17.4.4 A cassetto rotante Accenniamo brevemente a questo tipo di distributori, poiché meno usati rispet­ to a quelli a cursore. Essi sono composti (vedi fig 17.13) da un corpo valvola cavo cilindrico, all'inter­
In questo caso
e:5.."€re di tipo m
• Azionament(
L"azionamento
rappresentato l,
mo separati l'uno
!ollegamenti fra P
:lccoppiamento fra
rrà ermetica come
no del quale è posto un corpo rotante (otturatore), sulla cui circonferenza sono
ricavate delle scanalature (camere) poste a 90° tra loro.
Un foro trasversale mette in comunicazione le camere diametralmente opposte,
collegando così le diverse vie di flusso.
I distributori rotativi possono realizzare tutte le posizioni di inserzioni viste
per quelli a cassetto scorrevole.
:oma il cursore in
Ire lo stesso.
impiego di acqua,
ere più schemi di
legamenti idrauli­
rallelo definiscono
no centrale viene
CD
o
L-'---J
lle caratteristiche
chiusi, B a centri
,Fl
~T
[X[]]
A
B
p
A
.'T
p
IXIHlfl1
B
IXIHlfl1
:ore.
Fig. 17.13 - Schema funzionale di distributore rotativo 4\2: nello schema 1 il rotore
mette in comunicazione l'attacco di pressione P con l'attacco utenza A, il pistone fuorie­
sce, mentre l'attacco B è collegato con lo scarico T al serbatoio. Nello schema 2 il rotore
ruota e mette in comunicazione P con B; quando il pistone rientra, A comunicherà con T.
17.4.5 Azionamento diretto dei distributori a cassetto
In questo caso il distributore è azionato direttamente da un segnale che può
essere di tipo meccanico, idraulico, pneumatico o elettrico.
[leno usati rispet­
• Azionamento meccanico.
lindrico, all'inter­
L'azionamento avviene tramite forza meccanica. Nella figura seguente viene
rappresentato lo schema di funzionamento di un distributore a leva.
Fig. 17.14 - Schema di funzionamento di distributore a cassetto a leva manuale (1) leva>
(2) meccanismo di azionamento, (3) molla (Mannesmann Rexroth).
Funzionamento: azionando la leva (1), collegata al meccanismo (2) sì commuta
la valvola; venendo a mancare la forza di azionamento, la molla (3) riposiziona
il cursore.
• Azionamento pneumatico e idraulico.
L'azionamento si ottiene sollecitando idraulicamente o pneumaticamente iI
cursore.
1) Idraulico centraggio a molle
2) Pneumatico centraggio a molle
1)
n
•••
--:1
~
2)
1M
_
__L._ _ _
} __ ~n--.
~
--n.--t1
Nella seguente figura si riporta uno schema di tali valvole.
Fig. 17.15 . Disegno in sezione di distributore a 2 posizioni, azionato idraulicamente
Jfannesmann RexrothJ.
Funzionamento: sollecitando idraulicamente il pistoncino di azionamento sini­
:ruo si sposta il cursore nella posizione di destra. La posizione viene fissata da
una tacca (3). Nei distributori a due posizioni senza ritorno a molla o con tacca
e nel tipo a 3 posizioni si usano 2 pistoncini di azionamento.
~'a
manuale (1) lel:a,
• Azionamento elettrico.
mo (2) si commuta
olla (3) riposiziona
Questo particolare tipo di distributore, grazie al grande numero di posizioni me può assumere, è il più usato. I componenti elettromeccanici impiegati nel rutema di comando sono analoghi a quelli studiati nel capitolo dell'elettro­ pneumatica. Tali dispositivi tramutano in segnali oleodinamici i vari segnali di tipo elettrico che provengono dalle unità di governo. eumaticamente il
Possono essere suddivisi nel seguente modo: -Amagneti a corrente continua a secco -A magneti in corrente continua a bagno d'olio -.-\magneti in corrente alternata a secco - A magneti in corrente alternata a bagno di olio Caratteristiche: I magneti in corrente continua realizzano posizionamenti gra­ dDali, elevata frequenza di azionamento e grande affidabilità. Risultano insen­ lIibili a piccole variazioni di tensione (sovratensioni, sottotensioni). Quelli a corrente alternata presentano brevi tempi di commutazione. L'uso in bagno di olio è consigliabile se si lavora in ambienti umidi, quelli a seceo sono di più facile realizzazione. Sella figura seguente si riporta lo schema di un distributore a due posizioni. Sulla destra è rappresentato un magnete a secco in corrente continua e, a sini­ iCra. in corrente alternata. Pilotaggio e.
separato. Si
e portata esi
Fig. 17.16 Schema di valvola ad azionamento elettrico, tipo ad impulsi 2 posizioni: 1)
magnete a secco corrente alternata, 2) magnete a secco corrente continua, 3) bussola con
guarnizioni, 7) comando manuale di emergenza (Mannesmann Rexroth).
