ITRM20000200A1 - Armatura di valvola per contenitore a pressione. - Google Patents

Armatura di valvola per contenitore a pressione. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: ARMATURA DI VALVOLA PER CONTENITORE A PRESSIONE
L'invenzione concerne un'armatura di valvola per un contenitore a pressione secondo i particolari indicati nel preambolo della rivendicazione 1.
Contenitori a pressione, in particolare bombole di gas ad alta pressione, servono a contenere e a fornire gas di diverso tipo. I contenitori a pressione contengono gas o allo stato gassoso ad alte pressioni o, ad esempio, in caso di anidride carbonica, allo stato liquido sotto pressione. Altri gas, ad esempio l'acetilene, sono sciolti in un mezzo di assorbimento come l'acetone sotto pressione nel contenitore per evitare pericoli di esplosione.
Per l'impostazione e/o la regolazione di una pressione all'uscita minore rispetto all'alta pressione all'entrata esistente nel contenitore a pressione vengono impiegate armature di valvole con regolatori di pressione. Una tale armatura dì valvola fa parte, ad esempio, dello stato della tecnica grazie alla DE 34 41 348 Al. L'armatura della valvola comprende una valvola riduttrice di pressione integrata nella carcassa relativa e un regolatore di pressione con una molla regolatrice .
Il regolatore di pressione riduce la pressione statica sul lato di presa (zona di pressione all'uscita) . Fino a quando un mezzo sotto pressione può scorrere attraverso la valvola, la molla regolatrice tiene la valvola aperta e il corpo della valvola è sollevato. Chiudendo la valvola, sul lato di presa, nella zona della pressione all'uscita, si sviluppa una pressione che, insieme alle superfici attive del corpo della valvola e della molla regolatrice, sposta il corpo della valvola nella sua posizione di chiusura e chiude, quindi, la valvola. Modificando il precarico della molla si può impostare la pressione massima nella zona della pressione all'uscita.
Spesso, nei contenitori a pressione vengono messi gas speciali che, per motivi di sicurezza o a causa del loro specifico impiego, ad esempio come gas puri nella tecnica, come gas per usi medici o altri gas per immersione, non possono essere miscelati con altri gas o con l'aria. Per questi motivi, i contenitori a pressione vengono equipaggiati con armature di valvole che possiedono valvole a pressione residua integrate.
Un'armatura di valvola con valvola a pressione residua integrata appartiene, ad esempio, grazie alla EP 0 458 253 B1 oppure alla de 197 09 096 Al, allo stato della tecnica. La valvola a pressione residua è realizzata a guisa di valvola di non ritorno. In caso di pressione interna superiore alla pressione residua impostata, detta valvola viene sollevata dalla sede relativa e quindi viene aperta. Se si scende al di sotto della pressione residua, la valvola a pressione residua si chiude mediante azionamento di una molla. La valvola a pressione residua impedisce, in questo modo, in presenza di valvola di presa aperta, una caduta completa della pressione nel contenitore a pressione non appena la pressione interna del gas scende al di sotto di una pressione minima prestabilita. In questo modo si assicura che il contenitore a pressione non debba essere svuotato oppure lavato ad ogni nuovo riempimento. Inoltre, la valvola a pressione residua impedisce la penetrazione di sostanze estranee dall 'esterno.
In linea di massima, i tipi di struttura di armature di valvole noti si sono affermati. Con il passare del tempo, esse hanno subito uno sviluppo sempre maggiore. Tuttavia si cerca di realizzare dette armature di valvole in modo più compatto e più semplice .
Pertanto, partendo dallo stato della tecnica, l'invenzione si prefigge il compito di approntare un'armatura di valvola a pressione regolabile con sistema di intercettazione della pressione di gas residui che funzioni in modo semplice ed affidabile dal punto di vista tecnico-strutturale e tecnicolavorativo .
La soluzione di questo compito è data, secondo l'invenzione, dai particolari riportati nella parte caratterizzante della rivendicazione 1.
Il punto focale dell'invenzione sta nell'accorgimento di prevedere, sulla valvola regolatrice, accanto all'elemento di tenuta nella zona di pressione all'entrata, anche sul lato di presa del corpo della valvola, un secondo elemento di tenuta che coopera con una sede a tenuta e che, quando si scende al di sotto di una pressione residua nel contenitore a pressione, sbarra il canale dei mezzi nella zona a pressione all'uscita mediante contatto con la sede a tenuta .
La pressione residua può essere determinata dal punto di vista costruttivo. Essa è dipendente dalla forza elastica della molla regolatrice e dalla sua caratteristica elastica nonché dalla distanza tra il corpo della valvola e la sede a tenuta. E' anche possibile concepire l'armatura della valvola in modo che la pressione residua sia regolabile.
