IT201800005897A1

IT201800005897A1 - Valvola per fluidi, preferibilmente per gas

Info

Publication number: IT201800005897A1
Application number: IT102018000005897A
Authority: IT
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2019-12-01
Also published as: CN112236611B; CN112236611A; US11448336B2; KR102630625B1; KR20210016377A; US20210140559A1; WO2019229712A1; EP3810966A1; EP3810966B1

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

“Valvola per fluidi, preferibilmente per gas”

CAMPO TECNICO

La presente invenzione ha per oggetto una valvola per fluidi. In particolare, la presente valvola viene utilizzata per l’intercettazione di gas in corrispondenza di un bruciatore, ma potrebbe essere utilizzata in qualsiasi settore per l’intercettazione, in generale, di un fluido. Inoltre, la presente invenzione si riferisce ad una tipologia di valvola avente uno o più stadi consecutivi ed indipendenti oppure una valvola monostadio.

STATO DELLA TECNICA

Gli attuatori elettromeccanici, spesso definiti anche “elettrovalvole”, sono componenti elettromeccaniche interposte lungo una conduttura per consentire l’intercettazione o la regolazione della portata e/o della pressione di un fluido (liquido o gassoso) di interesse fatto fluire in tale conduttura.

La gestione del quantitativo di fluido passante attraverso l’elettrovalvola, e quindi lungo la conduttura, avviene tramite il controllo della movimentazione di un otturatore dotato di un’elevata precisione operativa che consente alle elettrovalvole di essere utilizzate anche come dispositivi di sicurezza.

Un esempio di questo tipo di dispositivi è riportato nei documenti WO2015111087 e WO2015111088, in cui è illustrata un’elettrovalvola avente più stadi cooperanti per la regolazione del quantitativo di un gas trasportabile attraverso la conduttura.

Le elettrovalvole devono possedere determinate caratteristiche in grado di garantire un alto livello di sicurezza, in modo tale da poter essere omologate e, quindi, per poter essere utilizzate.

Per verificare l’eventuale grado di sicurezza che sono in grado di fornire in caso di malfunzionamento, una prova specifica a cui sono sottoposte è la cosiddetta “prova in contropressione”. In tale prova, il fluido di interesse è fatto fluire dall’apertura di uscita della valvola all’apertura di ingresso, cioè nel senso opposto rispetto al normale utilizzo della valvola.

Durante la prova, l’otturatore interposto tra gli accessi della valvola deve garantire una perfetta sigillatura, impedendo al fluido di raggiungere l’apertura di ingresso e quindi impedendogli fluire nel verso opposto al normale causando seri pericoli.

Inoltre, sono previste anche altre prove di sicurezza come la prova che prevede la rimozione della membrana di stabilizzazione e l’immissione del gas dal passaggio di ingresso.

Tuttavia, data l’elevata pressione a cui si trova il fluido durante queste prove e/o in caso di malfunzionamento e date le soglie sempre più restrittive per garantire la sicurezza, in alcune situazioni si è verificato un mancato raggiungimento dell’idoneità all’utilizzo.

Infatti, data l’elevata pressione a cui si trova il fluido durante queste prove e/o in caso di malfunzionamento, l’otturatore è soggetto a diverse forze prementi in grado di spostarlo dalla sua posizione di chiusura, con la conseguenza di ridurre il grado di sicurezza offerto dalla valvola.

SOMMARIO

In questo contesto, il compito tecnico alla base del presente trovato è quello di proporre una valvola per fluidi, preferibilmente per gas, che superi l’inconveniente della tecnica nota sopra citato.

In particolare, lo scopo del presente trovato è quello di fornire una valvola per fluidi in grado di garantire un elevato livello di sicurezza almeno durante i test in contropressione e con rimozione della membrana di stabilizzazione.

Il compito tecnico precisato e lo scopo specificato sono sostanzialmente raggiunti da una valvola per fluidi, preferibilmente per gas, la quale comprende le caratteristiche tecniche esposte nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti corrispondono a ulteriori aspetti vantaggiosi dell’invenzione.

Occorre apprezzare che questo sommario introduce una selezione di concetti in forma semplificata, i quali saranno ulteriormente sviluppati nella descrizione dettagliata di seguito riportata.

L’invenzione è rivolta ad una valvola per fluidi, preferibilmente per gas, la quale comprende un passaggio di ingresso per un fluido, un passaggio di uscita per il fluido, un otturatore interposto tra tali passaggi e mobile lungo una direzione di movimentazione tra una posizione di apertura e una posizione di chiusura. Nella posizione di apertura l’otturatore consente il flusso del gas dal passaggio di ingresso al passaggio di uscita, mentre nella posizione di chiusura l’otturatore impedisce il flusso del gas.

