ITTO20130759A1 - Valvola ad otturatore, in particolare per chiudere un condotto di acqua di mare in caso di emergenza - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“VALVOLA AD OTTURATORE, IN PARTICOLARE PER CHIUDERE UN CONDOTTO DI ACQUA DI MARE IN CASO DI EMERGENZA”

La presente invenzione è relativa ad una valvola ad otturatore, in particolare per chiudere un condotto di acqua di mare in caso di emergenza.

Nelle applicazioni nautiche, sono noti impianti idraulici che raffreddano i motori nautici tramite un flusso di acqua prelevato direttamente dal mare mediante un condotto. Tale condotto è provvisto di una valvola di sicurezza, la quale, in caso di emergenza, può essere chiusa manualmente o mediante un attuatore per bloccare il passaggio dell’acqua marina.

Il brevetto US7753341 descrive una valvola di sicurezza per tale applicazione. Tale valvola ha un otturatore che è coperto da un elemento di tenuta e viene azionato tramite una trasmissione a vite e madrevite per traslare tra una posizione sollevata ed una posizione abbassata. Per proteggere la trasmissione a vite e madrevite dall’azione aggressiva continua dell’acqua salina del mare, la valvola ha una membrana a soffietto che isola tale trasmissione dal flusso di acqua presente nel condotto.

Per ridurre il numero di componenti, è possibile realizzare l’elemento di tenuta in un sol pezzo con la membrana a soffietto. Soluzioni di questo tipo si ritrovano ad esempio in US3157383 e US2705124, dove l’otturatore definisce una saracinesca che trasla lungo un asse ortogonale alla direzione del condotto e ha una testa con una forma complementare alla superficie interna del condotto. In questo modo, quando viene abbassato, l’otturatore entra nel condotto e va a chiuderlo appoggiandosi sulla sua superficie interna.

Tuttavia, la corsa assiale dell’otturatore è relativamente bassa, ed un aumento di tale corsa porterebbe ad alcuni inconvenienti.

Innanzi tutto, il volume di aria presente al di sopra della membrana è isolato dall’esterno per evitare che una rottura della membrana provochi una fuoriuscita di acqua e generalmente aumenta quando l’otturatore si abbassa durante la chiusura della valvola. Con un incremento della corsa assiale dell’otturatore rispetto alle soluzioni note, l’aumento del suddetto volume d’aria durante la chiusura diventerebbe rilevante e quindi tenderebbe a generare una depressione, che è indesiderata, in quanto fa aumentare la forza manuale necessaria ad attuare la chiusura.

Inoltre, con un incremento della corsa dell’otturatore rispetto alle soluzioni note, sorgono difficoltà per quanto riguarda gli ingombri complessivi della valvola e nasce l’esigenza di guidare la flessione della membrana durante le operazioni di chiusura/apertura.

Infine, nelle soluzioni note sopra indicate, la membrana è fissata alla testa dell’otturatore tramite un dispositivo a vite, che dovrebbe invece essere eliminato per semplificare ulteriormente la fabbricazione e l’assemblaggio della valvola.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare una valvola ad otturatore, in particolare per chiudere un condotto di acqua di mare in caso di emergenza, la quale consenta di risolvere in maniera semplice ed economica gli inconvenienti sopra esposti e, preferibilmente, consenta di limitare l’ingombro ed il numero di componenti della valvola e di garantire una tenuta ottimale.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una valvola ad otturatore, in particolare per chiudere un condotto di acqua di mare in caso di emergenza, come definita nella rivendicazione 1.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra, in prospettiva, una preferita forma di attuazione della valvola ad otturatore, in particolare per chiudere un condotto di acqua di mare in caso di emergenza, secondo la presente invenzione;

- le figure 2 e 3 sono sezioni della valvola di figura 1, ottenute tramite piani di sezioni II-II e III-III che sono ortogonali l’uno all’altro e sono indicati nelle stesse figure 3 e 2, e mostrano l’otturatore della valvola in una posizione abbassata e rispettivamente in una posizione sollevata;

- la figura 4 è un dettaglio di figura 3 e mostra, in scala ingrandita, un dispositivo di compensazione della valvola della presente invenzione; e

- la figura 5 è analoga alla figura 4 ed illustra il dispositivo di compensazione in presenza di una fuga di acqua.

