IT8320681A1 - Dispositivo di sicurezza contro la sovrapressione, in particolare per apparecchiature di controllo della pressione di gas - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO DI SICUREZZA CONTROLASOVRAPRESSIONE,INPARTICOLARE PER APPARECCHIATURE DICONTROLLODELLAPRESSIONEDIGAS".

RIASSUNTO

L?alta pressione di una rete per il trasporto di gas deve essere ridotta prima che il gas sia immesso in una rete di distribuzione a oui sono collegati utenti, ad esempio apparecchiature domestiche. Tale riduzione viene attuata mediante un impianto di controllo o regolazione della pressione del gas. Nel caso un simile impianto abbia a subire malfunzione, possono verificarsi rottura delle condutture, rottura delle apparecchiature installate, esplosioni e inoendi.

Un dispositivo di sicurezza noto ? dotato di una molla di chiusura, la quale chiude una valvola se la pressione del gas aumenta in modo inaccettabile, il che determina rilasoio della molla tramite la pressione del gas. Il movimento di rilascio della molla ? influenzato dall?attrito che pu? avere valore incognito. L'invenzione elimina l'attrito poich? la ridotta pressione di gae agisce sulla molla attraverso membrane caricate dalla molla ossia una membrana di misurazione ed una membrana di azionamento.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo di sicurezza contro la sovrapressione di un fluido gassoso oppure liquido, in cui una valvola d? sicurezza in un condotto di alimentazione principale per il fluido ? azionatile tramite un elemento d? azionamento caricato da molla, montato in un alloggiamento, ad esempio una membrana, mentre la pressione che deve essere controllata pub essere collegata attraverso un condotto di ingresso nell'alloggiamento.

In una rete di distribuzione del gas, ? prevista una apparecchiatura di controllo della pressione del gas tra la rete di trasporto ad alta pressione e ciascuna rete di distribuzione a bassa pressione, detta apparecchiatura di controllo riducendo l'alta pressione del gas ad una pressione adatta per gli utenti. Se detta pressione dovesse divenire troppo elevata a causa di malfunzione di tale apparecchiatura di controllo e regolazione dei gas, allora sorge il pericolo che le apparecchiature, condutture e raccordi dell'utente non siano in grado di sopportare tale pressione, il che detrmina rottura delle condutture, rotture delle apparecchiature, esplosioni e incendi.

Per impedire ci? sono gi? noti dispositivi di sicurezza. Naturalmente, un simile dispositivo di sicurezza pu? essere impiegato non solo per reti di distribuzione del gas ma generalmente per controllare la pressione del fluido.

1 dispositivi di sicurezza noti sono stati costruiti in maniera tale ohe il meccanismo di controllo ? collegato alla valvola di sicurezza del condotto di alimentazione principale per il fuido, detto meccanismo di controllo essendo montato come un'unit? nell'alloggiamento insieme ad un innesto di disimpegno ed ulteriori elementi meccanici e il disco della valvola. In tal modo la forza di una molla di chiusura agisce sull'innesto di disimpegno che durante il funzionamento normale ? mantenuto nella sua posizione agganciata, detto collegamento ad aggancio essendo disimpegnato quando la pressione si avicina al suo valore limite

Il meccanismo di controllo e ulteriori elementi meccanici sono collegati, in tale costruzione, all'innesto di disimpegno tramite un'asta d? valvola, in maniera tale che entrambi sono aperti nella posizione impegnata mentre sono chiusi nella posizione disimpegnata.

Questa struttura di per se stessa semplice presenta l'inconveniente che la forza di ohiusura degli elementi di azionamento nella posizione aperta agiscono sull'innesto di disimpegno. Quando la forza di chiusura aumenta, l'attrito pu? divenire talmente grande che la precisione dell'impegno viene influenzata sfavorevolmente. Ci? pu? pure portare al fatto ohe il dispositivo di sicurezza non chiude l'alimentazione del gas quando si verifica malfunzione .