La valvola per fluidi, inoltre, comprende dei mezzi di attuazione mobili lungo la direzione di movimentazione ed operativamente attivi sull’otturatore per spostarlo nella posizione di apertura, e una prima membrana di stabilizzazione interposta tra l’otturatore e una porzione fissa della valvola in modo da esporre una parete attiva al fluido presente tra il passaggio di uscita e l’otturatore.

Nello specifico, la parete attiva presenta una superficie esterna disposta in corrispondenza del passaggio di uscita e affacciata verso una superficie posteriore dell’otturatore, la quale è opposta al passaggio di ingresso della valvola. La superficie esterna è conformata in modo tale che la pressione del fluido agente su detta parete attiva generi una forza che risulti inferiore alla forza generata dalla pressione del fluido agente sulla superficie posteriore dell’otturatore, in modo da evitare che il fluido in pressione possa aprire l’otturatore quando quest’ultimo si trova in posizione di chiusura e la valvola è contemporaneamente in una condizione di contropressione, cioè una condizione in cui il fluido fluisce dal passaggio di uscita verso il passaggio di ingresso.

Vantaggiosamente, sia nel caso di un test in contropressione sia nel caso di un malfunzionamento, la prima membrana di stabilizzazione della valvola è in grado di ridurre la pressione del fluido agente sull’otturatore per evitare che quest’ultimo si sposti nella posizione di apertura permettendo il controflusso del fluido.

Preferibilmente, i mezzi di attuazione si sviluppano lungo un asse di estensione parallelo alla direzione di movimentazione.

Secondo un aspetto del trovato, la prima membrana di stabilizzazione circonda l’asse di estensione, giacendo su un piano sostanzialmente ortogonale all’asse di estensione stesso.

Preferibilmente, la parete attiva è inclinata rispetto all’asse di estensione in avvicinamento verso una porzione comune dell’otturatore.

La membrana di stabilizzazione, in questo modo, assume una vantaggiosa conformazione a cono o a tronco di cono, in cui la proiezione della superficie esterna della parete attiva della membrana risulta minore della superfice posteriore dell’otturatore rivolta. Conseguentemente, questa configurazione prevede che le forze prementi indotte dal gas sulla parete attiva e sull’otturatore siano sbilanciate a favore di quest’ultimo, mantenendolo in posizione di chiusura anche nel caso in cui il fluido fluisca dal passaggio di uscita verso il passaggio di ingresso (contropressione).

Ancor più preferibilmente, la prima membrana di stabilizzazione è di tipo a soffietto per seguire lo spostamento dei mezzi di attuazione lungo la direzione di movimentazione.

Secondo un diverso aspetto del trovato, la parete attiva presenta una concavità che si estende in allontanamento dall’otturatore sostanzialmente lungo la direzione di movimentazione.

Secondo un altro aspetto del trovato, la prima membrana di stabilizzazione comprende un manicotto collegato alla parete attiva e disposto adiacente ad almeno parte dei mezzi di attuazione per vincolarsi a questi ultimi in corrispondenza dell’otturatore.

Vantaggiosamente, il manicotto consente un’ottima adesione con i mezzi di attuazione, in modo che la membrana di stabilizzazione sia in grado di rimanere solidale ai mezzi di attuazione stessi durante la movimentazione dell’otturatore tra la posizione di chiusura e la posizione di apertura.

Secondo un aspetto del trovato, la valvola comprende un elemento elastico interposto tra la porzione fissa della valvola e l’otturatore per spostare e/o mantenere l’otturatore stesso in posizione di chiusura.

L’elemento elastico, preferibilmente una molla che lavora in estensione, consente di spostare e/o mantenere l’otturatore in posizione di chiusura potendo applicare una forza premente direttamente sulla superficie posteriore dell’otturatore distanziandolo dalla membrana di stabilizzazione. Preferibilmente, la prima membrana di stabilizzazione presenta una porzione di collegamento disposta tra l’elemento elastico e la porzione fissa.

Grazie alla presenza dell’elemento elastico, il quale produce delle forze prementi sia sull’otturatore sia sulla porzione fissa della valvola, è possibile mantenere in una posizione stabile la membrana di stabilizzazione rispetto alla porzione fissa della valvola interponendo una porzione di collegamento della membrana direttamente tra la porzione fissa e l’elemento elastico in tensioni.

