ITUA20164161A1

ITUA20164161A1 - PRESSURE REDUCER

Info

Publication number: ITUA20164161A1
Application number: ITUA2016A004161A
Authority: IT
Inventors: Glauco Zavoli
Original assignee: Glauco Zavoli
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2017-12-07

Description

“Riduttore di pressione”. "Pressure reducer".

SFONDO DELL’INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION

La presente invenzione si riferisce ad un riduttore di pressione per un sistema di alimentazione di gas combustibile ad un gruppo iniettore di un motore, in particolare per motori a combustione interna. The present invention refers to a pressure reducer for a fuel gas supply system to an injector unit of an engine, in particular for internal combustion engines.

STATO DELL’ARTE STATE OF THE ART

I riduttori di pressione per motori alimentati a gas hanno subìto, con l’avvento delle automobili ad iniezione elettronica, profonde trasformazioni strutturali; si è passati infatti da riduttori di pressione collegati ad un Venturi, posto a monte di una valvola a farfalla del collettore di aspirazione del motore, ai riduttori compensati attuali che sono collegati ad un iniettore posto a valle della suddetta valvola a farfalla. In particolare, quest’ultima versione necessita di una compensazione della pressione di intervento del riduttore, in quanto la pressione del collettore varia continuamente in funzione dell’angolo di apertura della valvola a farfalla, del numero dei giri e di altri fattori connessi al funzionamento del motore (per esempio velocità di marcia del veicolo, condizioni di percorso come salita o discesa). La compensazione ha la finalità di mantenere costante la pressione differenziale in tutte le condizioni operative, fra una camera di riduzione del riduttore ed il collettore di aspirazione. La compensazione si ottiene collegando il collettore di aspirazione ad una camera di compensazione del riduttore. Affinché l’iniettore funzioni ad una pressione differenziale tale da consentire di alimentare il motore in maniera corretta è necessario contenere il più possibile il calo della pressione differenziale massima rispetto alla pressione differenziale minima; se così non fosse, si verificherebbero malfunzionamenti del sistema di iniezione. In particolare, possono esserci differenze sostanziali tra diverse condizioni operative del motore; infatti, tra il funzionamento al minimo ed il funzionamento a pieno carico del motore, la pressione differenziale minima e la pressione differenziale massima possono variare anche più del 15%. Queste percentuali, puramente indicative, dipendono principalmente da perdite di carico di una molla di spinta presente all’interno del riduttore, che regola una leva di azionamento di una valvola di riduzione della pressione per consentire maggiore o minore afflusso di gas combustibile, dalla potenza del motore, dalla pressione di alimentazione del gas combustibile. Un’ulteriore perdita di pressione differenziale a monte dell’iniettore è da attribuire alla naturale resistenza di un filtro del gas, proporzionale al flusso di gas che lo attraversa; di conseguenza in caso di funzionamento al massimo, tale differenza di pressione è superiore rispetto a quanto avviene con funzionamento al minimo. In particolare la differenza di pressione, come detto sopra, potrebbe comportare problemi di funzionamento connessi ai tempi di iniezione del gas; infatti quando la pressione diminuisce troppo (soprattutto in condizioni operative a pieno carico), non è più possibile garantire l’afflusso di un corretto quantitativo di gas nel motore per il brevissimo tempo impiegato dal ciclo di iniezione (duty cycle). Di conseguenza è necessario introdurre strategie di messa a punto del motore, per poterne garantire un corretto funzionamento. Attualmente, è prevista l’introduzione di benzina, contemporaneamente all'iniezione di gas, nel motore per sopperire alla carente alimentazione di gas, con ovvie problematiche relative all’allestimento di un impianto dedicato all’alimentazione ausiliaria della benzina, nonché all’incremento dei costi proporzionale alla quantità di benzina utilizzata. Pressure reducers for gas-powered engines have undergone profound structural transformations with the advent of electronic injection cars; we have in fact passed from pressure reducers connected to a Venturi, placed upstream of a butterfly valve of the engine intake manifold, to current compensated reducers which are connected to an injector located downstream of the aforementioned butterfly valve. In particular, this last version requires a compensation of the intervention pressure of the reducer, as the manifold pressure varies continuously according to the opening angle of the butterfly valve, the number of revolutions and other factors connected to the operation of the engine (e.g. vehicle travel speed, route conditions such as climbing or descending). The compensation has the purpose of keeping the differential pressure constant in all operating conditions, between a reduction chamber of the reducer and the intake manifold. Compensation is obtained by connecting the intake manifold to a compensation chamber of the reducer. In order for the injector to operate at a differential pressure such as to allow the engine to be fed correctly, it is necessary to contain as much as possible the drop in the maximum differential pressure compared to the minimum differential pressure; if this were not the case, malfunctions of the injection system would occur. In particular, there can be substantial differences between different operating conditions of the engine; in fact, between idle operation and full load operation of the engine, the minimum differential pressure and the maximum differential pressure can vary even more than 15%. These percentages, purely indicative, mainly depend on the load losses of a thrust spring inside the reducer, which adjusts an operating lever of a pressure reduction valve to allow greater or lesser inflow of combustible gas, from the power of the engine, from the fuel gas supply pressure. A further differential pressure loss upstream of the injector is to be attributed to the natural resistance of a gas filter, proportional to the flow of gas that passes through it; consequently, in case of maximum operation, this pressure difference is higher than what occurs with minimum operation. In particular, the pressure difference, as mentioned above, could cause operating problems connected to the gas injection times; in fact, when the pressure decreases too much (especially in full load operating conditions), it is no longer possible to guarantee the flow of a correct amount of gas into the engine for the very short time taken by the injection cycle (duty cycle). Consequently, it is necessary to introduce engine tuning strategies in order to ensure correct operation. Currently, the introduction of petrol is planned, at the same time as the gas injection, into the engine to compensate for the lack of gas supply, with obvious problems relating to the setting up of a system dedicated to the auxiliary petrol supply, as well as to the increase of costs proportional to the amount of petrol used.

