Valvola a due vie - Soluzione 1

*Valvola finale senza il coperchio, per vederne l'interno.*

In questo meccanismo, la valvola deve aprirsi senza che il filo si accorci per più del 3% della propria lunghezza. Il punto di attacco tra il componente in plastica e il filo è stato scelto in modo da soddisfare questo vincolo senza che il filo generi una forza troppo grande, al quale corrispondono tensioni maggiori nel componente.

Come molla abbiamo scelto il modello D-024 prodotto dalla Gutekunst Federnil che è adatto al nostro caso. La nostra scelta si è basata sulle seguenti considerazioni:

nella posizione di valvola chiusa la forza elastica dovuta al precarico deve vincere la forza del fluido in pressione, che è pari a circa 1,57 N
Una rigidezza troppo grande comporta sforzi maggiori quando la valvola si apre (maggiore fatica, e quindi vita utile ridotta).
La molla si incurva quando la valvola si apre. Affinché lavori correttamente in queste condizioni, il diametro non deve essere troppo piccolo.

Con questo meccanismo di attuazione, l'accorciamento del filo in Nitinol è molto piccolo. Ciò comporta che si potrà usare anche un filo più corto di 20 mm, ma che la regolazione del flusso della valvola sarà più difficile.

Tramite l'analisi FEM, possiamo trovare il valore della forza che deve applicare il filo per avere lo spostamento da noi desiderato. Con la molla da noi scelta, la forza necessaria è circa 35 N.

Di conseguenza con questo valore è facile immaginare che sarà il collegamento tra la base e la puntina il punto più sollecitato, che non potrà essere troppo piccolo.

Sull'elemento "a puntina" lo sforzo massimo ottenuto nella simulazione è circa 30 MPa. È un valore abbastanza basso da consentirci di usare della plastica ABS per la realizzazione, che è un materiale sufficientemente economico.

Sulla base invece si regisrano tensioni che arrivano fino a 54 MPa, che è uno sforzo troppo elevato per della plastica ABS comune. Come alternativa alla plastica ABS, F-Lab ci ha proposto di prendere in considerazione anche resine acetaliche (POM), che hanno in media tensioni a snervamento che vanno dai 60 agli 80 MPa, anche se ne esistono di più resistenti.

Nel caso si volesse un margine di sicurezza maggiore, proponiamo di usare in alternativa anche una miscela plastica in PC e ABS, eventualmente rinforzata con fibra di vetro, che può avere tensioni a snervamento anche superiori ai 100 MPa ma con un costo probabilmente alto.

Non potendo sapere quali delle due alternative sia la più conveniente come costi di materie prime e di stampaggio, lasciamo a F-Lab la scelta del materiale da impiegare.

Soluzione 1 Meccanismo a puntina

Montaggio