Secondo un aspetto del trovato, la valvola comprende un volume primario definito tra il passaggio di ingresso e il passaggio di uscita, e un volume secondario disposto lungo la direzione di movimentazione e separato dal volume primario dalla prima membrana di stabilizzazione.

Sostanzialmente, il volume primario individua un primo stadio della valvola, mentre il volume secondario individua un secondo stadio.

All’interno del volume primario fluisce la maggior parte del fluido e comprende alcuni componenti della valvola, come l’otturatore, elementi elastici ed eventuali altri dispositivi utili al funzionamento. Nel volume secondario sono disposti ulteriore componenti ed è un volume disposto separato e sostanzialmente in modo trasversale al volume primario.

Preferibilmente, la valvola comprende una seconda membrana di stabilizzazione disposta ad incastro nel volume secondario per suddividerlo in un volume ausiliario e in un volume intermedio. Il volume intermedio è compreso tra la prima membrana di stabilizzazione e l’ulteriore membrana di stabilizzazione per contenere un fluido ad una pressione sostanzialmente pari al valore di pressione atmosferica.

Vantaggiosamente, le membrane di stabilizzazione consentono di definire un volume intermedio in cui non è presente alcun fluido, ma solamente aria ad una pressione pari alla pressione atmosferica. In questo modo, sulla prima membrana di stabilizzazione sono applicate forze prementi solamente dal fluido proveniente dal passaggio di uscita non compromettendone il funzionamento.

Secondo un aspetto del trovato, i mezzi di attuazione comprendono un albero di attuazione che si estende lungo la direzione di movimentazione almeno dal volume ausiliario verso un’estremità operativa disposta nel volume principale.

Preferibilmente, i mezzi di attuazione comprendono un elemento tubolare che si estende lungo la direzione di movimentazione entro cui è inserito l’albero di attuazione per porre in collegamento di fluido il volume principale con il volume ausiliario.

L’elemento tubolare, vantaggiosamente, consente la movimentazione dell’albero di attuazione lungo la direzione di movimentazione. Tuttavia tale elemento tubolare consente il passaggio di parte del fluido proveniente dal passaggio di ingresso verso il volume secondario. La presenza della seconda membrana di stabilizzazione consente di confinare tale quantitativo di fluido nel volume ausiliario, impedendogli di fluire verso il volume intermedio dove entrerebbe in contatto con la prima membrana di stabilizzazione.

Secondo un aspetto del trovato, sul lato affacciato verso il volume secondario della porzione di collegamento è presente una superficie piana ortogonale rispetto all’asse di estensione esposta alla pressione del fluido in modo da applicare una pressione di spinta sull’otturatore verso la posizione di chiusura.

Ad esempio, nel caso in cui la seconda membrana di stabilizzazione sia danneggiata, la presenza di una superficie piatta di separazione tra la porzione di collegamento della membrana e la porzione fissa della valvola consente al fluido di infiltrarvisi in mezzo. In funzione della pressione del fluido, la prima membrana di stabilizzazione (mantenuta saldamente nella sua posizione dalla propria porzione di collegamento vincolata alla valvola e dalla presenza dell’elemento elastico) è mobile lungo la direzione di movimentazione in modo tale da applicare sull’otturatore tramite l’elemento elastico una forza premente che lo mantiene in posizione di chiusura.

Preferibilmente, la porzione di collegamento presenta una cavità cieca definita in parte dal lato della prima membrana di stabilizzazione affacciata verso il volume secondario per contenere una quantità di fluido infiltrato tra la membrana di stabilizzazione e la porzione fissa in modo da applicare una pressione di spinta sull’otturatore verso la posizione di chiusura.

Il fluido infiltratosi tra la membrana e la porzione fissa è vantaggiosamente immagazzinato nella cavità cieca per poter applicare la necessaria forza premente sull’otturatore per mantenerlo in posizione di chiusura.

Secondo un aspetto del trovato, la valvola comprende una copertura rigida della membrana di stabilizzazione interposta tra la membrana di stabilizzazione stessa e l’elemento elastico. La copertura rigida è sovrapposta alla membrana di stabilizzazione ed è mobile lungo la direzione di movimentazione in funzione del quantitativo di fluido immagazzinato nella cavità cieca per coadiuvare l’elemento elastico nel mantenimento dell’otturatore in posizione di chiusura.