Funzionamento: quando si eccita la bobina, si sposta il pistone di comando. In
questo caso si è eccitata la bobina (1) e si è spostato il cursore a destra. Nello
schema, essendo una valvola ad impulsi, si può notare che il pistone non è con­
trastato da molle, ma occorre eccitare un'altra bobina per il riposizionamento.
• Azionamento indiretto (Pilotato) dei distributori a cassetto.
Questo tipo di azionamento si usa quando i distributori sono sottoposti a grosse potenze idrauliche, che necessitano di grandi forze per muovere il cursore. Le valvole distributrici pilotate sono composte da una valvola principale e da una valvola di pilotaggio; quest'ultima è solitamente ad azionamento elettrico. Quando si eccita la servovalvola, il segnale di comando si amplifica in modo idraulico e si sposta il pistone. Quando si superano portate di 7000 l \min anche le valvole pilota devono a loro volta essere pilotate, a causa del volume di olio di pilotaggio. 17Ji - Valvo]
Queste valvole
idraulico o in UI
A questo tipo di
1 \-alvole di m
Z \-alvole ridu
3 \-alvole di se
Tutte queste val
17..5.1 Valvole c
Valvola a 3 posizioni pilotata
Hanno la funzio
IEÒ1ato valore d
!IÌOIrezza.
Passano essere ~
.amento pilotat'
p T
Possono essere a:
Pilotaggio interno: il fluido di pilotaggio viene prelevato direttamente dal
canale di presa pressione P e mandato alla valvola pilota mediante tubazioni.
Valvole ad azi(
Xella figura SE
-=bema costrutt
- Pilotaggio esterno: il fluido di pilotaggio viene assunto da un circuito pilota
separato. Si ottiene così un migliore adattamento alle condizioni di pressione
e portata esistenti.
)
d impulsi 2 posizioni: 1
continua, 3) bussola con
"lexroth).
istone di comando. In
rrsore a destra. Nello
e il pistone non è con­
il riposizionamento.
l
cassetto.
no sottoposti a grosse
overe il cursore.
ùvola principale e da
ionamento elettrico.
si amplifica in modo
e pilota devono a loro
io.
3 posizioni pilotata
.to direttamente dal
mediante tubazioni
Fig. 17.17 Valvole pilotate (Mannesmann Rexroth).
17.5 - Valvole di controllo della pressione
Queste valvole assolvono al compito di regolare la pressione in un circuito illraulico o in una determinata parte di quest'ultimo. A questo tipo di valvole appartengono: l Yalvole di massima pressione, o sicurezza
2 Yalvole riduttrici di pressione (regolazione di pressione)
3 Yalvole di sequenza, valvole di esclusione
'lune queste valvole possono essere o ad azione diretta o pilotate.
:l'l...ii.l Valvole di massima pressione
Ibnno la funzione di mantenere la pressione del circuito al disotto di un deter­
..mato valore di taratura o riferimento, in modo che si lavori in condizioni di
:lllÌl::m'ezza.
p
WIIs5ono essere ad azionamento diretto o ad azio­
r
~nto pilotato.
L
figura seguente si riporta un semplice
di tali valvole.
~~ costruttivo
SIMBOLO
Un otturatore mobile (2) viene spinto contro la sede della valvola (1) da una
molla (3) avente un carico prestabilito.
Il vano contenente la molla e la parte superiore dell'otturatore è in collegamen­
to con il serbatoio.
La pressione esistente nel circuito, applicata sulla superficie inferiore dà origi­
ne ad una forza idraulica. Quando tale forza supera il valore di taratura della
molla, l'otturatore si solleva dalla sede e mette in comunicazione il fluido ecce­
dente con il serbatoio, dove si scarica. Nel caso in cui non ci sia prelievo di flui­
do, l'intera portata passa attraverso la valvola; questa rimarrà aperta sino a
quando non si verificano delle condizioni di bilanciamento fra la forza di preca­
rico molla e la forza idraulica. L'apertura varia in modo continuo dipendente­
mente dalla portata di fluido che passa nella valvola. In ogni caso il valore di
precarico della molla non viene mai superato.
T
Quando il fluido passa nella valvola si ha una produzione di calore (l'energia
idraulica si trasforma in calore) e tale quantità è pari a: W IIp' Q.
T
2
1
p
---
--- - ---=­ A
rzzz????????????????Z?ZZ?ZZZZ
~
Fig. 17.18 . Schema di funzionamento di valvola di sicurezza (Massima pressione) ad
azionamento diretto: T scarico, P mandata, A utilizzo, 1) sede valvola, 2) elemento mobi·
le (otturatore), 3) molla.