Nell'armatura della valvola secondo l'invenzione, le funzioni della valvola regolatrice e della valvola a pressione residua vengono sommate dal punto di vista degli elementi strutturali e associate ad un corpo di valvola. Per aprire e rispettivamente chiudere la valvola a pressione residua si sfrutta, secondo l'invenzione, l'inflessione della molla regolatrice che agisce sul corpo della valvola.
Non appena la pressione all'entrata scende al di sotto della pressione all'uscita, la molla regolatrice della valvola regolatrice si scarica e muove in senso traslatorio il corpo della valvola. In questo caso, il secondo elemento di tenuta viene a contatto con la sede a tenuta associata a questo e chiude a tenuta stagna la zona di pressione all'entrata verso l'atmosfera.
In questo modo, in una valvola con regolatore di pressione integrato è possibile realizzare un sistema di intercettazione della pressione di gas residuo senza dispendiosi elementi strutturali supplementari. Il sistema di intercettazione della pressione dei gas residui impedisce che il contenitore a pressione possa essere svuotato completamente attraverso il tronchetto di presa. In questo modo si assicura che la pressione nel contenitore a pressione sia sempre più alta della pressione atmosferica. In questo modo si evita uno scambio di gas con l'ambiente. Di conseguenza, si impedisce anche una penetrazione di umidità d'aria che può causare corrosioni nel contenitore a pressione e si garantisce la purezza del mezzo di pressione da mettere nel contenitore a pressione. Si possono eliminare dispendiosi accorgimenti di svuotamento prima del riempimento dei contenitori a pressione.
L'armatura della valvola secondo l'invenzione è vantaggiosa dal punto di vista della tecnica della lavorazione dal momento che vengono si evitano fori supplementari per l'alloggiamento di una valvola a pressione residua separata. Anche dal punto di vista del montaggio dei singoli elementi e della manutenzione, l'armatura della valvola promette molti vantaggi per la pratica.
La molla regolatrice può essere realizzata, in linea di massima, con elementi elastici di diverso tipo, ad esempio con una molla pneumatica. Sono possibili anche diverse forme di realizzazione del corpo della valvola, ad esempio come stantuffo oppure come membrana.
A questo propositi vi è un ulteriore sviluppo vantaggioso del pensiero inventivo di massima nei particolari della rivendicazione 2. Secondo esso, il corpo della valvola è formato da uno stantuffo a gradini, condotto in un foro. Come molla regolatrice si impiega una molla di compressione elicoidale. Questo forma di esecuzione lavora in modo affidabile senza vibrazioni durante il funzionamento ed è ben regolabile .
Il secondo elemento di tenuta può essere strutturato in modo diverso, ad esempio come strato di tenuta in materiale elastomerico applicato per vulcanizzazione sul corpo della valvola o come guarnizioni di tenuta simili.
Secondo i particolari della rivendicazione 3, come secondo elemento di tenuta si impiega un anello torico incassato in una scanalatura anulare sul lato esterno del canale dei mezzi, il quale coopera con un rigonfiamento anulare sulla carcassa della valvola che forma la sede a tenuta.
Questa forma di realizzazione è semplice dal punto di vista della tecnica della lavorazione e del montaggio. Per la realizzazione del sistema di intercettazione a pressione di gas residuo è necessario soltanto un anello torico e il rigonfiamento anulare nella carcassa della valvola che funge da sede a tenuta .
L’invenzione è illustrata più dettagliatamente in seguito con riferimento ad un esempio di esecuzione rappresentato nei disegni. In essi:
La figura 1 mostra un'armatura di valvola secondo l'invenzione in sezione verticale e
La figura 2 mostra su scala grande il particolare II della figura 1.
Nella figura 1 è indicata con 1 un'armatura di valvola che può essere associata ad un contenitore a pressione (bombola di gas) non rappresentato più dettagliatamente. L'armatura 1 della valvola presenta una carcassa 2 pluripartita con un tronchetto 3 per il serbatoio e un tronchetto di presa 4 annesso. Per il fissaggio ad un contenitore per gas compresso, l'armatura 1 della valvola viene avvitata a tenuta stagna in un corrispondente foro filettato del contenitore del gas compresso. Il collegamento per la conduzione del gas tra il tronchetto 3 per il contenitore e il tronchetto di presa 4 dalla zona di pressione all'entrata VD alla zona di pressione all'uscita HD è realizzato mediante un canale per mezzi 6 formato da più segmenti lungo fori longitudinali, trasversali e obliqui.