SCOPI DELL’INVENZIONE AIMS OF THE INVENTION

Uno scopo della presente invenzione è di migliorare gli attuali riduttori di pressione per un sistema di alimentazione di gas combustibile ad un gruppo iniettore di un motore. In particolare scopo della presente invenzione è fornire un riduttore di pressione che consenta controllare la pressione differenziale in condizioni operative a pieno carico (pressione differenziale massima) rispetto alla pressione differenziale con funzionamento al minimo del motore (pressione differenziale minima), in particolare di contenere il più possibile il calo della pressione differenziale o addirittura incrementare il valore della pressione differenziale massima rispetto a quella minima, e che consenta al motore di poter funzionare esclusivamente con una miscela di aria e gas, senza dover ricorrere all’utilizzo di benzina, con ovvi risparmi in termini di costi e con un’impiantistica semplificata. An object of the present invention is to improve the current pressure reducers for a fuel gas supply system to an injector assembly of an engine. In particular, the object of the present invention is to provide a pressure reducer that allows to control the differential pressure in operating conditions at full load (maximum differential pressure) with respect to the differential pressure with engine idling (minimum differential pressure), in particular to contain the more possible the decrease of the differential pressure or even increase the value of the maximum differential pressure compared to the minimum, and which allows the engine to be able to operate exclusively with a mixture of air and gas, without having to resort to the use of petrol, with obvious savings in terms of costs and with simplified plant engineering.

Un altro scopo della presente invenzione è fornire un riduttore di pressione che consenta di garantire l’afflusso di un corretto quantitativo di gas nel gruppo iniettore nonostante il brevissimo tempo impiegato dal ciclo di iniezione. Another purpose of the present invention is to provide a pressure reducer that allows to ensure the flow of a correct amount of gas into the injector unit despite the very short time taken by the injection cycle.

L'utilizzo della benzina rimane comunque un'opzione compatibile con il suddetto sistema. However, the use of petrol remains an option compatible with the aforementioned system.

Ulteriore scopo della presente invenzione è fornire un riduttore di pressione strutturalmente semplice e facilmente adattabile a sistemi di alimentazione già in utilizzo e in commercio. A further object of the present invention is to provide a structurally simple pressure reducer that is easily adaptable to supply systems already in use and on the market.

BREVE DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Questi ed ulteriori scopi e vantaggi sono conseguibile mediante un riduttore di pressione come definito nelle rivendicazioni allegate. These and further objects and advantages can be achieved by means of a pressure reducer as defined in the attached claims.

Grazie al riduttore di pressione secondo l’invenzione, è possibile controllare la pressione differenziale in condizioni operative a pieno carico (pressione differenziale massima) rispetto alla pressione differenziale con funzionamento al minimo del motore (pressione differenziale minima), in particolare contenere il più possibile il calo della pressione differenziale o addirittura incrementare il valore della pressione differenziale massima in condizioni operative a pieno carico rispetto a quello della pressione differenziale minima, con funzionamento al minimo del motore. Un ulteriore vantaggio riguarda il fatto di poter utilizzare il motore esclusivamente con aria e gas, senza dover ricorrere all’utilizzo di benzina con conseguente eliminazione della componente strutturale necessaria alla gestione del carburante ausiliario. Vantaggiosamente, il riduttore di pressione dell’invenzione può essere facilmente ed immediatamente applicato a dispositivi già esistenti, che possono quindi godere immediatamente dei vantaggi sopra elencati. Thanks to the pressure reducer according to the invention, it is possible to control the differential pressure under full load operating conditions (maximum differential pressure) with respect to the differential pressure with engine idling (minimum differential pressure), in particular to contain as much as possible the decrease of the differential pressure or even increase the value of the maximum differential pressure in operating conditions at full load compared to that of the minimum differential pressure, with engine running at idle. A further advantage concerns the fact that the engine can be used exclusively with air and gas, without having to resort to the use of petrol with consequent elimination of the structural component necessary for the management of the auxiliary fuel. Advantageously, the pressure reducer of the invention can be easily and immediately applied to already existing devices, which can therefore immediately enjoy the advantages listed above.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Queste ed ulteriori caratteristiche del riduttore di pressione risulteranno maggiormente dalla descrizione che segue, con riferimento ai disegni, in cui: These and further characteristics of the pressure reducer will become clearer from the following description, with reference to the drawings, in which:

Le Figure 1 e 2 mostrano una sezione trasversale del riduttore di pressione secondo l’invenzione; Figures 1 and 2 show a cross section of the pressure reducer according to the invention;

La figura 3 mostra una sezione del riduttore di figura 1 inserito in un gruppo motore con funzionamento al minimo; Figure 3 shows a section of the reducer of Figure 1 inserted in a motor unit running at idle;

La Figura 4 mostra una sezione del riduttore di figura 1 inserito in un gruppo motore con funzionamento a pieno carico; Figure 4 shows a section of the reducer of Figure 1 inserted in a motor unit operating at full load;

La Figura 5 è una vista dall’alto di un distanziale a doppio diametro del riduttore di figura 1; Figure 5 is a top view of a double-diameter spacer of the reducer of Figure 1;

La Figura 6 è una sezione, presa lungo il piano 5-5, del distanziale in Figura 5; Figure 6 is a section, taken along the plane 5-5, of the spacer in Figure 5;

La Figura 7 è un dettaglio di figura 1. Figure 7 is a detail of Figure 1.