Vantaggiosamente, la copertura rigida, non essendo vincolata a nessun componente ma essendo semplicemente sovrapposta alla membrana ed interposta con l’elemento elastico, garantisce una protezione alla prima membrana di stabilizzazione ed è in grado di applicare con migliore efficienza la forza premente sull’otturatore indotta dal quantitativo di fluido infiltratosi nella cavità cieca.

Secondo un altro aspetto del trovato, l’albero di attuazione è passante attraverso la seconda membrana di stabilizzazione, la prima membrana di stabilizzazione, la copertura rigida e l’otturatore.

Secondo un ulteriore aspetto del trovato, la valvola comprende dei mezzi di attivazione magnetica operativamente attivi su un’estremità di movimentazione dell’albero di attuazione opposta all’estremità operativa per spostare detto albero di attuazione lungo la direzione di movimentazione.

Una valvola comprende due stadi, in cui almeno un secondo stadio presenta almeno una qualsiasi delle caratteristiche precedentemente introdotte.

Preferibilmente, un primo stadio comprende un ulteriore otturatore disposto nel volume primario e mobile lungo la direzione di movimentazione tra una posizione di flusso ed una posizione di blocco. Nella posizione di flusso l’ulteriore otturatore consente il passaggio del fluido verso l’otturatore, mentre nella posizione di blocco l’ulteriore otturatore impedisce il passaggio del fluido.

Secondo un aspetto del trovato, la valvola comprende un volume terziario interposto tra l’otturatore e l’ulteriore otturatore. Tale volume terziario presenta un’apertura di ingresso in comunicazione di fluido con il passaggio di ingresso e un’apertura di uscita in comunicazione di fluido con il passaggio di uscita. L’otturatore si attesa sull’apertura di uscita quando è in posizione di chiusura, mentre l’ulteriore otturatore si attesta sull’apertura di ingresso quando è in posizione di blocco.

Preferibilmente, l’albero di attuazione è comune ad entrambi gli otturatori ed è configurato per movimentare l’otturatore e l’ulteriore otturatore. L’albero di attuazione è inserito nel volume terziario in modo che l’estremità operativa interagisca con l’ulteriore otturatore.

Vantaggiosamente, l’organo di movimentazione è configurato per essere in grado di movimentare l’otturatore e l’ulteriore otturatore. Ciascun otturatore è indipendentemente rispetto all’altro, in modo da poter ottener ogni possibile configurazione di posizionamento degli otturatori in base alla necessità.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di una valvola per fluidi, preferibilmente per gas, come illustrato negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 illustra, in vista frontale, una valvola per fluidi;

- la figura 2 illustra, in vista frontale, una sezione secondo un piano trasversale di una prima forma realizzativa della valvola per fluidi; - la figura 3 illustra, in vista frontale, una sezione secondo un piano trasversale di una seconda forma realizzativa della valvola per fluidi;

- le figure 4 e 5 illustrano, in vista laterale secondo una sezione lungo un piano trasversale, come la pressione indotta dal fluido agisca sulle membrane e sull’otturatore della valvola durante i test in contropressione;

- la figura 6 illustra, in vista laterale secondo una sezione lungo un piano trasversale, come la pressione indotta dal fluido agisca sulle membrane e sull’otturatore della valvola durante il test in cui è rimossa la seconda membrana di stabilizzazione e con flusso di fluido dal passaggio di ingresso verso l’uscita;

- la figura 7 illustra, in vista frontale, un ingrandimento con alcune parti rimosse per meglio evidenziarne altre, di una porzione della valvola per fluidi sezionata secondo un piano trasversale.

Con riferimento ai disegni, essi servono unicamente per illustrare modi di realizzazione dell’invenzione al fine di meglio chiarire, in combinazione con la descrizione, i principi inventivi alla base del trovato.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

La presente invenzione è diretta ad una valvola per fluidi, preferibilmente per gas.

Con riferimento alle figure, una valvola per fluidi, preferibilmente per gas, è stata genericamente indicata con il numero 1.

Gli altri riferimenti numerici si riferiscono a caratteristiche tecniche dell’invenzione che, fatte salve diverse indicazioni o palesi incompatibilità strutturali, il tecnico esperto del ramo saprà applicare a tutte le varianti realizzative descritte.

Eventuali modifiche o varianti che, alla luce della descrizione, risultassero evidenti alla persona esperta del settore devono considerarsi rientranti nell’ambito di tutela stabilito dalla presente invenzione, secondo considerazioni di equivalenza tecnica.

La figura 1 illustra una valvola 1 per fluidi, preferibilmente per gas, comprendente due stadi consecutivi ed indipendenti, i quali gestiscono il passaggio del fluido prestabilito attraverso la valvola 1.