Nella carcassa 2 della valvola è integrata una valvola di intercettazione 7. L'azionamento della valvola di intercettazione 7 avviene tramite una manopola 8. Ruotando la manopola 8 si può spostare un elemento di chiusura 9 con inserto di tenuta 10 incorporato contro una sede 11 di valvola principale e rispettivamente si può sollevare detto elemento di tenuta 9 dalla sede della valvola principale 11. In questo modo si chiude e rispettivamente si apre il canale 6 dei mezzi.
Nella manopola 8 è integrato un manometro 12 che è collegato tramite un foro capillare 13 con il canale 6 dei mezzi. In questo modo si può segnalare la pressione nella zona della pressione all'entrata VD dell'armatura 1 della valvola.
Il manometro 12 è fisso rispetto alla manopola girevole 8. A questo scopo, il manometro 12 viene accolto in un apposito supporto 14, il quale è fissato con un perno filettato 15 nello stelo superiore 16 della valvola ed ivi è assicurato contro la rotazione.
Per il riempimento del contenitore a pressione, 11armatura l della valvola presenta un tronchetto di riempimento 17 con valvola di non ritorno integrata 18. Per il riempimento di un contenitore a pressione, il corpo di chiusura 19 della valvola di non ritorno 18 viene compresso contro la forza di un molla 20 disposta in un foro trasversale che forma un elemento costitutivo del canale 6 dei mezzi e il contenitore a pressione può essere riempito tramite la parte inferiore del canale 6 dei mezzi. Al termine del processo di riempimento, la valvola di non ritorno 18 si chiude automaticamente.
Inoltre, nella carcassa 2 della valvola è integrata una valvola regolatrice 21. La valvola regolatrice 21 separa la zona della pressione all'entrata VD e la zona della pressione all'uscita HD. La valvola regolatrice 21 comprende un corpo sotto forma di pistone a gradini 22, il quale è condotto in un foro 23 anch'esso a gradini e coopera con una molla regolatrice 24. Come molla regolatrice 24 si impiega una molla di compressione elicoidale. Centralmente, lo stantuffo 22 è fornito di un passaggio 25 per i mezzi.
La molla regolatrice 24 è supportata, da un lato, in un alloggiamento 26, che è elemento costitutivo del foro 23, nella carcassa 2 della valvola e, dall'altro lato, in un alloggiamento 27 dello stantuffo 22.
Sul lato 28 dello stantuffo 22 rivolto verso la zona della pressione all'entrata VD è disposta una sede di valvola 29 e un primo elemento di tenuta 30. L'elemento di tenuta 30, insieme allo stantuffo 22, è mobile rispetto alla sede 29 della valvola. In caso di stantuffo 22 e rispettivamente di elemento di tenuta 30 disposto sopra la sede 29 della valvola, la forza elastica che si ottiene determina la pressione esistente nella zona di pressione all'uscita HD.
Il gas può essere prelevato tramite uno scarico 31 di pressione all'uscita. La pressione all'uscita e ciascuna portata possono essere regolate. A questo scopo, lo scarico 31 della pressione all'uscita è collegato tramite una scanalatura 33 incassata in un supporto 32 del disco selettore (vedi, a questo proposito, la figura 2) e tramite un foro 34 con la zona della pressione all'uscita HD sul lato di presa 35 del corpo 22 della valvola. Il supporto 32 del disco selettore è disposto in modo girevole nella carcassa 2 della valvola e viene azionato tramite una manopola 36 che assume una posizione di arresto definita. Un disco selettore 37 è disposto tra il supporto 32 del disco selettore e la carcassa 3 della valvola ed è assicurato contro la rotazione rispetto al supporto 32 del disco selettore. Il disco selettore 32 è provvisto di fori di diametro diverso mediante i quali è possibile pilotare la portata allo scarico 31 della pressione all'uscita. Il disco selettore 37 viene chiamato, quindi, anche disco selettore di portata. Attraverso il disco selettore 37 si può anche chiudere lo scarico 31 della pressione all'uscita. Il disco selettore 37 si sostiene contro anelli scorrevoli 38 nella carcassa 2 della valvola che, da un lato, chiudono a tenuta stagna la zona della pressione all'uscita HD e, dall'altro lato, fungono da cuscinetto a strisciamento.