Le Figure 8, 9, 10, 11 mostrano varianti di una valvola unidirezionale di sovrappressione. Figures 8, 9, 10, 11 show variants of a one-way overpressure valve.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Con riferimento alle Figure da 1 a 11, viene descritto un riduttore di pressione 1 per un sistema di alimentazione di gas combustibile ad un gruppo iniettore 2 di un motore 3, in particolare a combustione interna. With reference to Figures 1 to 11, a pressure reducer 1 is described for a fuel gas supply system to an injector assembly 2 of an engine 3, in particular an internal combustion engine.

In figura 1 è mostrato un riduttore di pressione 1 in cui un corpo cavo 4, tipicamente cilindrico, comprende una camera di riduzione 7 della pressione, una camera di compensazione 8 della variazione di pressione nella camera di riduzione 7 e una camera di sfiato 9 collegata alla pressione atmosferica. Figure 1 shows a pressure reducer 1 in which a hollow body 4, typically cylindrical, comprises a pressure reduction chamber 7, a compensation chamber 8 for the pressure variation in the reduction chamber 7 and a connected vent chamber 9 at atmospheric pressure.

Il corpo cavo 4 è provvisto di opportuni canali 33 nei quali scorre acqua calda, proveniente dal radiatore del motore 3, al fine di riscaldare il gas in fase di espansione. The hollow body 4 is provided with suitable channels 33 in which hot water flows, coming from the radiator of the engine 3, in order to heat the gas in the expansion phase.

La camera di riduzione 7 della pressione è chiusa da un primo diaframma 5, elasticamente flessibile, e presenta un orifizio di ingresso 10 collegabile con una sorgente 11 di gas in pressione, e un condotto di uscita 12 collegabile al gruppo iniettore 2, ed un organo valvolare 13 di regolazione dell’orifizio di ingresso 10, operativamente collegato al primo diaframma 5. The pressure reduction chamber 7 is closed by a first elastically flexible diaphragm 5 and has an inlet orifice 10 which can be connected to a source 11 of gas under pressure, and an outlet duct 12 which can be connected to the injector unit 2, and an organ valve 13 for regulating the inlet orifice 10, operatively connected to the first diaphragm 5.

La camera di compensazione 8 della variazione di pressione nella camera di riduzione 7 è chiusa da un secondo diaframma 6 elasticamente flessibile ed è configurata con un raccordo 14 collegabile tramite un condotto 14ˈ ad una zona di pressione negativa di un collettore di aspirazione 15 dell’aria nel quale è inserito il gruppo iniettore 2. Una molla 16 di spinta nella camera di compensazione 8, è inoltre interposta tra il secondo diaframma 6 ed un elemento di riscontro 17. The compensation chamber 8 of the pressure variation in the reduction chamber 7 is closed by a second elastically flexible diaphragm 6 and is configured with a fitting 14 which can be connected via a duct 14ˈ to a negative pressure zone of an air intake manifold 15 in which the injector assembly 2 is inserted. A thrust spring 16 in the compensation chamber 8 is also interposed between the second diaphragm 6 and a stop element 17.

La camera di sfiato 9 è in posizione intermedia tra la camera di riduzione 7 della pressione e la camera di compensazione 8. The vent chamber 9 is in an intermediate position between the pressure reduction chamber 7 and the compensation chamber 8.

Il primo e il secondo diaframma 5, 6 sono operativamente intercollegati da un organo rigido 18 di movimento dell’organo valvolare 13. A sua volta, l’organo valvolare 13 è connesso all’organo rigido 18 a mezzo di una leva 19. In particolare, nella forma di realizzazione mostrata tale organo rigido 18 è posizionato coassialmente ai diaframmi 5, 6. The first and second diaphragms 5, 6 are operatively interconnected by a rigid member 18 for moving the valve member 13. In turn, the valve member 13 is connected to the rigid member 18 by means of a lever 19. In particular , in the embodiment shown, this rigid member 18 is positioned coaxially with the diaphragms 5, 6.

Il primo ed il secondo diaframma 5, 6 sono operativamente intercollegati da un organo rigido 18 di movimento dell’organo valvolare 13. L’organo valvolare 13 è operativamente connesso all’organo rigido 18 di movimento a mezzo di una leva 19. The first and second diaphragms 5, 6 are operatively interconnected by a rigid member 18 for the movement of the valve member 13. The valve member 13 is operationally connected to the rigid member 18 for movement by means of a lever 19.

Inoltre, il primo ed il secondo diaframma 5, 6 sono provvisti di aree sensibili alla pressione, configurate per generare spinte contrapposte sull’organo rigido 18 di movimento dell’organo valvolare 13 in relazione alle variazioni di pressione tra la camera di riduzione 7 e la camera di compensazione 8; i diaframmi hanno diametri esterni D5, D6. Furthermore, the first and second diaphragms 5, 6 are provided with pressure sensitive areas, configured to generate opposing thrusts on the rigid member 18 for the movement of the valve member 13 in relation to the pressure variations between the reduction chamber 7 and the clearing house 8; the diaphragms have external diameters D5, D6.