Il punto di disimpegno di questo dispositivo ? in altre parole determinato tramite una forza elastica o di molla regolata ad un valore limite predeterminato, e tramite l'attrito a riposo che si verifica nel meccanismo di disimpegno. Mentre la forza della molla che ? stata regolata al valore limite rimane invariata dopo la regolazione di essa e rimane ogni volta riproducibile, la forza d'attrito pu? sottrarsi al controllo particolarmente se essa possiede un isteresi dipendente dal senso di movimento. Al fine di mantenere ad un valore pi? piccolo possibi? le le deviazioni del punto di disimpegno regolato una volta, la forza, d'attrito che non pu? essere influenzata, deve essere quanto pi?. piccola possibile,

A causa degli inconvenienti e/o svantaggi intrinsechi della tecnica nota, l'invenzione si propone di fornire un dispositivo di sicurezza in cui il segnale di controllo emesso dal meccanismo di controllo sia convertito direttamente in un segnale di azionamento per gli elementi di azionamento e non s?a influenzato da un valore d'attrito incerto.

Ci? ? ottenuto, secondo l'invenzione, per il fatto ohe il condotto d'ingresso per la pressione che deve essere controllata comunica con una camera di misurazione della seconda membrana di misurazione che ? fissata ad una valvola di controllo la quale, nella posizione chiusa, chiude la comunicazione tra una sorgente di fluido di azionamento ed una camera di azionamento della prima membrana o membrana di azionamento, essendo pure previsto un condotto di comunicazione fra la oamera di misurazione e la camera di azionamento rispettivamente di entrambe le membrane.

L'invenzione fornisce un gran numero di vantaggi: il dispositivo di controllo ? strutturalmente semplice, ha un'alta precisione grazie alla eliminazione della forza di attrito ed & perci? di funzionamento pi? efficace.

In una variante del dispositivo di sicurezza secondo l'invenzione, una seconda valvola di controllo comunica con la prima membrana o membrana di azionamento ed ? atta a chiudere una luce prevista nell'alloggiamento fra la camera di azionamento di detta membrana ed un condotto conducente alla sorgente d? fluido di azionamento.

In tal modo il tempo di reazione del dispositivo di sicurezza viene ridotto, particolarmente se, in una forma di realizzazione preferita, l'area di sezione trasversale della luce di controllo della seoonda valvola di controllo ? sostanzialmente maggiore di quella della luce di controllo della valvola di controllo citata prima.

Uno o pi? oondotti possono essere previsti nell'alloggiamento i quali si aprono nella camera di azionamento della membrana di azionamento e comunicano con un interruttore a pistone pneumatico servente per azionare la valvola di sicurezza nel condotto d? alimentazione per il fluido.

Se la ridotta pressione di uscita e sufficientemente elevata da azionare la valvola di sicurezza nel condotto di alimentazione principale per il fluido, allora, secondo un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, una seconda valvola di controllo o regolazione pu? essere collegata alla membrana di azionamento, detta valvola essendo ricevuta nel condotto di comunicazione fra la camera di misurazione e la camera di azionamento rispettivamente d? entrambe le membrane, un secondo condotto di comunicazione essendo previsto fra dette camere, detto condotto ricevendo la prima valvola di controllo.

Preferibilmente anche in questo caso l'area di sezione trasversale della luoe di controllo della seconda valvola di controllo e sostanzialmente pi? grande di quella della luce di controllo della prima valvola di controllo.

L* invenzione sar? qui di seguito ulteriormente illustrata con riferimento al? disegno illustrante alcune forme di realizzazione del dispositivo di controllo secondo 1* invenzione, e in cui*

la figura 1 ? una sezione di una prima forma di realizzazione, nella posizione aperta della valvola;

la figura 2 I una sezione di una seconda forma di realizzazione adatta per l'azionamento di pistoni pneumatici;

la figura 3 ? una sezione trasversale presa parallelamente alle membrane, secondo la l:?nea III-III di figura 2;

la figura 4 ? una sezione di ancora un'altra forma di realizzazione

Nella forma di realizzazione di figura 1, la pressione di uscita, ad esempio la pressione ridotta tramite una valvola di riduzione non rappresentata, ? in comunicazione aperta attraverso un condotto di misurazione o alimentazione 1, una valvola di ritegno 3 avente una sede 2 ed una molla di sollecitazione 4 ed un condotto 5 con una camera di misurazione 6 ed una camera di azionamento 7? Il meccanismo di controllo o comando comprende un coperchio di membrana 8 fissato all'alloggiamento di controllo 11, la membrana 10 essendo serrata fra dette parti. Lo spazio fra il coperchio di membrana 8 e l'alloggiamento di controllo comando 11 ? divisa mediante la membrana 10 nella camera di misurazione 6 ed in una camera di membrana 9? In corrispondenza del suo lato superiore la membrana 10 e caricata tramite una molla di compressione 12 ohe si attesta su un dado di regolazione 13

Il lato Inferiore della membrana, di misurazione 10 ? caricata tramite la pressione di uscita? Una valvola di controllo 14 & stata fissata nel centro di detta membrana . la quale valvola di controllo coopera con una luce di controllo 15 nell'alloggiamento di controllo?

