ITPD20080236A1 - Gruppo valvolare regolatore di pressione per recipienti destinati a contenere fluidi compressi - Google Patents

Gruppo valvolare regolatore di pressione per recipienti destinati a contenere fluidi compressi

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ITPD20080236A1
ITPD20080236A1 IT000236A ITPD20080236A ITPD20080236A1 IT PD20080236 A1 ITPD20080236 A1 IT PD20080236A1 IT 000236 A IT000236 A IT 000236A IT PD20080236 A ITPD20080236 A IT PD20080236A IT PD20080236 A1 ITPD20080236 A1 IT PD20080236A1
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cylinder
valve
regulator
container
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Ezio Cavagna
Giancarlo Nicolini
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Cavagna Group S P A Con Socio Unic O
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Description

GRUPPO VALVOLARE REGOLATORE DI PRESSIONE PER RECIPIENTI DESTINATI A CONTENERE FLUIDI COMPRESSI
Ambito tecnico
La presente invenzione ha per oggetto un gruppo valvolare regolatore di pressione per recipienti destinati a contenere gas compressi o liquefatti aventi pressioni superiori a quella atmosferica.
Sfondo tecnologico
Alcuni di tali recipienti, meglio noti come “bombole†, sono diffusamente utilizzati come contenitori per gas tecnici o medici ad alta pressione, ad esempio ossigeno, aria, gas industriali e per uso domestico.
Dal momento che, per il suo impiego, il gas contenuto nella bombola deve giungere all'utilizzatore ad una pressione prossima a quella atmosferica o comunque notevolmente inferiore a quella all'interno del recipiente stesso, a tali recipienti sono tipicamente collegate valvole di erogazione e riduttori di pressione, secondo diverse configurazioni.
Una tipica configurazione di un sistema di erogazione del gas prevede l'impiego di una linea ad alta pressione in uscita dalla bombola, lungo la quale sono previsti in serie una valvola di intercettazione, prossima alla bombola, e un regolatore di pressione, avente l'uscita collegata con una linea di bassa pressione, che porta il gas all'utenza.
Secondo una diversa configurazione à ̈ previsto un sistema di erogazione in cui una valvola di intercettazione e un regolatore di pressione sono integrati in serie in un unico dispositivo, denominato VIPR (“Valve Integrated Pressure Regulator†), in modo da ridurre la lunghezza della linea di alta pressione.
In entrambe le realizzazioni il regolatore di pressione esterno alla bombola consente di sfruttare facilmente il riferimento di pressione costante dato dalla pressione atmosferica per ottenere una pressione dal gas in uscita dal riduttore costante, pur la pressione nella bombola variabile e proporzionale alla quantità di gas nella bombola stessa. Tuttavia, entrambe le soluzioni, prevedendo una linea di alta pressione al di fuori della bombola, presentano dei problemi di sicurezza, particolarmente stringenti nelle applicazioni in cui il gas à ̈ immagazzinato a pressioni particolarmente elevate e la bombola viene a trovarsi, durante l'utilizzo, nelle immediate vicinanze dell'utilizzatore e/o utente.
Tale problema à ̈ risolvibile mediante sistemi di erogazione in cui il regolatore di pressione sia interamente alloggiato all'interno della bombola, in modo tale che all'uscita della stessa sia unicamente disponibile gas alla pressione di utilizzo. Tale soluzione, in particolare quando applicata a gas compressi con pressioni notevolmente superiori a quella atmosferica, presenta come inconveniente il fatto che il regolatore interno non lavora con una pressione di riferimento costante in tutte le condizioni di utilizzo.
Un ulteriore problema delle soluzione con riduttore interno à ̈ rappresentato dall'ingombro del riduttore stesso, il quale deve essere inseribile nella bombola attraverso un foro filettato di attacco presente su di essa.
Ad esempio, l'impiego di un riduttore a membrana rende l'ingombro del dispositivo nella direzione trasversale all'asse della bombola non compatibile con il foro di accoppiamento presente sulle bombole tradizionali. Per impiegare tale riduttore à ̈ quindi necessario realizzare delle bombole ad esso dedicate con foro maggiorato, come per la soluzione descritta nel brevetto EP 1000291.
Descrizione dell'invenzione
Scopo principale della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un gruppo valvolare regolatore di pressione per recipienti, in particolare recipienti destinati a contenere fluidi compressi, 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 gruppo valvolare 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 schematica di un sistema di erogazione per fluidi compressi comprendente gruppo valvolare regolatore di pressione secondo la presente invenzione;
- le figure 2 e 3 sono due viste schematiche, corrispondenti a quella di figura 1, di due rispettivi sistema di erogazione per fluidi compressi, noti nella tecnica;
- la figura 4 Ã ̈ una vista laterale in sezione di un gruppo valvolare regolatore di pressione secondo la presente invenzione;
- la figura 5 Ã ̈ una vista in sezione di un particolare del gruppo valvolare della figura 1;
- la figura 6 Ã ̈ una vista in sezione di una variante realizzativa del gruppo valvolare di figura 1;
- la figura 7 una vista in sezione di un particolare di un gruppo valvolare secondo la repente invenzione.