Nella figura 1, il numero di riferimento 1 indica una valvola per un condotto atto a convogliare un flusso di un liquido. In particolare, la valvola 1 viene utilizzata lungo un condotto che definisce un ingresso di acqua marina per un impianto di raffreddamento di un motore nautico (non illustrato).

La valvola 1 comprende un corpo valvola 2, il quale è realizzato preferibilmente in un sol pezzo, ad esempio come fusione di materiale metallico, e a sua volta comprende una porzione tubolare 3 estendentesi lungo una direzione 4 rettilinea. La porzione tubolare 3 definisce un canale 5 facente parte, in uso, del condotto sopra menzionato e preferibilmente ha, alle sue due estremità, rispettivi raccordi 6, per poter essere accoppiata alla restante parte del condotto.

Con riferimento alle figure 2 e 3, la porzione tubolare 3 comprende una porzione intermedia 7 definente una sede valvola 8 (fig. 3), formata da una superficie interna 9 del canale 5 e dal bordo anulare di un foro 10 (fig. 2), che è realizzato nella porzione 7 lungo un asse 11 radiale rispetto alla direzione 4.

Preferibilmente, il corpo valvola 2 comprende un collare 12, il quale è coassiale al foro 10, sporge verso l’esterno a partire dalla porzione 7 e termina superiormente con un bordo anulare 13, a cui è accoppiato un coperchio 15. Il coperchio 15 è fisso rispetto al corpo valvola 2 e definisce, unitamente al collare 12, una cavità 16 disposta a lato del canale 5. Preferibilmente, il coperchio 15 ha una forma a tazza e comprende: una parete trasversale 17, che delimita assialmente la cavità 16 e ha un foro 18 coassiale al foro 10; ed una parete laterale 19, che definisce sostanzialmente un prolungamento del collare 12 e termina con un bordo inferiore 20 fissato a tenuta di fluido al bordo 13.

La valvola 1 comprende, inoltre, un otturatore 21, il quale è in grado di traslare lungo l’asse 11 in risposta alla rotazione di un organo di comando 22, tra una posizione arretrata o sollevata, in cui è alloggiato nella cavità 16 in modo da non ostruire il canale 5, ed una posizione avanzata o abbassata, in cui impegna il canale 5 ed è accoppiato a tenuta di fluido alla sede valvola 8 in modo da chiudere il passaggio di liquido nel canale 5.

Preferibilmente, l’organo di comando 22 è definito da una manopola a cappuccio che circonda ed ospita il coperchio 15 ed una parte del collare 12. In particolare, come visibile in figura 1, l’organo di comando 22 ha almeno una finestra 23 attraverso la quale è possibile vedere una parete 24 che è fissata al coperchio 15 e riporta almeno una informazione, ad esempio una scritta, indicativa della chiusura e/o dell’apertura della valvola 1.

Ancora con riferimento alla figura 2, la valvola 1 comprende, inoltre, una trasmissione a vite e madrevite 25 per trasmettere il moto dall’organo di comando 22 all’otturatore 21. La trasmissione 25 comprende un albero 26, il quale si estende lungo l’asse 11 attraverso il foro 18, è assialmente girevole e comprende una porzione filettata 27 disposta nella cavità 16 ed una porzione di attacco 28 disposta all’esterno e fissata all’elemento di comando 22. La trasmissione 25 comprende, inoltre, una madrevite 29, avvitata sulla porzione filettata 27 e facente parte di uno stelo 30 dell’otturatore 21.