In circonstanze norali, detta valvola 14 ? chiusa, cio? essa chiude la luce di controllo 15?

La luce di controllo comunica attraverso un condotto 16 nell'alloggiamento di controllo con un condotto di pressione di fluido per il controllo 17?

Il meccanismo di azionamento, come rappresentato per la valvola nel condotto principale 24, comprende un coperchio di mem brana a rotolamento 18 e una membrana a rotolamento 20 che ? serrata fra il coperchio 18 e l'alloggiamento d? controllo o comando 11?

Lo spazio fra il coperchio 18 e l'alloggiamento di con trollo 11 ? diviso dalla membrana 20 in una camera di azionamento 7 e in una camera della membrana a rotolamento .19?

In corrispondenza del suo lato superiore, la membrana a rotolamento 20 ? caricata in circostanze normali dalla pressione di uscita o di scarico.

Il lato inferiore della membrana 20 ? caricato tramite una molla di compressione 21?

La porzione mobile della membrana 20 ? fissata ad una asta di valvola 22 ohe si estende attraverso un manicotto d? guida 23 a tenuta di gas In una camera di valvola nel condotto principale 24? In detta camera, un disoo della valvola ? fissato all'asta 22 della valvola? A causa della sollecitazione della molla di compressione 21, il disco 25 della valvola ? mantenuto nella posizione aperta rispetto ad una sede di valvola non rappresentata?

Questo dispositivo di sicurezza con il suo sistema d? disimpegno e meccanismo d? azionamento funziona come segue: il disoo 25 della valvola viene aperto tramite la forza della molla di compressione 21. In tal modo il disco 25 della valvola ? spostato verso l'alto flnch? esso non impegna il lato superiore del manicotto di guida 23? Ci? determina l'espansione della molla di compressione 21, sino ad un valore d? forza elastica che ? superiore alla forza dovuta alla pressione d'uscita massima ammissibile nel condotto 1, la quale pressione prevale nella oamera di azionamento 7? moltiplicata per la superficie della membrana a rotolamento 20. Al tempo stesso, questa forza ? pi? bassa della forza dovuta alla pressione d? oontrollo o comando minima ammissibile ohe pre- -vale nel condotto di controllo 17, moltiplicata per la superficie della membrana 20.

La valvola di controllo 14 ? chiusa mediante la molla di compressione 12, per cui la valvola ohiude la luce di oontrollo 15* Simultaneamente alla chiusura della luce di controllo 15* la molla d? compressione 20 si espande fino ad un valore della sua forza elastica che ? maggiore della forza dovuta alla pressione d'uscita nominale nel con? sione par la quale 11 dispositivo di controllo non deve funzionare ? Se la pressione di uscita supera il valore limite regolato, allora il meccanismo di controllo rilascia il fluido d? pressione, per cui viene chiusa una valvola 25. La differenza di forza fra la molla d? compressione 12 da un lato e la pressione di uscita in eccesso, moltiplicata per la superf?cie della membrana 10, dall'altro lato, sposta la valvo la di controllo 14 verso l'alto quando la pressione aumenta, per cui la luce di controllo 15 ? rilasciata. In tal modo, il fluido di azionamento nel condotto di controllo 17, ad esempio un gas oppure un liquido, pu? penetrare nella camera di misurazione 6 e in tal modo la membrana 10 sarebbe spostata ulteriormente verso l'alto contro la forza della molla 12, a causa della pi? alta pressione del fluido di azionamento. Il fluido di azionamento analogamente scorre attraverso il condotto 5 alla camera di azionamento 7 della membrana a rotolamento 20. A questo punto sotto influenza della differenza di forze fra la pressione del fluido di azionamento sulla superficie 20 della membrana a rotolamento da un lato, e la forza della molla di compressione 21, dall'altro lato, la membrana a rotolamento 20 si sposta verso il basso per cui il disco 25 della valvola si insedia. A causa della differenza di pressione nel condotto 5 ^a la pressione del fluido di azionamento, da un lato, e la pressione d'usoita nel condotto di misurazione 1, dall' altro lato, la valvola di ritegno 3 viene chiusali ripristino del dispositivo di sicurezza alla condizione operativa normale ? attuato eguagliando le pressioni su entrambi i lati della valvola 25? Successivamente il condotto d? controllo 17 deve essere scaricato, per cui la pressione nella camera di azionamento 7, nel condotto 5? l'elemento di controllo 15 nel condotto 16 diminuisce e in tal modo il disco 25 della valvola ? spostato verso l'alto sotto l'influenza della forza della molla di compressione 21? In questa maniera viene ripristinato il passaggio per il fluido nel condotto principale 24 A causa della diminuzione di pressione nella camera di misurazione 6, la membrana 10 chiude la valvola di controllo 14 sotto l'influenza della molla I2f per cui la la luce di controllo 15 viene chiusa. Simultaneamente! la forza di chiusura della valvola di ritegno 3 sulla sua sede 2 sar? diminuita.