Il secondo stadio della valvola 1, come illustrato in figura 2, comprende un passaggio di ingresso 2 per un fluido, un passaggio di uscita 3 per il fluido, un otturatore 4 interposto tra tali passaggi e mobile lungo una direzione di movimentazione L tra una posizione di apertura e una posizione di chiusura. Nella posizione di apertura l’otturatore 4 consente il flusso del gas dal passaggio di ingresso 2 al passaggio di uscita 3 lungo una direzione di scorrimento, mentre nella posizione di chiusura l’otturatore impedisce il flusso del gas.

Il secondo stadio, inoltre, comprende dei mezzi di attuazione 5 mobili lungo la direzione di movimentazione L ed operativamente attivi sull’otturatore 4 per spostarlo nella posizione di apertura, e una prima membrana di stabilizzazione 6 interposta tra l’otturatore 4 e una porzione fissa 7 della valvola 1 in modo da esporre una parete attiva 8 al fluido presente tra il passaggio di uscita 3 e l’otturatore 4.

Nello specifico, come meglio visibile in figura 7, la parete attiva 8 presenta una superficie esterna 9 disposta in corrispondenza del passaggio di uscita 3 e affacciata verso una superficie posteriore 10 dell’otturatore 4, la quale è opposta al passaggio di ingresso 2 della valvola 1. La superficie esterna 9 è conformata in modo tale che la pressione del fluido agente sulla parete attiva 8 risulti inferiore della pressione del fluido agente sulla superficie posteriore 10 dell’otturatore 4, in modo da evitare che il fluido in pressione possa aprire l’otturatore 4 quando quest’ultimo si trova in posizione di chiusura e la valvola 1 è contemporaneamente in una condizione di contropressione, cioè una condizione in cui il fluido fluisce dal passaggio di uscita 3 verso il passaggio di ingresso 2.

In figura 2 e in figura 3 è illustrato anche il primo stadio della valvola 1, il quale comprende un ulteriore otturatore 22 interposto tra i passaggi 2,3 e mobile lungo la direzione di movimentazione L tra una posizione di flusso e una posizione di blocco. Nella posizione di flusso l’ulteriore otturatore 22 consente il passaggio del gas verso l’otturatore 4, mentre nella posizione di blocco impedisce tale passaggio di gas. All’ulteriore otturatore 22 sono collegati ulteriori mezzi di attuazione 30 comandati da un elettromagnete 31 disposto in un apposito corpo scatolare 32 parzialmente inserito nella valvola 1. Il corpo scatolare 32 è disposto lungo la direzione di movimentazione L esternamente alla valvola 1.

Secondo un aspetto del trovato, un volume primario V della valvola 1 è compreso tra il passaggio di ingresso 2 e il passaggio di uscita 3, lo spazio in cui sono disposti l’otturatore 4 e l’ulteriore otturatore 22. Invece, un volume secondario W è disposto lungo la direzione di movimentazione L ed è separato dal volume primario V dalla prima membrana di stabilizzazione 6.

Inoltre, tra l’otturatore 4 e l’ulteriore otturatore 22 è definito un volume terziario M facente parte del volume primario V, il quale presenta un’apertura di ingresso 23 in comunicazione di fluido con il passaggio di ingresso 2 ed un’apertura di uscita 24 in comunicazione di fluido con il passaggio di uscita 3. In questo modo, l’otturatore 4 si attesta sull’apertura di uscita 24 quando si trova in posizione di chiusura, mentre l’ulteriore otturatore 22 si attesta sull’apertura di ingresso 23 quando si trova in posizione di blocco.

Il volume terziario M si estende lungo la direzione di movimentazione L, in modo tale che l’apertura di ingresso 23 e l’apertura di uscita 24 siano disposte trasversalmente rispetto al passaggio di ingresso 2 e al passaggio di uscita 3. Conseguentemente, il flusso del gas non compie un percorso lineare passando dal passaggio di ingresso 2 al passaggio di uscita 3.

Secondo un aspetto del trovato, in condizioni di normale utilizzo della valvola 1, il gas è in grado di fluire attraverso il volume primario V quando l’otturatore 4 è in posizione di apertura e l’ulteriore otturatore 22 è in posizione di flusso.

Tuttavia, quando l’ulteriore otturatore 22 si attesta in posizione di apertura, parte del gas è in grado di raggiungere il volume secondario W.

Infatti, i mezzi di attuazione 5 si sviluppano lungo un asse di estensione A parallelo alla direzione di movimentazione L.