L’otturatore 21 è angolarmente fisso attorno all’asse 11, in particolare grazie ad un manicotto di guida 32 che ha una estremità superiore 33 fissata alla parete 17, sporge assialmente nella cavità 16, ed alloggia la porzione filettata 27 e l’estremità superiore dello stelo 30. In particolare, all’estremità inferiore, il manicotto 32 termina con una porzione dentata internamente 34, che è impegnata dalla superficie laterale esterna 35 dello stelo 30 in modo assialmente scorrevole ed angolarmente fisso.

Preferibilmente, l’estremità 33 è accoppiata a tenuta di fluido ad una porzione intermedia 36 dell’albero 26 e comprende una flangia interna 37 che blocca assialmente la porzione 36 contro la parete 17.

Come visibile nelle figure 2 e 3, oltre allo stelo 30, l’otturatore 21 comprende una testa 38, la quale è fissa e coassiale rispetto allo stelo 30 e, preferibilmente, è definita da un corpo a tazza o da un guscio ad ogiva, con concavità rivolta verso l’alto. Pertanto, la testa 38, inferiormente, è definita da una superficie esterna convessa 39 e, superiormente, termina con un bordo anulare 40.

L’otturatore 21 comprende, inoltre, una membrana 42, la quale è realizzata in un sol pezzo in materiale elasticamente deformabile ed impermeabile, ad esempio in neoprene (marchio registrato). La membrana 42 comprende una porzione intermedia 43, la quale è fissata alla testa 38, copre la superficie 39 e ha una sagoma esterna complementare a quella della sede valvola 8, in modo da chiudere a tenuta di fluido la sede valvola 8 quando l’otturatore 21 è abbassato. Preferibilmente, la porzione 43 è costampata sulla superficie 39 fino alla sua estremità superiore, definita dal bordo 40.

La membrana 42 comprende, inoltre, una porzione flessibile 44, la quale si estende come prolungamento della porzione 43 a partire dal bordo 40 fino alla superficie laterale interna della cavità 16 e termina con un contorno perimetrale 45 fisso. In particolare, il contorno perimetrale 45 è serrato tra i bordi 13 e 20.

La porzione 44 divide la cavità 16 in una camera inferiore 16a e in una camera superiore 16b, isolate a tenuta di fluido l’una dall’altra. La camera 16a, in uso, è occupata da acqua, in quanto comunica direttamente con il canale 5 attraverso il foro 10 quando l’otturatore 21 è sollevato. La camera 16b, invece, ospita la trasmissione 25 ed è occupata da aria.

Secondo un aspetto della presente invenzione, l’otturatore 21 comprende, inoltre, una parete tubolare 46, la quale è fissa e coassiale rispetto alla testa 38 e si estende verso l’alto a prolungamento della testa 38 a partire dal bordo 40. In particolare, la parete 46 ha una superficie laterale esterna 47 che a filo con la superficie 39.

La superficie 47 definisce uno spallamento che contrasta la pressione dell’acqua in modo da limitare la deformazione della porzione 44 radialmente verso l’interno, e definisce una guida che supporta la porzione 44 durante la traslazione assiale dell’otturatore 21. In particolare, la parete 46 impedisce che la membrana 42 vada ad infilarsi nello spazio vuoto tra la testa 38 e lo stelo 30, per cui limita i rischi di rotture della membrana 42 e garantisce l’affidabilità durante l’abbassamento dell’otturatore 21.

Preferibilmente, la parete 46 ha una superficie interna 48 che è accoppiata in modo scorrevole alla superficie laterale esterna del manicotto 32, in modo da essere guidata assialmente, insieme allo stelo 30, verso la posizione abbassata e migliorare il centraggio dell’otturatore 21 rispetto al foro 10.

Con riferimento alle figure 4 e 5, secondo un aspetto della presente invenzione, la valvola 1 comprende un dispositivo compensatore 50 definente un passaggio 51 che, in condizioni asciutte, mette in comunicazione la camera 16b con l’ambiente esterno per mantenere la pressione atmosferica e quindi impedire che si formi una depressione, la quale incrementerebbe in modo indesiderato la forza manuale necessaria ad azionare l’organo di comando 22.

