IT201600125135A1 - Valvola volumetrica a dosaggio continuo - Google Patents

Description

Dott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM

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DESCRIZIONE

Annessa a domanda di BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

Valvola volumetrica a dosaggio continuo

5 A nome STERIVALVES S.R.L., di nazionalità italiana, con sede in Via Enrico Mattei, 293/N - 55100 Lucca, Italia, P.IVA e C.F. IT01722430467.

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Campo tecnico

10 La presente invenzione si riferisce al campo dei dispositivi dosatori per l'industria farmaceutica, chimica e alimentare.

Più in particolare la valvola oggetto della presente domanda fa parte del settore dei dosatori usati per lo scarico 15 controllato e il dosaggio volumetrico dei prodotti solidi sfusi, quali prodotti in polvere o granulari.

Principalmente questi dosatori vengono impiegati nell’industria farmaceutica, nell’industria alimentare e nell’industria chimica, quindi devono assicurare sia 20 l’accuratezza della misura che, per quanto possibile, l’assenza di contaminazioni del materiale dosato.

Stato della tecnica

Sono noti dei dispositivi dosatori per prodotti solidi sfusi che sono composti da un corpo scatolare che accoglie al 25 proprio interno un rotore calettato su un albero orizzontale. Il corpo scatolare presenta una apertura superiore per l’ingresso del prodotto ed una apertura inferiore per lo scarico. Il rotore interno presenta dei compartimenti con sezione trasversale a V ed è dimensionato in modo che il 30 suo profilo esterno sia assai prossimo alla superficie interna del corpo scatolare, così che il prodotto possa attraversare la valvola dosatrice entrando dapprima in un compartimento rivolto verso l’alto, che si trova nella parDott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM

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te superiore del rotore, per poi uscirne per gravità dopo che il rotore ha compiuto mezzo giro, quando lo stesso compartimento si trova nella parte inferiore, rivolto verso il basso.

5 La velocità angolare del rotore è di norma piuttosto ridotta, per dar tempo al prodotto di poter riempire il compartimento sottostante, pertanto questi dispositivi devono avere dei compartimenti di dimensioni sufficientemente ampie da garantire tempi di trasferimento non eccessivi; tut-10 tavia questo aspetto contrasta con la necessità di effettuare dosaggi precisi, per cui, quando si sta per raggiungere la dose richiesta, diventa necessario movimentare piccoli volumi di prodotto.

Per ovviare a quanto sopra sono state dunque messe a punto 15 delle valvole volumetriche che comprendono un rotore principale, di grandi dimensioni, ed un rotore secondario, più piccolo, utilizzato per effettuare il dosaggio finale di precisione. Un esempio è mostrato in EP1022221.

Generalmente i dispositivi sono conformati in modo tale che 20 entrambi i rotori, in una o più posizioni angolari prestabilite, chiudono interamente la rispettiva sezione di passaggio del prodotto da dosare, di talché la valvola non svolge le sole funzioni di dosatore, ma è anche capace di intercettare il flusso del prodotto.

25 Tuttavia anche queste soluzioni non sono esenti da problemi, poiché la precisione ponderale del dosaggio fine effettuato dal rotore secondario diminuisce con l’aumentare del peso specifico del prodotto.

Scopi e sommario dell’invenzione

30 Un primo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di dosaggio per materiali solidi sfusi che garantisca un’elevata precisione.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare un dispositivo Dott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM

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che sia di semplice ed economica costruzione.

Ancora uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di dosaggio che possa essere smontato facilmente e senza necessità di attrezzature specifiche.

5 Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dosatore di precisione che possa svolgere anche la funzione di intercettare il prodotto.

Questi ed altri scopi che saranno chiari all’esperto del settore dalla lettura di quanto segue sono conseguiti da 10 una valvola di tipo innovativo che comprende un corpo tubolare verticale la cui flangia superiore è di norma connessa all’estremità inferiore di una tubazione di alimentazione del prodotto.