In figura 1 è mostrata una prima forma di realizzazione in cui la leva 19 è collegata tramite incernieramento all’organo rigido 18 di movimento ed è a sua volta imperniata su una parete interna del corpo cavo 4, sul perno 41; in figura 2 è mostrata una seconda forma di realizzazione nella quale una molla di ritorno 34, nella camera di riduzione 7, spinge la leva 19 contro l’organo rigido 18 di movimento; in tal caso quindi la leva 19 e l’organo rigido 18 di movimento non risultano incernierati. In altre parole, la leva 19 è tenuta in posizione contro l’organo rigido 18 di movimento da una molla di ritorno 34, che insiste su una parete interna del corpo cavo 4, nella camera di riduzione 7. Figure 1 shows a first embodiment in which the lever 19 is connected by hinging to the rigid movement member 18 and is in turn pivoted on an internal wall of the hollow body 4, on the pin 41; Figure 2 shows a second embodiment in which a return spring 34, in the reduction chamber 7, pushes the lever 19 against the rigid movement member 18; in this case, therefore, the lever 19 and the rigid movement member 18 are not hinged. In other words, the lever 19 is held in position against the rigid movement member 18 by a return spring 34, which insists on an internal wall of the hollow body 4, in the reduction chamber 7.

Con riferimento alle figure 8-11, ulteriori forme di realizzazione prevedono che l’organo rigido 18 di movimento comprenda una valvola unidirezionale di sovrappressione 42. In particolare la valvola unidirezionale di sovrappressione 42 comprende una prima porzione 35 di forma tipicamente cilindrica e cava, con un foro passante in direzione longitudinale ed una seconda porzione 36, di forma tipicamente cilindrica, alloggiata nella prima porzione 35 e configurata per scorrere relativamente ad essa lungo una direzione assiale della valvola unidirezionale di sovrappressione 42. With reference to Figures 8-11, further embodiments provide that the rigid movement member 18 comprises a one-way overpressure valve 42. In particular, the one-way overpressure valve 42 comprises a first portion 35 of typically cylindrical and hollow shape, with a through hole in the longitudinal direction and a second portion 36, typically cylindrical in shape, housed in the first portion 35 and configured to slide relative to it along an axial direction of the one-way overpressure valve 42.

La seconda porzione 36 della valvola unidirezionale di sovrappressione 42 comprende un otturatore 45, un elemento di riscontro 46 e una molla 47 interposta tra di essi. The second portion 36 of the one-way overpressure valve 42 comprises a shutter 45, a stop element 46 and a spring 47 interposed between them.

Con riferimento alle figure 8-9, la prima porzione 35 è configurata con una zona di estremità 43 comprendente un incavo anulare 44 per consentire l’aggancio della leva 19 alla valvola unidirezionale di sovrappressione 42. With reference to figures 8-9, the first portion 35 is configured with an end area 43 comprising an annular recess 44 to allow the coupling of the lever 19 to the unidirectional overpressure valve 42.

Una forma di realizzazione (figg. 8, 10) prevede che la prima porzione 35 e la seconda porzione 36 siano configurate per consentire il passaggio di gas dalla camera di riduzione 7 alla camera di compensazione 8, attraverso un primo foro di sfiato 37 praticato in maniera opportuna sulla superficie di fondo della seconda porzione 36. One embodiment (figs. 8, 10) provides that the first portion 35 and the second portion 36 are configured to allow the passage of gas from the reduction chamber 7 to the compensation chamber 8, through a first vent hole 37 made in suitably on the bottom surface of the second portion 36.

Un’ulteriore forma di realizzazione (figg. 9, 11) prevede che la prima porzione 35 e la seconda porzione 36 siano configurate per consentire il passaggio di gas dalla camera di riduzione 7 alla camera di sfiato 9, attraverso un secondo foro di sfiato 38 praticato in maniera opportuna sulla parete laterale della seconda porzione 36. In entrambe le configurazioni, l’organo rigido 18 di movimento comprende un elemento distanziatore 39, tipicamente cilindrico e cavo, la cui superficie interna coincide con la superficie esterna della prima porzione 35 della valvola unidirezionale di sovrappressione 42. Nella forma di realizzazione che prevede il passaggio di gas dalla camera di riduzione 7 alla camera di sfiato 9, l’elemento distanziatore 39 comprende un terzo foro di sfiato 40, opportunamente praticato in corrispondenza del secondo foro di sfiato 38. Tali due forme di realizzazione possono essere applicate sia nel caso in cui l’organo rigido 18 di movimento è fissato alla leva 19 tramite incernieramento (figg. 8, 9) sia nel caso in cui la leva 19 è collegata alla parete interna del corpo cavo 4 a mezzo di una molla di ritorno 34 e pertanto non risulta incernierata all’organo rigido 18 di movimento (figg. 10, 11). L’elemento distanziatore 39 può essere posto intorno all’organo rigido 18 anche in assenza della valvola unidirezionale di sovrappressione 42. A further embodiment (figs. 9, 11) provides that the first portion 35 and the second portion 36 are configured to allow the passage of gas from the reduction chamber 7 to the vent chamber 9, through a second vent hole 38 suitably made on the side wall of the second portion 36. In both configurations, the rigid movement member 18 comprises a spacer element 39, typically cylindrical and hollow, whose internal surface coincides with the external surface of the first portion 35 of the valve unidirectional overpressure 42. In the embodiment which provides for the passage of gas from the reduction chamber 7 to the vent chamber 9, the spacer element 39 comprises a third vent hole 40, suitably made in correspondence with the second vent hole 38. These two embodiments can be applied both in the case in which the rigid movement member 18 is fixed to the lever 19 by means of i hinging (figs. 8, 9) and in the case in which the lever 19 is connected to the internal wall of the hollow body 4 by means of a return spring 34 and therefore is not hinged to the rigid movement member 18 (figs. 10, 11). The spacer element 39 can be placed around the rigid member 18 even in the absence of the one-way overpressure valve 42.