Il dispositivo 50 comprende un elemento 52 che, in condizioni asciutte, delimita almeno una parte del passaggio 51 ed è realizzato in un materiale assorbente avente la caratteristica di aumentare il proprio volume quando viene impregnato con un liquido. Ad esempio, l’elemento 52 è definito da una guarnizione in fibra di cellulosa.

In questo modo, è possibile ottenere un desiderato aumento di volume dell’elemento 52 per ostruire il passaggio 51 e quindi isolare la cavità 16 dall’ambiente esterno in presenza di acqua, al fine di impedire perdite in caso di rottura della membrana 42.

L’elemento 52 è realizzato, ad esempio, sotto forma di una pila di anelli, è supportato dalla parete 17 e definisce un foro 53 centrale, il quale comunica in modo permanente con la camera 16b attraverso un foro 54 realizzato attraverso la parete 17. L’elemento 52 è alloggiato in una sede 55 definita da una gabbia 56 fissata a tenuta di fluido al coperchio 15. Dalla parte opposta rispetto alla parete 17, la gabbia 56 comprende un disco 57 definente una tenuta 58, contro cui va ad appoggiarsi l’elemento 52 quando si gonfia per effetto del liquido, in modo da tappare un’estremità del foro 54. Ovviamente, le configurazioni del dispositivo 50 potrebbero essere diverse da quella appena descritta a titolo di esempio, ma sempre aventi un materiale che, quando viene impregnato d’acqua, si gonfia e va ad ostruire il passaggio 51.

Ne deriva che, nelle normali condizioni di utilizzo, il passaggio 51 compensa la variazione di volume della camera 16b durante la chiusura della valvola 1, per cui non si forma alcuna depressione nella camera 16b, e la forza necessaria per azionare l’organo di comando 22 non viene influenzata da tale variazione di volume. Nel contempo, il dispositivo 50 rende stagna la cavità 16 in modo automatico in presenza di una perdita d’acqua, in quanto proprio l’acqua di tale perdita fa gonfiare il materiale dell’elemento 52 in modo da chiudere il passaggio 51.

Per quanto riguarda le altre caratteristiche della valvola 1, come sopra descritto, la parete 46 supporta e guida la porzione 44 della membrana 42 quando l’otturatore 21 è disposto nella posizione sollevata, in modo da opporsi alla pressione dell’acqua e quindi incrementare la vita della membrana 42. Nel contempo, la parete 46 contribuisce a guidare assialmente l’otturatore 21 verso la posizione abbassata, essendo accoppiato in modo scorrevole al manicotto 32.

Grazie alle caratteristiche sopra descritte, nella valvola 1 è quindi possibile adottare una corsa assiale relativamente elevata per l’otturatore 21 senza compromettere l’affidabilità dei componenti e/o rendere difficoltosa l’operazione manuale di chiusura.

Nel contempo, la valvola 1 è relativamente semplice, grazie alla modalità con cui la membrana 42 è accoppiata alla testa 38.

Inoltre, l’utilizzo di una manopola a cappuccio come organo di comando 22, invece di un comune volantino, permette di ridurre le dimensioni esterne della valvola 1, di coprire il coperchio 15 e di realizzare una finestra 23 dove poter individuare immediatamente la posizione dell’otturatore 21.

Il fatto di realizzare il manicotto 32 come pezzo distinto dal coperchio 15 consente di bloccare assialmente l’albero 26 senza utilizzare componenti aggiuntivi. La presenza del collare 12, poi, facilita il fissaggio del coperchio 15 al corpo 2 e consente di distanziare il contorno perimetrale 45 dal foro 10 e quindi di evitare forti pieghe della membrana 42 quando la valvola 1 è chiusa.

Da quanto precede appare, infine, evidente che alla valvola 1 descritta ed illustrata possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione.