Le figure 2 e 3 illustrano una variante della prima forma di realizzazione di figura 1f in tali figure essendo stati impiegati numeri di riferimento uguali per indicare parti corrispondenti a quelle di figura 1.

In questa variante, l'alloggiamento di controllo 11 comprende una seconda luce di controllo 26f la quale oomunica con il oondotto di controllo 16 del oondotto di controllo 17? La luce di controllo 26 viene Chiusa a tenuta tramite una valvola di controllo 27 fissata alla membrana a rotolamento 20.

Inoltre, l'alloggiamento di controllo comprende uno o pi? condot ti addizionali, nella forma di realizzazione illustrata due, 28 e 29 (vedere la. figura 3) per oul pub essere collegata apparecchiatura di controllo (non rappresentata), come ad esempio valvole azionate pneumaticamente, cilindri, e cosi via. La molla 21 ? regolata o progettata in maniera tale che la pressione del fluido di azionamento del condot? to 16-, assieme alla pressione d? usoita nella camera 7, non supera la forza della molla 21. In tal modo, nella condizione d? riposo, la valvola di controllo 27 ? in impegno con la luce di controllo 26.

Se la pressione di uscita nella oamera di misurazione 6 supera il valore limite regolato tramite la molla 12, allora la valvola di con trollo 14 si apre. In tal modo il fluido di azionamento nel condotto 16 entra nella camera di misurazione 6 e nella camera di azionamento 7 e supera la forza della molla 21 per cui la membrana a rotolamento rotola fuori. In tal modo la valvola di controllo 27 rilascia o disimpegna la luce di controllo 26. A causa del fatto ohe la sezione trasversale della luce di controllo 26 ? sostanzialmente maggiore di quella della luce di controllo 15* le camere 6 e 7 vengono rapidamente riempite dal fluido di azionamento che si propaga nel condotti 28 e 29. Questi a loro volta trasmettono la pressione alla apparecchiatura di controllo collegata, ad esempio pistoni pneumatici.

Il vantaggio di detta seconda forma di realizzazione ? costituito dal fatto ohe il tempo d? azionamento del dispositivo ? brevissimo. Per Riportare il dispositivo di sicurezza alla normale condizione di funzionamento, il condotto di oontrollo 17 deve essere scaricato.

Un'ulteriore forma di realizzazione e rappresentata in figura 4? Anche in questa figura numeri di riferimento uguali indicano parti oorrispondenti a quelle di entrambe le forme di realizzazione precedenti. Questa variante pub essere impiegata in quei oasi in cui la pressione di uscita nel condotto di misurazione 1 ? sufficientemente alta da consentire ad essa di azionare la valvola di sicurezza 25 nel condotto principale 24 superando la forza della molla di compressione 12 di per se stessa? In tal modo il collegamento del fluido di azionamento nel oondotto 17 al condotto 16 pu? essere eliminato oppure pu? essere impiegato per il collegamento e eterno di un qualsiasi pistone di azionamento pneumatico. Perci? il condotto 16 ? stato rappresentato in figura 4 come chiuso da un elemento a tappo. -In questa forma di realizzazione, il oondotto 5 portante la pressione d'uscita ? dotato d? una luoe di controllo 30 che ? impegnata tramite una valvola d? controllo 31 che ? fissata alla membrana a rotolamen to 20. Inoltre, il condotto 16 comunica attraverso un condotto 32 nel l1 alloggiamento d? controllo con la camera di azionamento 7. La molla 21 ? stata in questo caso regolata in maniera tale ohe la pressione di uscita che pu? agire sulla valvola di controllo 30 ? minore della forza elastica o della molla. In tal modo, nella posizione di riposo, la valvola di controllo rimane impegnata con la luce di controllo 30.