La porzione inferiore del corpo tubolare è attraversata 15 trasversalmente da un rotore principale che comprende un albero cavo, rotazionalmente connesso al corpo tubolare, dalla cui superficie laterale protrudono due o più lobi; almeno uno dei compartimenti definiti da due lobi successivi presenta un’apertura che lo mette in comunicazione con 20 la cavità interna all’albero, quest’ultima ha solitamente forma cilindrica ed accoglie al proprio interno una coclea che riceve il prodotto da questa apertura quando essa si trova in posizione soprastante e, ruotando, lo fa avanzare fino all’estremità della cavità; nella porzione inferiore 25 di quest’ultima si apre almeno un foro di scarico dal quale fuoriesce il prodotto, attraversando almeno uno dei compartimenti inferiori del rotore.

Gli accoppiamenti rotazionali comprendono mezzi di riduzione dell’attrito di tipo noto, quali ad esempio cuscinetti 30 volventi.

In questo modo la rotazione della coclea induce il progressivo trasferimento del prodotto, fino al raggiungimento della quantità prefissata; quest’ultima è normalmente seDott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM

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gnalata da dispositivi di pesatura che registrano in continuo la variazione di peso del contenitore che riceve il prodotto.

La rotazione del rotore principale induce il trasferimento 5 di grandi quantità di prodotto, a differenza della coclea, la cui rotazione progressiva induce il trasferimento continuo di piccole quantità di prodotto, consentendo il dosaggio di precisione.

Il movimento del rotore principale avviene grazie a mezzi 10 esterni di azionamento di tipo noto, non necessariamente a rotazione continua, ma anche del tipo ad attuatore reversibile. La rotazione della coclea può essere comandata in modo indipendente, grazie a mezzi di azionamento di tipo noto.

15 In una prima forma realizzativa la coclea occupa pressoché per intero la cavità interna al rotore principale e il foro di scarico è sottostante alla porzione terminale della coclea; in questa configurazione il dispositivo oggetto della presente domanda di brevetto svolge la funzione di dosatore 20 continuo, ma non quella di intercettore, poiché un materiale particolarmente scorrevole potrebbe fluire lungo la coclea fino a raggiungere il foro di scarico.

In una forma realizzativa più sofisticata, la coclea e il rotore sono coassiali e, grazie all’interposizione di un 25 dispositivo a ruota libera, è possibile comandarli entrambi con un unico dispositivo di azionamento, del tipo capace di cambiare verso di rotazione; se l’azionamento è solidalmente connesso all’albero della coclea, quando questa è fatta ruotare nel verso che non fa avanzare il prodotto verso il 30 foro di scarico, l’albero della coclea trasmette il moto al rotore principale; invertendo poi il verso di rotazione il dispositivo a ruota libera non trasmette più il moto al rotore, ma resta in rotazione solo la coclea, nel verso che Dott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM

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consente l’avanzamento continuo del prodotto. In questa forma realizzativa il dispositivo di azionamento occupa solo un lato della valvola.

In una forma realizzativa più completa il dispositivo è an-5 che in grado di intercettare il flusso di prodotto; in quest’ultima configurazione la cavità interna al rotore principale è più lunga della coclea e pertanto fra l’estremità della coclea e la parte terminale della cavità che la fronteggia resta un volume cilindrico che definisce 10 una camera di scarico, nella cui porzione inferiore si apre il foro di scarico; la porzione di cavità interna del rotore opposta a quella che accoglie la coclea alloggia un pistone, il cui asse di scorrimento è parallelo all’asse del rotore; questo pistone, la cui testa fronteggia 15 l’estremità libera della coclea, è reversibilmente mobile fra una posizione ritratta di scarico ed una posizione estesa di chiusura.

Scorrendo dalla posizione ritratta di scarico alla posizione estesa di chiusura, la testa del pistone attraversa as-20 sialmente la camera di scarico fino a giungere a contatto con l’estremità libera della coclea, così isolandola rispetto al foro di scarico ed impedendo il deflusso del prodotto.

