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In dispositivi come i contatori del gas e le valvole di arresto d'emergenza per il gas, i motori in corrente continua miniaturizzati con riduttore svolgono un ruolo sempre più importante come 'guardiani della sicurezza'. Trasformano le tradizionali valvole meccaniche in terminali intelligenti, controllabili a distanza e in grado di chiudersi automaticamente, fungendo da unità fondamentali per garantire la sicurezza nell’uso del gas e abilitare l’Internet of Things (IoT) per il gas.
Le valvole del gas tradizionali si basano su operazioni manuali, il che significa che non riescono a interrompere rapidamente l’erogazione del gas in caso di emergenze come fughe di gas, comportando gravi pericoli per la sicurezza. Anche le comuni valvole elettriche presentano problemi quali alto consumo energetico, coppia insufficiente e scarsa affidabilità in ambienti complessi, rendendo difficile soddisfare i rigorosi requisiti dei contatori del gas intelligenti: lunga durata, basso consumo energetico e caratteristiche antideflagranti.
Le valvole intelligenti per gas pongono esigenze particolari sulla loro fonte di alimentazione principale — il motore in corrente continua miniaturizzato con ingranaggi — che deve essere compatto, ad alto momento torcente, a consumo energetico ultra-basso e auto-bloccante. Il motore utilizza un sistema di riduzione con ingranaggi per azionare un meccanismo a cremagliera e pignone oppure a vite traslante, convertendo il moto rotatorio in moto lineare per controllare con precisione l’apertura e la chiusura del disco o del nucleo della valvola. Per soddisfare le esigenze di standby prolungato dei contatori del gas, il design del motore deve essere a basso consumo energetico e compatibile con l’alimentazione a batteria. Inoltre, il circuito di comando del motore richiede meccanismi limitatori di coppia per contenere la coppia quando la valvola è completamente aperta o chiusa, riducendo il consumo energetico e proteggendo il motore.
Diverse tecnologie brevettate dimostrano applicazioni innovative di micro-motori nelle valvole del gas. Ad esempio, un sistema di valvola elettrica del gas controllato via Bluetooth comprende un controller dotato di microcontrollore, modulo Bluetooth, circuito di rilevamento delle perdite e circuito di pilotaggio del motore. I comandi inviati tramite smartphone o telecomando vengono ricevuti dal microcontrollore, che ne regola la rotazione. Un riduttore aumenta la coppia per azionare l’asta della valvola, consentendo il suo funzionamento a distanza. Per migliorare l'affidabilità, alcuni design di valvole con motore integrato utilizzano componenti complessi di riduzione del moto (ad esempio ingranaggi primario e secondario con regolazione della velocità) per una trasmissione precisa e strutture ermetiche per garantire la tenuta della valvola anche in condizioni di pressione negativa.
Per applicazioni industriali ed esterne, i requisiti prestazionali dei motori sono ancora più severi. I motori utilizzati nelle valvole a sfera per gas devono essere impermeabili ed a prova di esplosione e devono collegarsi al controller di commutazione tramite connettori aeronautici per consentire una rapida sostituzione. Per risolvere problemi come l’incollaggio delle valvole causato da sedimenti, alcune soluzioni impiegano motori con riduttore a vite senza fine ad alto rapporto di riduzione (ad esempio il modello TJW56FA, fino a 1:2000) per fornire una coppia estremamente elevata in grado di superare la resistenza. Attualmente, in Cina è in costante aumento il numero di aziende specializzate nella ricerca, nello sviluppo e nella produzione di motori miniaturizzati. I loro prodotti sono ampiamente impiegati nei contatori intelligenti del gas e nelle valvole idriche intelligenti e sono stati riconosciuti come imprese innovative «Little Giant», piccole e altamente specializzate, che contribuiscono continuamente all’aggiornamento tecnologico del settore.
