ITPD20080235A1 - Dispositivo valvolare per il riempimento di recipienti, in particolare recipienti destinati a contenere gas liquefatti - Google Patents

Description

DISPOSITIVO VALVOLARE PER IL RIEMPIMENTO DI RECIPIENTI, IN PARTICOLARE RECIPIENTI DESTINATI A CONTENERE GAS LIQUEFATTI

Ambito tecnico

Il presente trovato ha per oggetto una dispositivo valvolare per il riempimento di recipienti, in particolare recipienti destinati a contenere gas compressi liquefatti.

Sfondo tecnologico

Tali recipienti, meglio noti come “bombole†, sono diffusamente utilizzati ove non sia previsto un collegamento alla rete distributiva di gas combustibile. Per ragioni economiche e di sicurezza à ̈ opportuno che le bombole siano riempite con una quantità massima predefinita di gas evitando sovrariempimenti e, conseguentemente, sovrapressioni interne. Per questo motivo le bombole sono provviste di dispositivi per impedire il sovrariempimento, dimensionati per interrompere il flusso di gas in ingresso quando à ̈ stato raggiunto un livello di riempimento desiderato.

Dispositivi del tipo sopra definito sono noti, ad esempio, dalla produzione della Richiedente e comprendono valvole a membrana. Tali valvole sono del tipo normalmente chiuso e comprendono una membrana forata al centro, la quale, deformandosi sotto l'azione del flusso del gas in ingresso ne permette il passaggio. Il flusso di gas à ̈ intercettato quando, al raggiungimento di un prefissato livello di riempimento, un pistone, posto a valle della membrana e attuato mediante una camma collegata a un galleggiante interno al recipiente, à ̈ spinto contro una sede chiudendo una sezione di passaggio del gas. La variazione delle sezioni di passaggio provoca una contro-pressione che agisce sulla membrana in direzione opposta a quella di ingresso del gas nel recipiente, chiudendo l'orifizio di entrata.

Gli inconvenienti di tale soluzioni sono quelli tipici della applicazioni di valvole a membrana, ovvero la maggior predisposizione all'usura e la conseguente minore affidabilità rispetto a soluzioni che impieghino valvole in cui l'otturatore à ̈ un elemento rigido.

Un altro inconveniente riscontrato nella specifica applicazione dei dispositivi valvolare di riempimento per bombole à ̈ rappresentato dal fatto che la valvola a membrana così concepita rende difficile l'esecuzione del vuoto all'interno delle bombole

Un ulteriore inconveniente riscontrabile à ̈ la riduzione della portata di gas in uscita durante il normale utilizzo.

Dispositivi valvolari per il riempimento per recipienti che impiegano valvole prive di membrane sono note, ad esempio, dal brevetto statunitense US 4541464. In tale soluzione la valvola à ̈ del tipo a sfera, normalmente aperta. La sfera otturatrice à ̈ mantenuta nella posizione aperta mediante una spina realizzata su un organo a sfera collegato a un galleggiante mediante un azionamento a camma. Durante l'operazione di riempimento il galleggiante sale nel recipiente, in modo da far ruotare, attraverso l'azionamento a camma, l'organo a sfera. Il sistema à ̈ dimensionato in modo tale che al raggiungimento della posizione di riempimento la rotazione dell'organo a sfera faccia perdere il contatto tra spina e sfera, la quale viene spinta nella posizione di chiusura della valvola dalla forza di gravità, oltre che da una eventuale molla di richiamo.

Principale inconveniente di tale soluzione à ̈ rappresentato dal fatto di essere sensibile all'inclinazione e alle oscillazioni della bombola, dal momento che l'organo a sfera ruota anche per effetto di una qualsiasi deviazione dell'asse della bombola dalla direzione verticale.

Un ulteriore problema di tale soluzione à ̈ determinato dal numero di elementi che la compongono e dall'impiego di organi sferici che complicano le operazioni di costruzione e assemblaggio, rendendo il dispositivo particolarmente sensibile alle tolleranze dimensionali e di accoppiamento. Per gli stessi motivi l'affidabilità in esercizio di tale soluzione risulta limitata. Descrizione dell'invenzione

L'invenzione ha quale scopo principale quello di mettere a disposizione un dispositivo valvolare per il riempimento di recipienti, in particolare recipienti destinati a contenere gas compressi liquefatti, strutturalmente e funzionalmente concepito in modo da evitare tutti gli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata.