Quando il pistone si sposta nella posizione ritratta di 25 scarico la sua testa si trova all’estremità della camera di scarico opposta alla coclea, così che la camera di scarico può essere attraversa dal prodotto, che vi viene sospinto dalla coclea, in modo che esso possa fuoriuscire senza ostacoli dal foro di scarico.

30 Per migliorare la tenuta del dispositivo risulta assai comodo interporre delle guarnizioni elastomeriche fra i diversi componenti; ad esempio può essere incassata nel corpo tubolare una guarnizione toroidale, alloggiandola in una Dott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM

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cava circonferenziale posta in corrispondenza dell’asse del rotore, in modo che essa interferisca elasticamente con il perimetro esterno di due lobi contrapposti quando questi sono disposti trasversalmente all’asse longitudinale della 5 valvola, così impedendo trafilamenti di prodotto fra il rotore e la parete interna del corpo tubolare.

Una forma realizzativa particolarmente curata prevede che solo una coppia di lobi, fra loro diametralmente contrapposti, abbia diametro esterno tale da interferire con la 10 guarnizione toroidale, mentre gli altri lobi hanno dimensioni leggermente inferiori e tali da non interferire con la guarnizione quando il rotore ruota.

Anche sulla testa del pistone può essere alloggiata una guarnizione che renda ermetica la chiusura della parte del-15 la cavità interna che accoglie la coclea; sull’albero di quest’ultima può essere montata una guarnizione toroidale per impedire al prodotto di raggiungere l’alloggiamento della ruota libera o del cuscinetto.

Una preferita forma realizzativa prevede che gli accoppia-20 menti siano realizzati mediante collari di serraggio del tipo che si può aprire e chiudere manualmente, così che l’intera valvola possa essere rimossa dall’impianto e anche aperta senza bisogno di alcun attrezzo.

Breve descrizione dei disegni

25 La Fig. 1 mostra una vista dall’alto di una possibile forma di attuazione della valvola oggetto della presente domanda di brevetto; sono visibili le tracce dei piani di taglio della Figura 2 e della Figura 4.

La Fig. 2 mostra la sezione della valvola della Figura 1, 30 eseguita secondo un piano verticale passante per l’asse (X) del rotore (2); sono mostrati il corpo tubolare (1) e il rotore (2), di cui sono visibili alcuni lobi (24) e la cavità (21) interna, che si trova nella posizione in cui gli Dott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM

7/12 PAT_154_IT assi dell’apertura di carico (22) superiore e del foro di scarico (23) inferiore sono verticali; all’interno della cavità (21) è visibile la coclea (3) il cui albero (32) di azionamento fuoriesce sul lato sinistro della figura attra-5 versando un supporto cavo (33), mentre l’albero (26) di azionamento del rotore (2) fuoriesce sul lato destro.

La Fig. 3 mostra la sezione verticale di una seconda possibile forma di attuazione, eseguita secondo un piano verticale passante per l’asse (X) del rotore (2), in questa con-10 figurazione la valvola oggetto della presente domanda di brevetto è in grado di intercettare il flusso di prodotto, oltre che di dosarlo. In questa configurazione la coclea è più corta rispetto alla configurazione precedente e non giunge fino alla porzione terminale della cavità (21); è 15 visibile la camera di scarico (25) con la testa (41) del pistone (4) che si trova in posizione estratta di chiusura. In questo caso la rotazione del rotore (2) è indotta dall’albero (32) che, attraversando coassialmente il supporto cavo (33), trasmette il moto alla coclea (3) mediante 20 un dispositivo a ruota libera (31).

La Fig. 4 mostra la sezione della valvola della Figura 1, è visibile la guarnizione toroidale (11) alloggiata nella cava circonferenziale (12), la figura mette in evidenza la sezione trasversale del rotore (2) ed i compartimenti con 25 sezione a V.