In particolare, con riferimento alle figure 1, 6 e 7, il primo diaframma 5 comprende una prima membrana 20 elasticamente cedevole e un primo elemento a piastra 21 rigido, il secondo diaframma 6 comprende una seconda membrana 22 elasticamente cedevole e un secondo elemento a piastra 23 rigido. In tal modo, ciascuno degli elementi a piastra 21, 23 e ciascuna delle membrane 20, 22 definisce rispettivamente una zona rigida centrale e una zona anulare periferica elasticamente cedevole, sensibile alla pressione. In particular, with reference to Figures 1, 6 and 7, the first diaphragm 5 comprises a first elastically yielding membrane 20 and a first rigid plate element 21, the second diaphragm 6 comprises a second elastically yielding membrane 22 and a second plate element 23 rigid. In this way, each of the plate elements 21, 23 and each of the membranes 20, 22 respectively define a central rigid zone and an elastically yielding peripheral annular zone, sensitive to pressure.

Il suddetto elemento distanziatore 39 è configurato per essere interposto tra l’elemento a piastra 21 e il secondo diaframma 6. The aforementioned spacer element 39 is configured to be interposed between the plate element 21 and the second diaphragm 6.

La camera di sfiato 9 è definita da un elemento distanziatore 24, di forma tipicamente anulare, e dai diaframmi 5, 6; in particolare l’elemento distanziatore 24 ha un diametro esterno D24 coincidente con un diametro esterno D4 del corpo cavo 4, in corrispondenza di diametri esterni D5, D6 dei due diaframmi 5, 6. Inoltre, l’elemento distanziatore 24 ha un primo diametro interno D1 adiacente alla camera di riduzione 7 ed un secondo diametro interno D2 adiacente alla camera di compensazione 8; diametri interni D55, D66 dei diaframmi 5, 6 coincidono con il primo e il secondo D1, D2 diametri interni dell’elemento distanziatore 24. Nella configurazione mostrata nelle figure allegate, il diametro interno D1,D2 dell’elemento distanziatore 24 aumenta passando dal diametro interno D55 del primo diaframma 5 al diametro interno D66 del secondo diaframma 6, secondo una superficie conica. The vent chamber 9 is defined by a spacer element 24, typically annular in shape, and by the diaphragms 5, 6; in particular the spacer element 24 has an external diameter D24 coinciding with an external diameter D4 of the hollow body 4, in correspondence with external diameters D5, D6 of the two diaphragms 5, 6. Furthermore, the spacer element 24 has a first internal diameter D1 adjacent to the reduction chamber 7 and a second internal diameter D2 adjacent to the compensation chamber 8; internal diameters D55, D66 of the diaphragms 5, 6 coincide with the first and second D1, D2 internal diameters of the spacer element 24. In the configuration shown in the attached figures, the internal diameter D1, D2 of the spacer element 24 increases passing from the diameter internal diameter D55 of the first diaphragm 5 to the internal diameter D66 of the second diaphragm 6, according to a conical surface.

Tali diametri possono essere variati, così come i diametri D21, D23 degli elementi a piastra rigidi 21,23, in modo tale da ottenere valori di spinta adeguati alle differenze di pressioni in gioco; nell’esempio rappresentato i diametri degli elementi a piastra D21, D23 sono uguali. I diaframmi 5,6 rappresentati nelle figure in allegato sono identici e intercambiabili. These diameters can be varied, as well as the diameters D21, D23 of the rigid plate elements 21, 23, in such a way as to obtain thrust values suitable for the differences in pressures involved; in the example shown, the diameters of the plate elements D21, D23 are the same. The diaphragms 5,6 shown in the attached figures are identical and interchangeable.

L’elemento di riscontro 17 della molla di spinta 16 è regolabile assialmente rispetto al secondo diaframma 6. Inoltre, una zona 27 a forma di tazza della parete del suddetto corpo cavo 4, in prossimità della camera di compensazione 8, comprende una guida 26 operativamente collegata alla molla di spinta 16 configurata per poter regolare la posizione assiale dell’elemento di riscontro 17 tramite una vite 25 di regolazione. In particolare, la molla 16 di spinta insiste su un bordo anulare 28 dell’elemento di riscontro 17. Tale regolazione fine consente di modificare a piacimento il valore di precarico della molla 16, direttamente presso l’utenza finale, per meglio adattare il riduttore di pressione 1 alle condizioni operative reali. The abutment element 17 of the thrust spring 16 is axially adjustable with respect to the second diaphragm 6. Furthermore, a cup-shaped area 27 of the wall of the aforementioned hollow body 4, near the compensation chamber 8, comprises a guide 26 operatively connected to the thrust spring 16 configured to be able to adjust the axial position of the abutment element 17 by means of an adjustment screw 25. In particular, the thrust spring 16 insists on an annular edge 28 of the abutment element 17. This fine adjustment allows the preload value of the spring 16 to be modified at will, directly at the end user, to better adapt the reduction gear. pressure 1 under actual operating conditions.