Modo preferito di attuazione dell'invenzione
Nella vista schematica di figura 1, con 100 Ã ̈ complessivamente indicato un sistema di erogazione per fluidi compressi secondo la presente invenzione. Il sistema 100 comprende un recipiente (bombola B di tipo tradizionale), un gruppo valvolare 1 regolatore di pressione e una valvola di intercettazione 101, esterna alla bombola B e collegata al gruppo valvolare 1. Il gruppo valvolare 1 comprende un regolatore di pressione per portare il fluido compresso alla pressione di utilizzo, interamente alloggiato all'interno della bombola B, come meglio dettagliato nel seguito. Alla valvola di intercettazione 101, da parte opposta rispetto al gruppo valvolare 1 Ã ̈ collegato un condotto di erogazione 102, attraverso la quale il fluido, alla pressione di utilizzo, raggiunge un utenza 103.
Il sistema 100 si distingue dai sistemi 200 e 300 di erogazione per fluidi compressi, schematicamente rappresentati nelle figura 2 e 3, rispettivamente. Nel sistema 200 all'uscita della bombola B sono collegati, in sequenza, una valvola di intercettazione 104, un condotto di alta pressione 105, un regolatore di pressione 106, il condotto di erogazione 102 e l'utenza 103. Nella variante di figura 3, il sistema 300 comprende, all'uscita della bombola B, un raccordo 108 percorso da fluido ad alta pressione, collegato ad un dispositivo di erogazione 107, nel quale sono integrati una valvola di intercettazione e un regolatore di pressione. Tale tipo di dispositivo à ̈ noto nella tecnica con l'acronimo VIPR (“Valve Integrated Pressure Regulator†). Il dispositivo di erogazione 107 à ̈ collegato al condotto di erogazione 102 e all'utenza 103.
Nelle figure 4 e seguenti, il gruppo valvolare 1 à ̈ applicato ad una bombola B, avente asse X, e destinata a contenere gas compressi e liquefatti. Il gruppo 1 comprende un corpo valvolare 2 recante un codolo filettato 3 con il quale il gruppo 1 à ̈ avvitato a tenuta in un foro filettato 4 della bombola B. Nel corpo valvolare 2 à ̈ ricavato un primo condotto 5 per il gas in uscita dalla bombola B, di collegamento tra un bocchettone di erogazione 6 e un dispositivo regolatore di pressione 7, definito ad una estremità 8 del corpo valvolare 2.
L'estremità 8 e il dispositivo regolatore 7 sono posti all'interno della bombola B quando il codolo 3 à ̈ accoppiato con il foro filettato 4. Il primo condotto 5 comprende due tratti 9, 10, rispettivamente collegati al dispositivo regolatore 7 e al bocchettone di erogazione 6. Il tratto 9 à ̈ sostanzialmente coassiale all'asse X della bombola B, mentre il tratto 10 à ̈ sostanzialmente ortogonale ad esso.
Nell'esempio di figura 4, il dispositivo regolatore 7 comprende un regolatore 7a, del tipo noto nella tecnica come regolatore a pistone, a due stadi. Il regolatore 7a à ̈ provvisto di un primo stadio 11 e di un secondo stadio 12 posti in serie e tra loro strutturalmente identici.
Nell'esempio di figura 6, il dispositivo regolatore 7 comprende un regolatore 7b, del tipo noto nella tecnica come regolatore a pistone, a tre stadi. avente Il regolatore 7b à ̈ provvisto di un primo stadio 11, di un secondo stadio 12 e di un terzo stadio 12a posti in serie e tra loro strutturalmente identici.
Gli stadi 11, 12, 12a hanno struttura in sé convenzionale, essendo caratterizzati da dimensioni trasversali all'asse X tali da permettere l'inserimento nella bombola B attraverso il foro filettato 4. Ad esempio, in una sua particolare realizzazione dimensionale, il corpo valvolare 1 à ̈ applicabile ad un foro filettato 4 di dimensioni 25E (filettatura Whitworth) o M25 x 2 (filettatura metrica).
Ai fini della presente invenzione, possono comunque essere convenientemente impiegati anche regolatori a pistone a singolo stadio o multistadio a più di tre stadi, purché di dimensioni compatibili con il foro filettato 4.