Descrizione dettagliata di una forma di attuazione dell’invenzione

In una forma di attuazione particolarmente completa la valvola oggetto della presente domanda di brevetto comprende 30 un corpo tubolare (1) che si estende con asse (Y) al cui interno è rotazionalmente associato, secondo un asse (X), un rotore (2) trasversale dal quale si estendono radialmente due o più lobi (24), equispaziati angolarmente in modo Dott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM

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da definire dei compartimenti con sezione a V; i lobi sono conformati in modo che, quando essi giacciono sul piano ortogonale all’asse (Y) della valvola il loro perimetro esterno si estende fino alla superficie interna di detto 5 corpo tubolare (1); il rotore (2) definisce una cavità (21) assiale interna cilindrica che presenta un’apertura di carico (22) superiore attraverso cui riceve il prodotto sfuso proveniente da uno dei compartimenti di detto rotore (2) ed un foro di scarico (23) inferiore per lo scarico del mede-10 simo prodotto.

All’interno di detta cavità (21) è longitudinalmente alloggiata una coclea (3) la quale, in una predeterminata posizione angolare di detto rotore (2), riceve il prodotto attraverso detta apertura di carico (22) e lo fa avanzare as-15 sialmente con continuità lungo detta cavità (21), fino a farlo fuoriuscire inferiormente attraverso detto foro di scarico (23). Quest’ultimo si trova in una posizione longitudinalmente più avanzata rispetto a detta apertura di carico (22) e il trasferimento longitudinale del prodotto 20 lungo l’asse di detta cavità interna (21) avviene grazie all’azione di trasferimento esercitata dalla coclea (3). Il foro di scarico (23) mette in comunicazione la cavità interna (21) con un compartimento del rotore (2) che si trova in posizione diametralmente opposta al compartimento 25 in cui si apre l’apertura di carico (22) superiore.

Secondo una possibile forma realizzativa della valvola dosatrice rotativa oggetto della presente invenzione, l’albero (32) che aziona la coclea (3) ruota coassialmente all’interno dell’albero del rotore (2), che è di tipo cavo.

30 Fra il rotore (2) e la coclea (3) è interposto un dispositivo a ruota libera (31) tramite il quale l’albero (32) che fa ruotare la coclea può trasferire il moto all’albero (26) del rotore (2) ruotando secondo il verso opposto a quello Dott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM

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che fa avanzare il prodotto lungo la coclea (3).

Secondo una vantaggiosa soluzione costruttiva una sola estremità dell’albero della coclea (3) fuoriesce dal corpo tubolare (1) e lo sviluppo assiale della cavità (21) è mag-5 giore della lunghezza della coclea (3) così che fra l’estremità libera di quest’ultima e la porzione terminale della cavità (21) è definita una camera di scarico (25) nella cui porzione inferiore si apre il foro di scarico (23).

10 Nella porzione terminale della cavità (21) è alloggiata la testa (41) di un pistone (4) scorrevolmente connesso al rotore (2), che si muove fra una posizione ritratta di scarico ed una posizione estesa di chiusura in cui la testa (41) del pistone (4) intercetta il flusso di prodotto in uscita 15 dalla coclea (3).

Una particolare soluzione costruttiva prevede che la superficie interna del corpo tubolare (1), ortogonalmente al proprio asse (Y) ed in corrispondenza dell’asse (X) di detto rotore (2), definisca una cava circonferenziale (12) 20 nella quale è alloggiata una guarnizione toroidale (11);

quando l’apertura di carico (22) è rivolta verso l’alto, contro detta guarnizione toroidale (11) si impegnano i perimetri esterni di almeno due lobi diametralmente opposti del rotore (2).