Come visibile anche nelle figure 5, 6 e 7, l’elemento distanziatore 24 viene posiziona to tra i due diaframmi 5, 6 ed è dotato di sfiato 29. Lo sfiato 29, generalmente un foro passante la parete dell’elemento distanziatore 24, consente alla camera di sfiato 9 di essere collegata con la pressione atmosferica; preferibilmente è collocato nella parte inferiore del riduttore di pressione 1, affinché in caso di condensa umidità l’acqua venga scaricata e non resti all’interno della camera di sfiato 9; inoltre il foro deve avere dimensioni minime tali da evitarne l’otturazione per cause esterne e diventare così inefficace. As can also be seen in Figures 5, 6 and 7, the spacer element 24 is positioned between the two diaphragms 5, 6 and is equipped with a vent 29. The vent 29, generally a hole passing through the wall of the spacer element 24, allows to the vent chamber 9 to be connected to the atmospheric pressure; preferably it is placed in the lower part of the pressure reducer 1, so that in the event of condensation, the water is discharged and does not remain inside the vent chamber 9; in addition, the hole must have a minimum size such as to avoid obstruction due to external causes and thus become ineffective.

La figura 3 mostra il funzionamento al minimo, ovvero con richiesta minima di gas da parte del motore 3, mentre la figura 4 mostra il funzionamento al massimo, ovvero a pieno carico, con richiesta massima di gas da parte del motore 3. In entrambi i casi è mostrata una forma di realizzazione in cui il riduttore di pressione 1 è collegato ad una sorgente 11 tramite un orifizio di ingresso 10 attraverso il quale il gas contenuto nella sorgente 11 giunge al riduttore di pressione 1; inoltre il riduttore 1 è collegato ad un collettore di aspirazione 15 dotato di una valvola a farfalla 30 e regola il passaggio del gas e ad un condotto di uscita 12 del gas verso un filtro 31 del gas e successivamente un gruppo iniettore 2 di gas per immettere il gas nel motore 3. Ovviamente nelle figure 3 e 4 la valvola a farfalla 30 è aperta rispettivamente al minimo e al massimo, per consentire passaggio in quantità minima e massima dell'aria e di conseguenza del gas utilizzato. Nelle figure è mostrato un solo gruppo iniettore 2 ma in altre forme di realizzazione possono essere molteplici e disposti secondo differenti geometrie. Figure 3 shows operation at idle, i.e. with minimum gas request from engine 3, while figure 4 shows operation at maximum, i.e. at full load, with maximum gas demand from engine 3. In both cases an embodiment is shown in which the pressure reducer 1 is connected to a source 11 via an inlet orifice 10 through which the gas contained in the source 11 reaches the pressure reducer 1; moreover, the reducer 1 is connected to an intake manifold 15 equipped with a butterfly valve 30 and regulates the passage of gas and to a gas outlet duct 12 towards a gas filter 31 and subsequently a gas injector assembly 2 for introducing the gas in the engine 3. Obviously in Figures 3 and 4 the throttle valve 30 is open respectively at minimum and maximum, to allow passage in minimum and maximum quantities of the air and consequently of the gas used. In the figures only one injector assembly 2 is shown but in other embodiments they can be multiple and arranged according to different geometries.

Come visibile nelle figure 3 e 4, il riduttore di pressione 1 è inserito in un sistema di alimentazione di una miscela di gas combustibile e aria ad un motore 3 comprendente un collettore di aspirazione 15, un gruppo iniettore 2, filtri 31 per il gas, una centralina 32 configurata per gestire l’alimentazione di una miscela di aria e gas al motore 3 tramite il collettore di aspirazione 15 e il gruppo iniettore 2; in particolare, nella forma di realizzazione rappresentata il riduttore di pressione 1 è interposto tra il collettore di aspirazione 15, collegato alla camera di compensazione 8, e il gruppo iniettore 2, collegati alla camera di riduzione 7. Inoltre il sistema di alimentazione di una miscela di gas combustibile e aria ad un motore 3 può coesistere con ed essere associato ad un sistema di alimentazione tramite iniettori di benzina. As can be seen in Figures 3 and 4, the pressure reducer 1 is inserted in a system for feeding a mixture of combustible gas and air to an engine 3 comprising an intake manifold 15, an injector unit 2, filters 31 for the gas, a control unit 32 configured to manage the feeding of a mixture of air and gas to the engine 3 through the intake manifold 15 and the injector assembly 2; in particular, in the embodiment shown, the pressure reducer 1 is interposed between the intake manifold 15, connected to the compensation chamber 8, and the injector assembly 2, connected to the reduction chamber 7. Furthermore, the system for feeding a mixture of fuel gas and air to an engine 3 can coexist with and be associated with a fuel system by means of petrol injectors.

Operativamente, quando il motore 3 richiede maggiore afflusso di gas, la valvola a farfalla 30 viene aperta maggiormente ottenendo un aumento di pressione nel collettore 15, e di conseguenza un aumento di pressione anche in camera di compensazione 8. Operationally, when the engine 3 requires a greater inflow of gas, the throttle valve 30 is opened more thus obtaining an increase in pressure in the manifold 15, and consequently an increase in pressure also in the compensation chamber 8.