Questo ed altri scopi che appariranno nel seguito sono affrontati e conseguiti dall'invenzione mediante un dispositivo valvolare per il riempimento di recipienti realizzato in accordo con le rivendicazioni che seguono.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche ed i vantaggi del trovato meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di un suo esempio preferito di realizzazione illustrato a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista laterale di un dispositivo per impedire il sovrariempimento secondo la presente invenzione;

- la figura 2 Ã ̈ una vista in sezione frontale del dispositivo della figura 1;

- la figura 3 Ã ̈ una vista in sezione laterale di una variante realizzativa del dispositivo della figura 1;

- la figura 4 Ã ̈ una vista laterale in sezione del dispositivi di figura 2, in una diversa condizione operativa.

Modo preferito di attuazione dell'invenzione

Nelle figure, con 1 Ã ̈ complessivamente indicato un dispositivo per impedire il sovrariempimento di recipienti secondo la presente invenzione. Il dispositivo 1 Ã ̈ destinato ad essere applicato ad un recipiente (bombola B) per gas in pressione liquefatti. Il dispositivo 1 comprende un canale 2 superiore, avente asse longitudinale Y, collegato al bocchettone di erogazione/ riempimento della bombola B.

A valle del condotto 2, il dispositivo 1 comprende un dispositivo valvolare 3a, a valle del quale à ̈ previsto un canale 4 inferiore, di asse X, ortogonale all'asse Y, collegato con un volume interno V della bombola, di nota forma cilindrica con fondi bombati, destinato ad accogliere il gas liquefatto immagazzinato nella bombola B.

Il dispositivo valvolare 3a comprende un corpo valvolare 3, interposto tra i canali 2 e 4, nel quale à ̈ definito un condotto di gas 5 in ingresso nella bombola, esteso prevalentemente lungo la direzione dell'asse Y. Il condotto di gas 5 à ̈ delimitato, nelle direzioni trasversali all'asse Y, da una superficie interna 6 del corpo valvolare 3.

La dispositivo valvolare 3a comprende un otturatore 7 rigido, di forma troncoconica di asse Y con la parte rastremata rivolta verso il canale 4, assialmente mobile nel corpo valvolare 3 da e verso una sede valvolare 8 per, rispettivamente, aprire e intercettare il condotto di gas 5.

Secondo una variante realizzativa (figure 2 e 4) sulla sede valvolare 8 Ã ̈ prevista una guarnizione 400 anulare in gomma, di tenuta tra il corpo valvolare 3 e la sede valvolare 8 quando il condotto di gas 5 Ã ̈ intercettato. Secondo una ulteriore variante realizzativa, la guarnizione anulare 400 Ã ̈ vincolata all'otturatore 7.

L'otturatore 7 comprende una prima estremità superiore 9, in forma di appendice a base circolare, longitudinalmente estesa lungo l'asse Y. L'appendice 9 si erge da una superficie di base 7a dell'otturatore 7, rivolta verso il canale 2, ed à ̈ provvista di una superficie terminale 9a.

Il dispositivo valvolare 3a comprende inoltre un coperchio deflettore 10, disposto trasversalmente al condotto di gas 5 e comprendente una cavità 11 di guida per l'otturatore 7, rivolta verso il canale 4 e provvista di un bordo circolare 11a. Sul fondo della cavità 11 à ̈ prevista una prima superficie cilindrica 100 di guida, avente asse Y, sulla quale à ̈ scorrevolmente impegnata l'appendice 9. Nella cavità 11 à ̈ prevista una seconda superficie cilindrica 200, anch'essa di asse Y, interposta tra prima superficie cilindrica 100 e il bordo 11a della cavità 11. Sulla superficie cilindrica 200 à ̈ scorrevolmente impegnato il bordo 7b perimetrale della base 7a dell'otturatore 7.

Tra il bordo 7b della base 7a dell'otturatore 7 e la superficie cilindrica 200 à ̈ interposta una guarnizione anulare 300, solidale al bordo 7b, la quale funge da mezzo di tenuta per impedire il passaggio del gas dal condotto di gas 5 verso la superficie 9a e la base 7a. Secondo una variante realizzativa dell'invenzione la guarnizione anulare 300 può essere vincolata alla base 7a e non al bordo 7b.

Tra l'appendice 9 e la superficie cilindrica 100 à ̈ interposta una guarnizione anulare 500, solidale all'appendice 9, la quale funge da mezzo di tenuta per impedire il passaggio del gas dal condotto di gas 5 verso la superficie 9a. Secondo una variante realizzativa dell'invenzione la guarnizione anulare 500 può essere vincolata alla superficie cilindrica 100 e non all'appendice 9.

Secondo altre varianti realizzative dell'invenzione à ̈ previsto l'impiego di una sola guarnizione, in una delle due posizioni sopra definite per le guarnizioni 300 e 500.