,,"'III!
è collE
è~l
In questo esempio si è solo tenuto conto della statica della valvola (forze); biso­
gna invece considerare che l'aspetto dinamico del sistema Molla-Massa crea
delle vibrazioni che si ripercuotono in modo dannoso sulla pressione.
fanaCOIl
...... 1';.
_ . . direno
la valvola (1) da una
Occorre, quindi, provvedere a smorzare tali vibrazioni. Nella figura seguente si
riporta uno dei metodi usati per attenuare eventuali vibrazioni.
ltore è in collegamen­
de inferiore dà origi­
[ore di taratura della
c:azione il fluido ecce­
ci sia prelievo di flui­
marrà aperta sino a
fra la forza di preca­
~ontinuo dipendente­
)gni caso il valore di
------ ::::::--------~~;;
T
e di calore (l'energia
'= àp' Q.
p
·3
1
... 2
-1
A
:z:z.:a
--=­ A
- -=­
?zzz
ssima pressione) ad
la, 2) elemento mobi­
llvola (forze); biso­
Molla-Massa crea
~ssione.
Fig 17.19 Schema di principio costruttivo di valvola di massima pressione con smorza­
mento vibrazioni:
1) Pistone di smorzamento con sfaccettatura.
Il pistone è collegato rigidamente all'otturatore. Durante la corsa del pistone il
fluido è obbligato a passare attraverso la luce di smorzamento, dando origine
ad una forza contraria (di smorzamento) alla direzione di moto.
Nella figura 17.20 è rappresentato uno schema costruttivo di valvola ad azio­
namento diretto.
/
1
T
p
Fig 17.20 Valvola di massima pressione ad azionamento diretto (Mannesmann Rexroth).
1) Blocco comando;
2) Bussola;
3) Molla;
4) Regolazione;
5) Cono con pistoncino di smorzamento;
6) Sede.
A
Valvole di massima pressione Pilotate.
SIMBOLO
r
I
Questo tipo di valvola viene utilizzata quando
le portate da scaricare sono rilevanti, poiché in
questo caso la forza di taratura (precompres­
sione) aumenterebbe considerevolmente, con
un aumento delle dimensioni.
L
B
Nello schema seguente si riporta un esempio di principio costruttivo di tali val~~
-
Fig.
È costituit
La valvola
principale
così pure I
della valve
In condizi(
Poiché le !
pressione.
di riposo. ]
la molla (4
Allorché la
do si SCari,
st'ultimo E
superfici d
Quando la
del pistonE
stra e il flt
~ella figu
pilotata.
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Fig. 17.21 - Principio costruttivo di valvola di massima pressione pilotata.
t eo:,-tituita da una valvola pilota (1) e da una valvola principale (2), La ,-alvola pilota è del tipo ad azionamento diretto, Sul lato destro del pistone pi.ncipale, attraverso l'attacco P, agisce la pressione esistente nel circuito e CDSÌ pure sul lato sinistro dell'otturatore, passando per l'ugello (5), e sul cono èlla valvola pilota. ·In condizione di riposo, sui due lati dell'otturatore agisce una pressione uguale. Poiché le superfici sono uguali, sull'otturatore si ottiene un bilanciamento di Jll'eSsione. La molla (3) ha il compito di mantenere l'otturatore nella condizione _ riposo. La pressione di risposta della valvola pilotata viene tarata mediante la molla (4) della valvola pilota, Allorché la pressione raggiunge il valore di taratura della valvola pilota, il flui­
tIo si scarica nel serbatoio passando per il cono di pilotaggio e l'ugello; su que­
st'ultimo si genera una caduta di pressione che va ad agire anche sulle due mpernci dell'otturatore. Quando la forza data dalla caduta di pressione moltiplicata per la superficie del pistone supera la forza data dalla molla, l'otturatore si muove verso sini­
stra e il fluido in eccesso si scarica nel serbatoio. Sella figura 17.22 si riporta uno schema di valvola di massima pressione pilotata. .......""
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. _.......:u Fig. 17.22 . Schema di valvola di massima pressione pilotata: 1) valvola pilota, 3.1),
3.2),3.3) Ugelli, 4) Molla, 5) Molla, 6) Filtro di protezione dell'ugello 3.2) (Mannesmann
Rexroth).
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17.5.2 Valvole riduttrici di pressione
Il loro compito è quello di limitare la pressione secondaria del circuito, cioè la
pressione in uscita. Tale pressione viene mantenuta ad un valore costante, in
modo indipendente da quella primaria (in entrata), non appena questa rag­
giunge un valore superiore a quello di taratura. Quindi queste valvole hanno lo
scopo di mantenere in un ramo del circuito un valore di pressione più basso
rispetto a quello esistente nel circuito principale.