Tale aumento di pressione genera una spinta sul secondo elemento a piastra 23 e sulla seconda membrana 22. Essendo questi ultimi meccanicamente collegati tramite l’organo rigido 18 al primo elemento a piastra 21 e alla prima membrana 20, la spinta generata agisce su tutti gli elementi a piastra 21, 23 e su tutte le membrane 20, 22. This pressure increase generates a thrust on the second plate element 23 and on the second membrane 22. Since the latter are mechanically connected by means of the rigid member 18 to the first plate element 21 and to the first membrane 20, the thrust generated acts on all the elements plate 21, 23 and on all membranes 20, 22.

In particolare la seconda membrana 22, sottoposta a spinta per effetto dell’aumento della pressione nella camera di compensazione 8, mette in movimento l’organo rigido 18 verso la camera di riduzione 7. L’organo rigido 18, traslando, mette in rotazione la leva 19 aprendo l’organo valvolare 13 e ottenendo un maggior afflusso di gas nella camera di riduzione 7. In particular, the second diaphragm 22, subjected to thrust due to the increase in pressure in the compensation chamber 8, moves the rigid member 18 towards the reduction chamber 7. The rigid member 18, translating, rotates the lever 19 opening the valve member 13 and obtaining a greater inflow of gas into the reduction chamber 7.

Successivamente, l’aumento di gas comporta un aumento della pressione in camera di riduzione 7 e pertanto la prima membrana 20, sottoposta a spinta per effetto dell’aumento della pressione nella camera di riduzione 7, mette in movimento l’organo rigido 18 verso la camera di compensazione 8. L’organo rigido 18, traslando, mette in rotazione la leva 19 chiudendo l’organo valvolare 13 e ottenendo un minor afflusso di gas nella camera di riduzione 7. Subsequently, the increase in gas causes an increase in the pressure in the reduction chamber 7 and therefore the first membrane 20, subjected to thrust by the effect of the increase in pressure in the reduction chamber 7, moves the rigid member 18 towards the compensation chamber 8. The rigid member 18, by translating, rotates the lever 19 closing the valve member 13 and obtaining a lower inflow of gas into the reduction chamber 7.

La sequenza sopra descritta continua a verificarsi fino allo spegnimento del motore. Con riferimento alla figura 4, a parità di diametro D21, D23 degli elementi a piastra 21, 23, la superficie della prima membrana 20 è minore rispetto a quella della seconda membrana 22; pertanto la pressione che si deve generare nella camera di riduzione 7 affinché l’organo valvolare 13 chiuda l’orifizio 10 di ingresso del gas in camera di riduzione 7, deve essere maggiore della pressione in camera di compensazione 8, sommata alla spinta della molla (16). In alcune forme di realizzazione, con riferimento alle figure 8-11, l’organo rigido 18 di movimento comprende una valvola unidirezionale di sovrappressione 42, configurata per intervenire in caso di sovrappressione in camera di riduzione 7. In particolare valvola unidirezionale di sovrappressione 42 è configurata per consentire il passaggio di gas dalla camera di riduzione 7 alla camera di compensazione 8, oppure, in un’ulteriore forma di realizzazione per consentire il passaggio di gas dalla camera di riduzione 7 alla camera di sfiato 9. Un’eventuale sovrappressione del gas in camera di riduzione 7 comporta uno spostamento dell’otturatore 45 grazie alla compressione della molla 47 e il conseguente ingresso di gas in una zona interna 48 alla valvola unidirezionale di sovrappressione 42, compresa tra l’otturatore 45 e l’elemento di riscontro 46. A questo punto, a seconda della configurazione scelta, il gas può essere immesso nella camera di compensazione 8 (figg. 8,10) tramite il primo foro di sfiato 37, oppure nella camera di sfiato 9 (figg. 9,11) tramite il secondo foro di sfiato 38.Una volta che la pressione in camera di riduzione 7 è scesa ad un valore desiderato, la forza di compressione della molla 47 vince la forza esercitata dal gas sull’otturatore 45 il quale pertanto torna nella posizione originaria, chiudendo il passaggio del gas dalla camera di riduzione 7 alla zona interna 48. The above sequence continues to occur until the engine is turned off. With reference to Figure 4, with the same diameter D21, D23 of the plate elements 21, 23, the surface of the first membrane 20 is smaller than that of the second membrane 22; therefore the pressure that must be generated in the reduction chamber 7 so that the valve member 13 closes the orifice 10 for the gas inlet into the reduction chamber 7, must be greater than the pressure in the compensation chamber 8, added to the thrust of the spring ( 16). In some embodiments, with reference to Figures 8-11, the rigid movement member 18 comprises a one-way overpressure valve 42, configured to intervene in the event of overpressure in the reduction chamber 7. In particular, one-way overpressure valve 42 is configured to allow the passage of gas from the reduction chamber 7 to the compensation chamber 8, or, in a further embodiment to allow the passage of gas from the reduction chamber 7 to the vent chamber 9. Any gas overpressure in the reduction chamber 7 involves a displacement of the shutter 45 thanks to the compression of the spring 47 and the consequent entry of gas into an internal area 48 of the one-way overpressure valve 42, comprised between the shutter 45 and the abutment element 46. At this point, depending on the configuration chosen, the gas can be introduced into the compensation chamber 8 (figs. 8,10) through the first vent hole 37, or in the vent chamber 9 (figs. 9, 11) through the second vent hole 38. Once the pressure in the reduction chamber 7 has dropped to a desired value, the compression force of the spring 47 overcomes the force exerted by the gas on the shutter 45 which therefore returns in the original position, closing the gas passage from the reduction chamber 7 to the internal zone 48.