In particolare, il manicotto 32 potrebbe essere realizzato in un pezzo solo con il coperchio 15, oppure l’otturatore 21 potrebbe essere vincolato angolarmente da elementi diversi dalla porzione 34; e/o la parete 24 potrebbe essere realizzata in un sol pezzo con il coperchio 15; e/o la testa 38 potrebbe essere diversa da quella mostrata e/o essere realizzata in un pezzo solo con lo stelo 30; e/o la membrana 42 potrebbe essere fissata alla testa 38 e al corpo 2 in modo diverso da quanto indicato.

Infine, i raccordi 6 potrebbero essere diversi da quelli illustrati, ad esempio essere definiti da flange; e/o l’albero 26 potrebbe essere azionato da un attuatore, anziché dall’organo di comando 22 ad azionamento manuale.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Valvola ad otturatore (1), in particolare per chiudere un condotto di acqua di mare in caso di emergenza, la valvola comprendendo: - un corpo valvola (2) definente un canale (5) ed una sede valvola (8) in detto canale; - un otturatore (21), il quale si estende lungo un asse (11), è angolarmente fisso, ed è assialmente scorrevole tra una posizione avanzata, in cui è accoppiato alla detta sede valvola (8) per chiudere il canale (5), ed una posizione arretrata, in cui è disimpegnato da detto canale (5); - una trasmissione (25) comprendente: a) un albero (26), il quale è assialmente fisso ed angolarmente girevole e comprende una porzione filettata (27); b) una madrevite fissa rispetto a detto otturatore (21) ed avvitata su detta porzione filettata (27); detto otturatore (21) comprendendo: - una testa (38); - una membrana (42) comprendente: a) una porzione di chiusura (43) che copre una superficie inferiore (39) di detta testa (38), è fissata a detta testa (38) e ha una forma esterna complementare a quella di detta sede valvola (8), ed b) una porzione flessibile (44) che sporge rispetto a detta testa (38), termina con un contorno esterno fisso ed isola detta sede valvola (8) da una camera (16b) alloggiante detta trasmissione (25); caratterizzata dal fatto di comprendere un dispositivo di compensazione (50) comprendente: - un passaggio (51) che, in condizioni asciutte, mette in comunicazione la detta camera (16b) con l’ambiente esterno, e - un elemento di chiusura (52), che delimita almeno una parte del detto passaggio (51) ed è realizzato in un materiale assorbente avente la proprietà di aumentare il proprio volume quando viene impregnato con un liquido per chiudere automaticamente detto passaggio (51). 2.- Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta porzione intermedia (43) è costampata sulla detta superficie inferiore (39). 3.- Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto otturatore (21) comprende una parete tubolare (46), la quale è fissa e coassiale rispetto alla detta testa (38), si estende a partire da un bordo anulare superiore (40) della detta testa (38) e definisce un appoggio per detta porzione flessibile (44). 4.- Valvola secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta parete tubolare (46) ha una superficie interna accoppiata in modo assialmente scorrevole ad un manicotto di guida (32), il quale è fisso ed ospita detta porzione filettata (27). 5.- Valvola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto di comprendere un coperchio (15) fissato a detto corpo valvola (2); detto manicotto di guida (32) avendo una estremità superiore (33), la quale è accoppiata a tenuta di fluido ad una porzione intermedia (36) del detto albero (26) e comprende una flangia (37) che blocca assialmente la detta porzione intermedia (36) contro detto coperchio (15). 6.- Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto corpo valvola (2) è realizzato in un sol pezzo e comprende una porzione tubolare definente detto canale (5) ed un collare (12), il quale sporge lungo detto asse (11) a partire da detta porzione tubolare. 7.- Valvola secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto di comprendere un coperchio (15), fisso rispetto al detto corpo valvola (2) e comprendente una parete di fondo (17) ed una parete laterale (19), la quale definisce sostanzialmente un prolungamento assiale del detto collare (12) e termina con un bordo (20) accoppiato a tenuta di fluido al detto collare (12). 8.- Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un organo di comando (22) ad azionamento manuale, fissato a detto albero e definito da una manopola a cappuccio.