Più precisamente, i mezzi di attuazione 5 comprendono un albero di attuazione 16 e un elemento tubolare 17, entrambi estendentesi lungo la direzione di movimentazione L tra il volume principale V e il volume secondario W.

Ancor più precisamente, l’elemento tubolare 17 è cavo per permettere l’inserimento dell’albero di attuazione 16. Per permetterne lo scorrimento, la sezione trasversale dell’albero di attuazione 16 è uguale, o preferibilmente minore, della sezione trasversale del l’elemento tubolare 17. In questo modo, quando l’ulteriore otturatore 22 è in posizione di flusso, l’elemento tubolare 17 pone in collegamento di fluido il volume primario V con il volume secondario W.

In altre parole, tra l’albero di attuazione 16 e l’elemento tubolare 17 è presente uno spazio interstiziale grazie a cui il gas fluisce verso il volume secondario W.

Secondo un preferibile aspetto del trovato, l’albero di attuazione 16 è comune ad entrambi gli otturatori 4,22 ed è configurato per movimentarli indipendentemente l’uno rispetto all’altro.

Nello specifico, l’albero di attuazione 16 è passante attraverso la seconda membrana di stabilizzazione 15, la prima membrana di stabilizzazione 6 e l’otturatore 4.

Più precisamente, l’albero di attuazione 16, inserito attraverso l’elemento tubolare 17, si estende almeno dal volume secondario W verso un’estremità operativa disposta nel volume principale V. Tale estremità operativa è utilizzata per movimentare l’ulteriore otturatore 22 dalla posizione di flusso alla posizione di blocco.

Mentre l’albero di attuazione 16 movimenta l’otturatore 4 in posizione di apertura, un elemento elastico 13 è interposto tra la porzione fissa 7 della valvola 1 e l’otturatore 4 stesso per spostarlo in posizione di chiusura. Preferibilmente, la prima membrana di stabilizzazione 6 presenta una porzione di collegamento 14 disposta tra l’elemento elastico 13 e la porzione fissa 7 della valvola 1.

Analogamente, l’albero di attuazione 16 movimenta l’ulteriore otturatore 22 in posizione di flusso, mentre una molla è in grado di riposizionarlo in posizione di blocco.

La movimentazione lungo la direzione di movimentazione L dei mezzi di attuazione 5 è garantita dai mezzi di attivazione magnetica 21 operativamente attivi su un’estremità di movimentazione dell’albero di attuazione 16 opposta all’estremità operativa.

Nello specifico, i mezzi di attivazione magnetica 21 comprendono un elettromagnete 26 e un corpo magnetico 27 collegato all’estremità di movimentazione dell’albero di attuazione 16, il quale è prodotto con un materiale magnetico e/o ferromagnetico. L’elettromagnete 26, solidale rispetto alla valvola 1, è in grado di generare un campo magnetico tale da interagire con il corpo magnetico 27 per movimentarlo e/o mantenerlo in posizione lungo la direzione di movimentazione L.

Alternativamente, secondo un diverso aspetto del trovato non rappresentato nelle allegate figure, l’elettromagnete 26 è collegato all’estremità di movimentazione dell’albero di attuazione 16 (preferibilmente tramite un collegamento di tipo voice-coil), mentre il corpo magnetico è solidale alla valvola 1, in questo il campo magnetico prodotto dall’elettromagnete 26 sposterà direttamente quest’ultimo lungo la direzione di movimentazione L.

Secondo un aspetto del trovato illustrato in figura 2, la valvola 1 comprende una seconda membrana di stabilizzazione 15 disposta ad incastro nel volume secondario W per suddividerlo in un volume ausiliario U e in un volume intermedio Y.

In questo modo, il volume intermedio Y, definito tra la prima membrana di stabilizzazione 6 e la seconda membrana di stabilizzazione 15, contiene solamente aria ad una pressione pari a quella atmosferica. Secondo questo aspetto del trovato, l’elemento tubolare 17 pone in collegamento di fluido il volume primario V con il volume ausiliario U.

Conseguentemente, in condizioni normali, la prima membrana di stabilizzazione 6 riceve sollecitazioni solo sulla sua superficie esterna 9, cioè quella rivolata verso il passaggio di uscita 3.

Come illustrato da figura 4 a figura 6, in condizione di contropressione, cioè di scorrimento del gas dal passaggio di uscita 3 verso il passaggio di ingresso 2, la forza premente che il gas esercita sulla membrana aumenta rispetto alle condizioni normali. La valvola 1, in questa condizione di stress maggiore, deve essere in grado di garantire un isolamento del passaggio di uscita 3 dal resto del volume primario V.