Da quanto descritto ed illustrato, risulta chiaramente che il riduttore di pressione 1 secondo l’invenzione raggiunge con successo gli scopi prefissati sopra esposti. From what has been described and illustrated, it is clear that the pressure reducer 1 according to the invention successfully achieves the aforementioned purposes set out above.

Risulta chiaro che possono essere introdotte varianti e/o aggiunte rispetto a quanto descritto in precedenza. In generale, qualsiasi elemento strutturale facente parte del riduttore 1 secondo l’invenzione può essere sostituito con altri equivalente in termini strutturali e funzionali. It is clear that variations and / or additions may be introduced with respect to what has been described previously. In general, any structural element forming part of the reducer 1 according to the invention can be replaced with other equivalent ones in structural and functional terms.

Claims

CLAIMS 1. A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system to an injector assembly (2) of an engine (3), comprising a hollow body (4) configured with: a pressure reduction chamber (7) closed by a first elastically flexible diaphragm (5), in which the pressure reduction chamber (7) has an inlet orifice (10) which can be connected to a source (11) of gas in pressure, and an outlet duct (12) connectable to the injector assembly (2), and a valve member (13) for regulating the inlet orifice (10), operatively connected to the first diaphragm (5); And a compensation chamber (8) for the pressure variation existing in the reduction chamber (7) closed by a second elastically flexible diaphragm (6), in which the compensation chamber (8) is configured with a fitting (14) which can be connected via a duct (14ˈ) to a negative pressure zone of an air intake manifold (15) in which the injector assembly (2) is located; And a vent chamber (9) in an intermediate position between the pressure reduction chamber (7) and the compensation chamber (8); in which said first and second diaphragms (5, 6) are operationally interconnected by a rigid member (18) for the movement of the valve member (13), and in which a thrust spring (16) in the compensation chamber (8), is interposed between the second diaphragm (6) and an abutment element (17), the first and second diaphragms (5, 6) being provided with pressure sensitive configured to generate opposing thrusts on the rigid member (18) for moving the valve member (13) in relation to the differential pressure variations between the reduction chamber (7) and the compensation chamber (8).

A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to claim 1, wherein said rigid movement transmission member (18) is positioned coaxially to said diaphragms (5, 6).

3. A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to any one of the preceding claims, wherein said valve member (13) is operatively connected to said rigid member (18) for movement by means of a lever ( 19).

A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to any one of the preceding claims, wherein an annular spacer element (24) and the diaphragms (5,6) define the vent chamber (9).

A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to claim 4, wherein the spacer element (24) has an outside diameter (D24) coinciding with an outside diameter (D4) of the hollow body ( 4), in correspondence with the external diameters (D5, D6) of the two diaphragms (5, 6), and in which the spacer element (24) has a first internal diameter (D1) adjacent to the reduction chamber (7) and a second internal diameter (D2) adjacent to the compensation chamber (8), and in which internal diameters (D55, D66) of the diaphragms (5, 6) coincide with said first and second (D1, D2) internal diameters of the spacer element ( 24).

A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to any one of the preceding claims, wherein said first diaphragm (5) comprises a first elastically yielding membrane (20) and a first plate element (21) rigid, and in which said second diaphragm (6) comprises a second elastically yielding membrane (22) and a second rigid plate element (23), each of said plate elements (21, 23) and each of said membranes (20, 22) respectively defining a rigid central zone and an elastically yielding peripheral annular zone, sensitive to pressure.

A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to any one of the preceding claims, wherein said abutment element (17) of the thrust spring (16) is axially adjustable relative to the second diaphragm (6) .

8. A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to any one of the preceding claims, wherein a cup-shaped area (27) of the wall of the aforementioned hollow body (4), in the vicinity of the compensation (8), comprises a guide (26) operatively connected to the thrust spring (16) configured to be able to adjust the axial position of the abutment element (17) by means of an adjustment screw (25).

9. A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to claim 8, wherein said spring (16) insists on an annular edge (28) of the abutment element (17).

A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to claims 3 to 9, in which the lever (19) is connected to the rigid movement member (18) by means of hinges and is pivoted on a pin (41) on an internal wall of the hollow body (4).

11. A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to claims 3 to 9, in which the lever (19) is held in position against the rigid movement member (18) by a return (34), which insists on an internal wall of the hollow body (4), in the reduction chamber (7).

A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to claims 3 to 11, wherein the rigid member (18) comprises a one-way overpressure valve (42), comprising a first portion (35 ), typically cylindrical and hollow in shape, with a through hole in the longitudinal direction and a second portion (36), typically cylindrical in shape, housed in the first portion (35) and configured to slide relative to the first portion (35) along a direction axial of the one-way overpressure valve (42), said one-way overpressure valve (42) configured to allow a passage of gas from the reduction chamber (7) to the compensation chamber (8) or from the reduction chamber (7) to the breather (9).

13. A pressure reducer (1) for a fuel gas supply system according to claims 3 to 12, in which a spacer element (39) is placed around the rigid member (18).

14. Feeding system of a mixture of combustible gas and air to an engine (3) comprising an intake manifold (15), an injector assembly (2), filters (31) for the gas, a control unit (32) configured for manage the supply of a mixture of air and gas to said engine (3) through the intake manifold (15) and the injector assembly (2), comprising a pressure reducer (1) according to claim 1 interposed between the intake (15) and injector assembly (2).

System for feeding a mixture of combustible gas and air to an engine (3) according to claim 14, in association with a feeding system by means of petrol injectors.