Le valvole riduttrici di pressione possono essere:
- Semplici: esse riducono la pressione ad un valore costante in modo indipen­
dente dalle variazioni che subisce la linea.
- Differenziali: riducono di un valore costante la pressione nei confronti di
quella principale.
Proporzionali: riducendo, mantengono costante il rapporto fra le due diffe­
renti pressioni. Esse, inoltre, possono essere ad azionamento diretto o pilotato. Si riportano di seguito i relativi simboli di valvola ad azionamento diretto e pilotata. •
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1) valvola pilota, 3.1 .
ello 3.2) (Mannesmann.
. del circuito, cioè la
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ste valvole hanno lo
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Azionamento pilotato: Simbolo
B
.acendo riferimento alla figura 17.23, descriviamo il funzionamento di una ......ola ad azionamento diretto. '. . un corpo valvola (2) è alloggiato il pistone (elemento di comando) (1), il quale è mantenuto nella posizione di riposo da una molla (3). Si fa notare che, contrariamente alle valvole di sicurezza (massima pressione) e a quelle di sequenza (che vederemo più avanti), in posizione di riposo si consi­ ~ a valvola aperta. Il flusso viaggia da P verso la bocca A. I.a pressione secondaria si manifesta all'attacco A e va ad agire sulla superficie
IlliDi.5tra del pistone, tramite la tubazione di pilotaggio (4).
Allorché la pressione presente in A uguaglia il valore di tarature impostato
-.Ile molle, il pistone si sposta e fa sì che la portata si riduca passando da P ad
A In questo modo la portata che arriva all'uscita è solamente quella richiesta
,.tana utenza all'attacco A (in qualunque caso, non si supererà mai il valore di
i l:aratura). Se non si ha richiesta di fluido, come in posizione finale, la valvola
I rirulta chiusa.
'quando dovesse verificarsi un aumento di pressione a valle della valvola, cau­
ata da carichi esterni che agiscono sull'utenza, il pistone subirà un ulteriore
I IIp05tamento contrastato dalla forza della molla. Quindi la bocca di attacco A
~ collegata, attraverso il pistone, al serbatoio, con conseguente passaggio
.. fluido in modo che non si superi il valore di pressione prestabilito.
te in modo indipen­
ne nei confronti di
1:0 fra le due diffe­
to.
mamento diretto e T;.g 17.23 . Schema costruttivo funzionale di valvola di sequenza ad azionamento diret­
ID." 1, Corpo, 2) Pistone di pilotaggio, 3) Molla, 4) Dispositivo di regolazione, 5) Valvola
é:i '!on ritorno (Mannesmann Rexroth).
17.5.3 Valvole di sequenza, valvole di esclusione
sini
di e:
senza che
'ft!I'S()
parte
Dal punto di vista costruttivo queste valvole sono simili a quelle di massima pressione. La differenza consiste nel fatto che le valvole di sequenza vengono montate sulle tubazioni che trasportano il flusso principale e consentono il bloccaggio o l'apertura di una luce quando si raggiunge il valore di pressione tarato. Il loro scopo è quindi quello di consentire l'azionamento di più attuatori secon­
do una sequenza prestabilita. Anche questo tipo di valvole possono essere ad azionamento diretto o pilotate. Le valvole di sequenza svolgono il compito affidato ai finecorsa pneumatici. Per il comando di n attuatori necessitano n-l valvole. Nelle figure seguenti vengono riportati il simbolo e lo schema costruttivo di una valvola di sequenza ad azionamento diretto. A
SIMBOLO
y
B
A
Fig 17.24 - Schema costruttivo funzionale di valvola riduttrice di pressione ad aziona­
mento diretto: 1) Pistone, 2) Corpo, 3) Molla, 4) Tubazione di pilotaggio, 5) Sfera P, A, T
connessioni (Mannesmann Rexroth).
Descrizione funzionamento: nella posizione di riposo la valvola è bloccata, men­
tre il pistone (2) è premuto dalla molla (3) contro la sede. La pressione presente
all'attacco A viene mandata, tramite dei fori e ugelli, praticati nel pistone, sul
lato della superficie opposta della molla.
Quando il valore della pressione raggiunge quello tarato, il pistone si muove
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sinistra e mette in collegamento gli attacchi A e B. In questo modo la
di circuito collegato alla bocca B si trova sollecitata dal fluido idraulico
che sull'attacco A si abbia una diminuzione di pressione.
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te dal tipo di impiego di tale valvola (valvola di sequenza o di
il drenaggio si effettua esternamente attraverso y oppure all'in-
Yalvole di esclusione possono anche essere impiegate nei sistemi idraulici
di accumulatori. Il loro compito è quello di mandare la portata della
piBPCi nel circuito dell'accumulatore sino a quando questo viene caricato e si
llilll:giunge la pressione necessaria.