Per questo fine, la prima membrana di stabilizzazione 6 comprende un manicotto 12 disposto adiacente ad almeno parte dei mezzi di attuazione 5 per vincolarsi a questi ultimi in corrispondenza dell’otturatore 4 e definire una separazione fisica del volume principale V quando l’otturatore 4 è in posizione di chiusura. Nello specifico, la membrana di stabilizzazione 6 circonda l’asse di estensione A dei mezzi di attuazione 5 e giace su un piano sostanzialmente ortogonale all’asse stesso.

Secondo un primo aspetto della valvola 1 rappresentato in figura 2, la parete attiva 8 della prima membrana di stabilizzazione 6 è preferibilmente, ma non necessariamente, inclinata rispetto all’asse di estensione A in avvicinamento verso una porzione comune dell’otturatore 4, assumendo una conformazione a cono o a tronco di cono.

Preferibilmente, la prima membrana di stabilizzazione 6 è di tipo a soffietto per seguire lo spostamento dei mezzi di attuazione 5 lungo la direzione di movimentazione L. Più precisamente, la membrana di stabilizzazione 6 presenta una porzione a soffietto disposta tra la parete attiva 8 e la porzione di collegamento 14.

Secondo un diverso aspetto del trovato visibile in figura 3, la parete attiva 8 presenta una concavità 11 che si estende in allontanamento dall’otturatore 4, sostanzialmente lungo la direzione di movimentazione L. La figura 6 mostra la valvola 1 per fluidi in cui non è presente la seconda membrana di stabilizzazione 1, al fine di simulare la possibilità che tale membrana sia malfunzionante non garantendo una netta separazione del volume secondario W.

In questo caso, quindi, il gas presente nel volume ausiliario U penetra nel volume intermedio Y, inducendo una pressione non trascurabile su una superficie interna della prima membrana di stabilizzazione 6.

Secondo un aspetto del trovato, sul lato della porzione di collegamento 14 affacciato verso il volume secondario W è presente una superfice piana 18 che si attesta sulla porzione fissa 7 della valvola 1. La superficie piana 18 è ortogonale rispetto all’asse di estensione A ed è esposta alla pressione del gas in modo da applicare una pressione di spinta sull’otturatore 4 verso la posizione di chiusura.

In altre parole, il gas del volume secondario W è in grado di infiltrarsi lungo la superficie piana 18, tra la porzione fissa 7 e la porzione di collegamento 14, per generare una pressione sulla membrana di stabilizzazione 6 in corrispondenza della porzione di collegamento 14 e, quindi, determinare una deformazione di quest’ultima. In questo modo la pressione indotta dal gas permeato lungo la superficie piana 18 sposta la copertura rigida 20 appoggiata sulla membrana di stabilizzazione 6 per aumentare il carico effettivo applicato dall’elemento elastico 13 sull’otturatore 4.

Nello specifico, come meglio visibile in figura 7, la zona di permeazione della porzione di collegamento 14 in corrispondenza della superficie piana 18 può deformarsi grazie alla conformazione alleggerita presente sulla parte periferica della membrana di stabilizzazione 6 stessa.

Preferibilmente, la porzione di collegamento 14 presenta una cavità cieca 19 che si estende verso il volume primario V.

Più precisamente, la cavità cieca 19 è sostanzialmente conformata come un’insenatura che si propaga sostanzialmente verso la copertura rigida 20. Conseguentemente, la cavità cieca 19 è in grado di contenere una determinata quantità di gas permeato tra la membrana di stabilizzazione 6 e la porzione fissa 7 in modo da applicare la pressione di spinta sull’otturatore 4 verso la posizione di chiusura.

Secondo l’aspetto appena descritto, il gas nel volume intermedio Y è vantaggiosamente indirizzato tra la porzione di collegamento 14 della prima membrana di stabilizzazione 6 e la porzione fissa 7 della valvola 1, più precisamente nella cavità cieca 19 appositamente ricavata. In questo modo, la pressione prodotta dal gas dal volume secondario W verso il volume primario V, la quale tenderebbe a spostare la membrana lungo la direzione di movimentazione L verso il volume primario V, è trasmessa all’elemento elastico 13, il quale a sua volta imprime una pressione sulla superficie posteriore 10 dell’otturatore 4 mantenendolo in posizione di chiusura.