Secondo una variante realizzativa dell'invenzione tra il bordo 7b della base 7a dell'otturatore 7 e la superficie cilindrica 200 non à ̈ interposta alcuna guarnizione, essendo la tenuta garantita dal contatto strisciante tra il bordo 7b e la superficie cilindrica 200 (figura 3).

La sede valvolare 8 Ã ̈ posta, rispetto al condotto di gas 5, a valle della guarnizione anulare 300.

Il coperchio deflettore 10, da parte assialmente contrapposta rispetto alla cavità 11, comprende un'ogiva 12 centrale, suscettibile di essere investita dal flusso di gas in ingresso nella bombola. Il coperchio deflettore 10 à ̈ solidale al corpo valvolare 3, essendo provvisto di una sporgenza anulare 13, perimetrale, parzialmente annidata in una sede anulare 14, prevista sulla superficie interna 6 del corpo valvolare 3.

La sporgenza anulare 13 à ̈ trasversale all'asse Y ed à ̈ provvista di una pluralità di passaggi 15, per consentire il flusso di gas in ingresso verso la sede valvolare 8.

In corrispondenza di una seconda estremità, assialmente contrapposta rispetto all'appendice 9, l'otturatore 7 comprende un'asta 17 di comando, longitudinalmente estesa lungo l'asse Y.

L'asta di comando 17 attraversa il canale 4, a monte del quale à ̈ impegnata in una guida assiale cilindrica 18, solidale al corpo valvolare 3 e cooperante con la cavità di guida 11 per guidare assialmente l'otturatore 7. L'asta di comando 17 comprende inoltre una estremità 19, assialmente contrapposta rispetto all'otturatore 7.

Il dispositivo 1 comprende un attuatore 16 suscettibile di esercitare una forza di spinta F sull'estremità 19 dell'asta 17 per sollecitare l'otturatore 7 in allontanamento dalla sede valvolare 8.

L'attuatore 16 comprende un galleggiante 20, esteso nel volume interno V della bombola B e un meccanismo 21 a camma per esercitare la spinta F, in una fase di salita del galleggiante 20. La spinta F Ã ̈ esercitata fino al raggiungimento di una posizione estrema preimpostata del galleggiante 20, corrispondente a un livello massimo di riempimento della bombola B.

Il meccanismo 21 comprende un organo 22, vincolato al corpo valvolare 3 mediante una cerniera 23, sul quale à ̈ definito un profilo di camma 24.

Il profilo di camma 24 à ̈ associabile all'otturatore 7 per esercitare la spinta F in quanto riscontra l'estremità 19 dell'asta di comando 17. Durante la fase di salita del galleggiante 20, l'estremità 19 dell'asta 17 striscia sul profilo di camma 24, fino al raggiungimento di un punto di estremità 25 (figura 4). Il profilo di camma 24 à ̈ un arco di cerchio con centro sull'asse della cerniera 23 in modo da mantenere l'otturatore 7 a distanza constante dalla sede valvolare 8. Il profilo di camma 24 à ̈ dimensionato in modo tale che quando il galleggiante 20 ha raggiunto la posizione estrema di massimo riempimento l'estremità 19 sia posta in corrispondenza del punto 25. In tale condizione la spinta F non à ̈ più esercitatile e l'otturatore 7 risulta così soggetto unicamente alla propria forza peso P, che causa la caduta dell'otturatore 7 verso la sede valvolare 8, in modo da intercettare il condotto di gas 5.

Secondo una variante realizzativa (non rappresentata) della presente invenzione la caduta dell'otturatore 7 Ã ̈ sollecitata, oltre che dal peso P da una molla di richiamo.

L'attuatore 16 comprende inoltre un meccanismo a leva 26 per esercitare la spinta F sull'asta 17 in una prima parte di una fase di discesa del galleggiante 20 a partire dalla sua posizione estrema di massimo riempimento.

Il meccanismo a leva 26 comprende un fulcro 27, incernierato all'organo 22 a distanza D dalla cerniera 23, un primo braccio 28, esteso dal fulcro 27 verso il profilo di camma 24. Il primo braccio 28 associabile all'otturatore 7 per esercitare la spinta F, in quanto riscontra l'estremità 19 dell'asta di comando 17. e un secondo braccio 29. Il fulcro 27 à ̈ interposto tra il primo braccio 28 e un secondo braccio 29, solidale al galleggiante 20. Il primo braccio 28 e il profilo di camma 24 sono posti dalla stessa parte rispetto alla retta Z, che congiunge la cerniera 23 e il fulcro 27.

Durante la fase di salita del galleggiante 20, i bracci 28, 29 si dispongono in posizione allineata all'organo 22, in modo tale che il primo braccio 28 sia appoggiato sull'organo 22.