Un sistema di intercettazione a pressione di gas residui viene realizzato per mezzo dello stantuffo 22 della valvola regolatrice 21. A questo scopo, lo stantuffo 22 presenta, sul lato di presa, cioè sul lato 39 rivolto verso il disco selettore 37, un secondo elemento di tenuta 40 che coopera con una sede a tenuta 41. Se si scende al di sotto di una pressione minima regolabile nel contenitore a pressione, l'elemento di tenuta 40 sbarra il canale 6 dei mezzi nella zona HD della pressione all'uscita mediante contatto con la sede a tenuta 41. La pressione residua è dipendente dalla forza elastica della molla regolatrice 21 e dalla sua caratteristica elastica nonché dalla distanza tra lo stantuffo 22 e la sede 41 della valvola.
Come si nota in particolare con riferimento alla figura 2, il secondo elemento di tenuta 40 è un anello torico incassato in una scanalatura anulare 42 sul lato periferico del passaggio 25 dei mezzi. La sede a tenuta 41 è realizzata mediante un rigonfiamento anulare 43 nella carcassa 2 della valvola al di sotto del supporto 32 del disco selettore.
Nello stato caricato a pressione e in caso di gas che esce attraverso lo scarico 31 della pressione all'uscita si forma un equilibrio tra le forze risultanti che si ottengono dalla superficie Al sulla sede 29 della valvola e la pressione all'entrata, dalla superficie A2 sulla sede a tenuta 41 e la pressione all'uscita nonché la forza della molla regolatrice 24. Lo stantuffo 22 è sollevato dalla sede 29 della valvola e viene percorso dal gas. Questo giunge poi, tramite il vano anulare 44 tra il primo gradino del foro 23 e il primo gradino dello stantuffo 22 tramite aperture trasversali 45 nel passaggio 25 dei mezzi fino allo scarico 31 della pressione all'uscita. Se il flusso del gas viene interrotto, ad esempio tramite il disco selettore 37, l'equilibrio delle forze si sposta e prevale la forza risultante dalla superficie A2 e dalla pressione all’uscita. Lo stantuffo 22 viene spostato verso la sede 29 della valvola e viene resa stagna sulla superficie Al verso la pressione all'entrata.
Se la pressione all'entrata, durante la presa di gas, scende al di sotto della pressione all'uscita che si ottiene dai rapporti tra le superficie A1/A2, dalla pressione all'entrata e dalla forza elastica, allora prevale la forza elastica della molla regolatrice 24. Questa si scarica e muove lo stantuffo 22 in senso traslatorio nel piano della figura verso l'alto contro la sede a tenuta 41. Qui il flusso del gas viene interrotto. La zona VD della pressione all'entrata è resa stagna rispetto all'atmosfera. In questo modo, sul lato di presa del corpo 22 della valvola è realizzato, con il secondo elemento di tenuta 40 qui disposto e la sede 41 della valvola, un sistema di intercettazione a pressione di gas residui. In questo modo si assicura che il contenitore a pressione non possa essere svuotato completamente tramite lo scarico 31 della pressione all'uscita. La purezza di un gas nel contenitore a pressione è garantita e non è necessario uno svuotamento dispendioso prima del nuovo riempimento .

Claims (3)

  1. RI VEND I CAZ IONI 1. Armatura di valvola per un contenitore a pressione, la quale presenta una carcassa (2) con un tronchetto (3) per il contenitore e un tronchetto di presa (4) collegati mediante un canale per mezzi (6) il quale è sbarratile tramite una valvola di intercettazione (7) e, inoltre, è integrata una valvola regolatrice (21), che comprende un corpo (22) che sta sotto l'influsso di una molla regolatrice (20), con un passaggio (25) per mezzi, laddove sul lato (28) del corpo (22) della valvola rivolto verso la zona (VD) di pressione all'entrata è disposta una sede di valvola (29) e un primo elemento di tenuta (30) in grado di essere spostati una rispetto all'altro in modo da separare la zona (VD) della pressione all'entrata e la zona (HD) della pressione all'uscita, caratterizzata dal fatto che, sul lato di presa del corpo (22) della valvola è prevista una sede a tenuta (41) che coopera con un secondo elemento di tenuta (40), laddove il secondo elemento di tenuta (4), quando si scende al di sotto di un pressione residua nel contenitore a pressione, chiude, mediante contatto con la sede a tenuta (41), il canale (6) dei mezzi nella zona (HD) della pressione all'uscita.
  2. 2 . Armatura di valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il corpo (22) della valvola è formato da uno stantuffo a gradini, condotto in un foro (23), e come molla regolatrice {24} viene impiegata una molla di compressione elicoidale.
  3. 3 . Armatura di valvola secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzata dal fatto che il secondo elemento di tenuta (40), è un anello torico (42) incassato sul lato periferico del passaggio (25) dei mezzi, il quale coopera con un rigonfiamento anulare (43) sulla carcassa (2) della valvola che forma la sede (41) della valvola.
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