Se la pressione di uscita nella camera di misurazione 6 supera la forza preliminarmente regolata della molla 12, supera cio? il valore limite, allora la valvola di controllo 14 viene sollevata dalla luce di controllo 15? per cui la pressione di usoita comunica attraverso 1 condotti 16 e 32 con la camera di azionamento 7* In tal modo la membrana a rotolamento 20 rotola fuori e la valvola di controllo 31 viene rilasciata dalla luoe di controllo 30, di modo che la pressione di uscita pu? fluire attraverso la luoe di controllo 30, la cui area di sezione trasversale ? sostanzialmnete pi? grande di quella della luce di controllo 15. In tal modo la membrana a rotolamento 20 viene rapidamente

Claims (8)

RIVENDICAZIONI

1. Dispositivo di sicurezza contro la sovrapressione di un fluido gassoso o liquido) mediante il quale una valvola di sicurezza in un condotto di alimentazione principale per il fluido ? azionabile tramite un elemento di azionamento caricato da molla montata in un alloggiamento ad esempio una membrana) la pressione che deve essere controllata essendo collegabile attraverso un condotto di ingresso nell'alloggiamento, caratterizzato dal fatto che detto condotto di ingresso (1,5) comunica con una camera di misurazione (6)di una seoonda membrana o membrana di * misurazione (10) a cui ? fissata una valvola di controllo (14), detta valvola, nella posizione chiusa, chiudendo ,la comunicazione fra una sorgente di azionamento del fluido ? ima camera di azionamento (17) della prima membrana di azionamento (20), un condotto di comunicazione essendo previsto fra la camera di misurazione e la camera di azionamento (6 ? 7 rispettivamente) di entrambe le membrane (10 e 20 rispettivamente).

2 Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una seconda valvola di controllo ( 27 ) ? fissata attraverso la prima membrana o membrana di azionamento (20)ed? atta a chiudere una luce (26) prevista nell'alloggiamento fra la camera di azionamento (7) di detta membrana ed un condotto (16) comunicante con la sorgente di fluido di azionamento (figura 2).

i 3? Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'area di sezione trasversale della luce di controllo (26) della seconda valvola di controllo (27) ? sostanzialmente maggiore d? quella della luce d? controllo (15) della valvola di controllo citata per prima (14).

4 Dispositivo secondo la rivendicazione 2t caratterizzato dal fatto ohe lf alloggiamento comprende uno o pi? condotti (28, 29) aprentesi nella camera di azionamento (J) della membrana di azionamento ( 12) e comunicanti con un interruttore pneumatico o pistone servente per l'azionamento della valvola di sicurezza (25) nel condotto di alimentazione per il fluido (figura 3).

5 Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che un* seconda valvola d? controllo (31 ) & fissata alla membrana di azionamento (20 ) ed ? inserita nel contatto di comunicazione (5) con la camera di misurazione (6) e la camera di azionamento (17) delle mebrane ( 10 e 20 rispettivamente), un secondo condotto di comunicazione (32) essendo previsto fra dette camere (6,7), detto canale avendo la prima valvola di controllo (14 - figura 4)?

6 ? Dispositivo secondo la rivendicazione 5? caratterizzato dal fatto che l'area di sezione trasversale della luoe di controllo (30) della seconda valvola di controllo (31 ) ? sostanzialmente maggiore di quella della luoe di controllo (1?) della prima v?lvola di controllo (14)?

7 Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che un interruttore pneumatico, ad esempio una valvola a due vie, comunicante con la camera di azionamento (7) della membrana di azionamento (20) ? previsto all?interno dell'alloggiamento del dispositivo?

8 Dispositivo secondo la rivendicazione 7? caratterizzato dal fatto che un condotto(32) comunicante con la camera di misurazione (6) della membrana di misurazione (10) comunica all'interno dell'alloggiamento con una luce della valvola pneumatica?