Durante la fase di discesa del galleggiante 20, l'estremità 19 dell'asta 17 striscia sul primo braccio 28 fino al raggiungimento di una estremità 30 del primo braccio 28 in corrispondenza di una posizione intermedia del galleggiante 20.

In corrispondenza della posizione intermedia del galleggiante 20 il punto di estremità 25 del profilo di camma 24 e l'estremità 30 del primo braccio 28 sono tra loro adiacenti. Oltre la posizione intermedia, in una seconda parte della fase di salita del galleggiante 20, l'estremità 19 dell'asta 17 poggia sul profilo di camma 24.

Il funzionamento del meccanismo a leva 26 sopra descritto consente così il riarmo del meccanismo a camma 21, in modo tale che l'estremità 19 dell'asta 17 poggi sul profilo di camma 24 quando il livello nella bombola B à ̈ inferiore a quello intermedio, in particolare quando la bombola B à ̈ vuota. Secondo altre varianti della presente invenzione (non rappresentate), in luogo dell'attuatore 16 potranno essere impiegati altri tipi di attuatore a galleggiante, purché in grado di mantenere l'otturatore 7 aperto fino al completo riempimento della bombola B.

La presente invenzione consente di ottenere una dispositivo valvolare per il riempimento di recipienti comprendente una valvola priva di otturatore a membrana e del tipo sempre aperto.

Il numero ridotto, rispetto ad altre soluzioni note, di componenti della valvola consente di ottenere una maggiore semplicità delle geometrie funzionali e, conseguentemente, minori scarti nella produzione e maggiore affidabilità nell'esercizio.

L'impiego di una valvola di tipo sempre aperto consente di avere migliori prestazioni per quanto riguarda l'esecuzione del vuoto nelle bombole.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo valvolare per riempimento di recipienti, in particolare recipienti destinati a contenere gas liquefatti, comprendente: - un corpo valvolare nel quale à ̈ definito un condotto di gas in ingresso in detto recipiente, essendo detto condotto esteso prevalentemente lungo una direzione assiale, - un otturatore assialmente mobile in detto corpo valvolare da e verso una sede valvolare per, rispettivamente, aprire e intercettare detto condotto di gas, - un attuatore a galleggiante suscettibile di esercitare una spinta su una seconda estremità di detto otturatore, caratterizzato dal fatto di comprendere un coperchio deflettore disposto trasversalmente al condotto di gas e solidale a detto corpo valvolare e includente una cavità di guida nella quale à ̈ scorrevolmente impegnata una prima estremità di detto otturatore.
2. 2. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 1, comprendente mezzi di tenuta interposti tra detto coperchio deflettore e detto otturatore per impedire il passaggio del gas da detto condotto di gas verso detta prima estremità, essendo detta sede valvolare posta, rispetto a detto condotto di gas, a valle di detti mezzi di tenuta.
3. 3. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 2, in cui tra detto coperchio deflettore e detto corpo valvola sono previsti una pluralità di passaggi per detto condotto di gas.
4. 4. Dispositivo valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto otturatore à ̈ del tipo a pistone.
5. 5. Dispositivo valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta seconda estremità à ̈ impegnata in una guida assiale, solidale a detto corpo valvolare e cooperante con detta cavità di guida per guidare detto otturatore.
6. 6. Dispositivo valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto attuatore a galleggiante comprende un meccanismo a camma suscettibile di esercitare una spinta su detta seconda estremità di detto otturatore.
7. 7. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 6, in cui detta spinta à ̈ esercitata in una fase di salita di detto galleggiante fino al raggiungimento di una posizione estrema preimpostata corrispondente a un livello massimo di riempimento.
8. 8. Dispositivo valvolare secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detto attuatore a galleggiante comprende un meccanismo a leva suscettibile di esercitare una spinta su detta seconda estremità di detto otturatore.
9. 9. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 8, in cui detta spinta à ̈ esercitata in almeno una prima parte di una fase di discesa di detto galleggiante a partire da detta posizione estrema.
10. 10. Dispositivo valvolare secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di tenuta comprendono almeno una guarnizione anulare.
11. 11. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 10, in cui detta almeno una guarnizione anulare à ̈ disposta lungo il bordo di detta cavità.
12. 12. Dispositivo valvolare secondo la rivendicazione 10, in cui detta almeno una guarnizione anulare à ̈ disposta su detta prima estremità di detto otturatore.
13. 13. Dispositivo valvolare secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui tra detta sede valvolare e detto otturatore à ̈ prevista una guarnizione anulare di tenuta.