Claims (1)

1. Dott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM 10/12 PAT_154_IT RIVENDICAZIONI 1. Valvola volumetrica a dosaggio continuo, comprendente un corpo tubolare (1) al cui interno è rotazionalmente associato un rotore (2) trasversale dal quale si estendono ra-5 dialmente, fino alla superficie interna di detto corpo tubolare (1), due o più lobi (24) equispaziati angolarmente in modo da definire dei compartimenti con sezione a V; detto rotore (2) definisce una cavità (21) assiale interna la quale presenta almeno un’apertura di carico (22) attraverso 10 cui comunica con uno dei compartimenti di detto rotore (2) ed almeno un foro di scarico (23) per la fuoriuscita del prodotto attraverso un diverso compartimento di detto rotore (2), caratterizzata dal fatto che all’interno di detta cavità (21) è alloggiata una coclea (3) la quale, in una 15 predeterminata posizione angolare di detto rotore (2), riceve il prodotto attraverso detta almeno un’apertura di carico (22) e lo fa avanzare assialmente con continuità lungo detta cavità (21), fino a farlo fuoriuscire inferiormente da detto almeno un foro di scarico (23). 20 2. Valvola come da rivendicazione che precede caratterizzata dal fatto che detto almeno un foro di scarico (23) si trova in una posizione longitudinale più avanzata rispetto a detta almeno un’apertura di carico (22), di talché il trasferimento longitudinale del prodotto lungo l’asse di 25 detta cavità (21) avviene grazie all’azione di detta coclea (3). 3. Valvola come da una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono caratterizzata dal fatto che detto almeno un foro di scarico (23) mette in comunicazione detta cavità interna 30 (21) con un compartimento di detto rotore (2) diametralmente opposto al compartimento in cui si apre detta almeno un’apertura di carico (22). 4. Valvola come da una qualsiasi delle rivendicazioni che Dott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM 11/12 PAT_154_IT precedono caratterizzata dal fatto che l’albero (32) che aziona detta coclea (3) ruota coassialmente all’interno dell’albero di detto rotore (2). 5. Valvola come da rivendicazione 4 che precede caratteriz-5 zata dal fatto che fra detto rotore (2) e detta coclea (3) è interposto un dispositivo a ruota libera (31) tramite il quale l’albero (32) che fa ruotare la coclea può trasferire il moto a detto albero (26) di detto rotore (2) ruotando secondo il verso opposto a quello che fa avanzare il pro-10 dotto in detta coclea (3). 6. Valvola come da una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono caratterizzata dal fatto che una sola estremità dell’albero di detta coclea (3) fuoriesce da detto corpo tubolare (1) e che lo sviluppo assiale di detta cavità in-15 terna (21) è maggiore della lunghezza di detta coclea (3) così che fra l’estremità libera di quest’ultima e la porzione terminale di detta cavità (21) è definita una camera di scarico (25) dove si apre detto foro di scarico (23). 7. Valvola come da rivendicazione 6 che precede caratteriz-20 zata dal fatto che nella porzione terminale di detta cavità (21) è alloggiata la testa (41) di un pistone (4) scorrevolmente connesso a detto rotore (2), mobile fra una posizione ritratta di scarico ed una posizione estesa di chiusura. 25 8. Valvola come da rivendicazione 7 che precede caratterizzata dal fatto che nella posizione estesa di chiusura detta testa (41) di detto pistone (4) intercetta il flusso di prodotto in uscita da detta coclea (3). 9. Valvola come da una qualsiasi delle rivendicazioni che 30 precedono caratterizzata dal fatto che la superficie interna di detto corpo tubolare (1), ortogonalmente al proprio asse (Y) ed in corrispondenza dell’asse (X) di detto rotore (2), definisce una cava circonferenziale (12) nella quale è Dott. Ing. Stefano Fanfani Numero Albo UIBM 1300 BM 12/12 PAT_154_IT alloggiata una guarnizione toroidale (11); quando detta apertura di carico (22) è rivolta verso l’alto, contro detta guarnizione toroidale (11) si impegnano i perimetri esterni di almeno due lobi diametralmente opposti di detto 5 rotore (2). 10. Valvola come da una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono caratterizzata dal fatto che la porzione inferiore di detto corpo tubolare (1) è scomponibile per facilitare l’inserimento del rotore (2). 10 Il Mandatario Dott. Ing. Stefano Fanfani ALBO UIBM N. 1.300 BM