Ciascuno degli stadi 11, 12, 12a comprende un rispettivo pistone otturatore 13, di asse X, mobile in una sede di scorrimento 14 ricavata nel corpo valvolare 2. Il pistone otturatore 13 comprende due tratti 13a,b assialmente adiacenti, di diametro diverso con il tratto 13a, di diametro inferiore, rivolto verso l'interno della bombola B. I tratti 13a,b sono scorrevolmente accoppiati con le due rispettive superfici cilindriche 14a,b, ricavate nella sede 14. L'accoppiamento tra il pistone otturatore 13 e la sede 14 à ̈ del tipo a tenuta essendo interposti tra ciascuno dei tratti 13a,b e la rispettiva superficie cilindrica 14a,b di scorrimento una rispettiva guarnizione 15a,b anulare, in gomma. I tratti 13a,b sono tra loro collegati mediante uno spallamento 16, ortogonale all'asse X, sul quale à ̈ attiva una molla 17, alloggiata in una sede toroidale 18, definita tra le superfici cilindriche 14a,b. Il tratto 13a à ̈ provvisto di una estremità cilindrica 19, di diametro ridotto rispetto alla parte accoppiata con la sede 14a. L'estremità cilindrica 19 poggia su una sede valvolare 20 collegata con l'interno della bombola B mediante un passaggio 21 di alta pressione.
All'interno del pistone otturatore 13 à ̈ ricavato un passaggio 23 tra due aperture 23a,b, di ingresso, ricavate sulla superficie laterale dell'estremità 19 e un'apertura 23 c, di uscita, ricavata sulla superficie di testa del tratto 13b.
Il corpo valvolare 2 comprende un secondo condotto 22, esteso prevalentemente secondo una direzione parallela al tratto 9 del primo condotto 5, di collegamento tra la sede toroidale 18 e l'ambiente esterno alla valvola, in modo tale che sullo spallamento 16 sia agente tale pressione esterna.
Il gas all'interno della bombola B percorre il passaggio 21 di alta pressione, passa attraverso la sede valvolare 20 del primo stadio 11, essendo ridotto ad una pressione intermedia. Dalla sede valvolare 20 il gas lambisce l'estremità 19, ed entra nel passaggio 23 attraverso le aperture 23a,b. Dall'apertura 23c del passaggio 23, attraverso uno condotto di collegamento 28, il gas passa dal primo stadio 11 al secondo stadio 12.
Nell'esempio realizzativo di figura 4, nello stadio 12 il gas à ̈ ulteriormente ridotto dalla pressione intermedia a quella di utilizzo. All'uscita dello stadio 12 il gas a bassa pressione raggiunge il bocchettone di erogazione 6 attraverso il condotto 5.
Nell'esempio realizzativo di figura 6, nello stadio 12 il gas à ̈ ulteriormente ridotto prima di passare allo stadio finale 12a, in corrispondenza del quale viene portato alla pressione di utilizzo. All'uscita dello stadio 12a il gas a bassa pressione raggiunge il bocchettone di erogazione 6 attraverso il condotto 5.
Il corpo valvolare 2 comprende un terzo condotto 24 di riempimento della bombola B, che collega l'interno della bombola B con un bocchettone 25, di riempimento.
La presente invenzione consente di ottenere un gruppo valvolare con un regolatore di pressione interno alla bombola B, avente una pressione di riferimento costante, grazie al condotto 22, a garanzia di una pressione di uscita dalla bombola B costante. Inoltre l'utilizzo di un riduttore a pistone, multistadio, consente di avere un riduttore stesso sviluppato in senso assiale, in modo da poter essere inserito nelle esistenti bombole per fluidi in pressione.
L'invenzione risolve quindi il problema proposto, conseguendo al contempo numerosi vantaggi. Tra questi:
- rispetto a soluzioni con elementi deformabili, ad esempio del tipo a diaframma, l'impiego di un regolatore a pistone consente di ottenere un gruppo di maggiore semplicità costruttiva, con conseguente aumento dell'affidabilità e riduzione dei costi di produzione.
- la configurazione prospettata consente la disposizione dei regolatori in sequenza senza limitazione di numero consentendo a tutti il riferimento alla pressione atmosferica.
- la possibilità di introdurre numerosi stadi consente una riduzione della pressione dai valori più elevati a quelli di utilizzo con variazioni molto ridotte.

Claims (6)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo valvolare regolatore di pressione per recipienti destinati a contenere gas compressi e liquefatti, comprendente un corpo valvolare applicabile ad un recipiente per gas e simili, nel quale sono definiti un primo condotto per il gas in uscita da detto recipiente e un dispositivo regolatore di pressione collegato con l'interno di detto recipiente e con detto primo condotto, detto dispositivo regolatore di pressione essendo integralmente alloggiabile all'interno di detto recipiente, detto dispositivo di regolazione comprendendo almeno un regolatore del tipo a pistone.
  2. 2. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 1, in cui à ̈ previsto un secondo condotto di collegamento tra detto dispositivo regolatore di pressione e l'ambiente esterno a detto recipiente.
  3. 3. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto dispositivo regolatore di pressione à ̈ del tipo multistadio.
  4. 4. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui detto regolatore a pistone comprende almeno un pistone scorrevole in un sede definita in detto corpo valvolare, detto pistone comprendendo due tratti assialmente adiacenti di diametro diverso collegati mediante uno spallamento sul quale à ̈ attiva una molla.
  5. 5. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 4, in cui detto secondo condotto collega detto spallamento con l'ambiente esterno a detto recipiente.
  6. 6. Gruppo valvolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui in detto corpo valvolare à ̈ definito un terzo condotto per il riempimento di detto recipiente.
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