Preferibilmente, la valvola 1 comprende una copertura rigida 20 della prima membrana di stabilizzazione 6, la quale è interposta tra la prima membrana di stabilizzazione 6 stessa e l’elemento elastico 13.

La copertura rigida 16 è sovrapposta alla prima membrana di stabilizzazione 6 in modo tale da risultabile mobile lungo la direzione di movimentazione L in funzione del quantitativo di fluido immagazzinato nella cavità cieca 19.

Vantaggiosamente, la copertura rigida 20, sospinta dal gas nel volume intermedio Y tramite la prima membrana di stabilizzazione 6, è in grado di imprimere una forza premente sull’elemento elastico 13 per mantenere l’otturatore 4 in posizione di chiusura. Contemporaneamente, la copertura rigida 20 è in grado di fornire una protezione alla membrana verso i danneggiamenti causati durante il suo utilizzo, come ad esempio l’attrito prodotto dall’elemento elastico 13.

Per quanto concerne un esempio di funzionamento della valvola 1 per fluidi, preferibilmente per gas, esso deriva direttamente da quanto sopra descritto e viene qui di seguito richiamato.

In condizione normale, l’ulteriore otturatore 22 si trova in posizione di blocco a causa degli ulteriori mezzi di attuazione 30 preferibilmente attraverso una molla interposta tra il corpo scatolare 32 e l’ulteriore otturatore 22.

In questa condizione il gas è in grado di fluire dal passaggio di ingresso 2 alla sola porzione di volume primario V compresa tra l’ulteriore otturatore 22 e l’imboccatura del passaggio di ingresso 2.

L’attivazione dei mezzi di attuazione 5 consente lo spostamento dell’albero di attuazione 16 lungo la direzione di movimentazione L. Quando l’estremità operativa dell’albero di attuazione 16 urta l’ulteriore otturatore 22, quest’ultimo si sposta dalla posizione di blocco verso la posizione di flusso lungo la direzione di movimentazione L. Ad una determinata distanza dal corpo scatolare 32, le linee di campo generate dall’elettromagnete 31 degli ulteriore mezzi di attuazione 30 sono in grado di interagire con una porzione magnetica e/o ferromagnetica dell’ulteriore otturatore 22 in modo tale da fargli completare la corsa, fino ad attestarlo in posizione di flusso in cui viene trattenuto.

Vantaggiosamente, l’albero di attuazione 16 è passante attraverso l’otturatore 4 grazie ad un’apposita cavità passante presente su quest’ultimo. In tal modo, questo procedimento non interferisce minimamente con il posizionamento dell’otturatore 4, l’otturatore 4 e l’ulteriore otturatore 22 sono in grado di essere movimentati in modo indipendente l’uno dall’altro.

In questa configurazione il gas è in grado di fluire fino all’interno del volume terziario M, in cui trova l’ostacolo dell’otturatore 4, il quale è mantenuto in posizione di chiusura dall’elemento elastico 13, anch’esso generalmente una molla.

Fintantoché l’ulteriore otturatore 22 è mantenuto in posizione di flusso dall’elettromagnete 31, i mezzi di attivazione magnetica 21 sono in grado di spostare lungo la direzione di movimentazione L l’albero di attuazione 16, allontanando l’estremità operativa dall’ulteriore otturatore 22. In questo modo, un riscontro 29 presente sull’albero di attuazione 16 consente lo spostamento per interferenza meccanica dell’otturatore 4 trascinandolo dalla posizione di chiusura alla posizione di apertura, contrastando la forza esercitata dall’elemento elastico 13 sull’otturatore 4 per mantenerlo in posizione di chiusura.

Preferibilmente, il riscontro 29 è un anello circolare con sezione maggiore della cavità passante dell’otturatore 24.

In questa configurazione il gas è in grado di fluire dal volume terziario M fino al passaggio di uscita 3.

Vantaggiosamente, il posizionamento dell’otturatore 4 è indipendente dal posizionamento dell’ulteriore otturatore 22, perciò una possibile configurazione della valvola prevede che l’ulteriore otturatore 22 si trovi in posizione di blocco durante lo spostamento dell’otturatore 4 dalla posizione di chiusura alla posizione di apertura, in modo tale da permettere al solo gas racchiuso nel volume terziario M di fluire all’esterno della valvola 1 tramite il passaggio di uscita 3.

Vantaggiosamente, il trovato consente di rendere il dispositivo maggiormente sicuro durante la condizione di contropressione essendo che la pria membrana di stabilizzazione è conformata in modo tale che la pressione del gas non induca uno spostamento dell’otturatore dalla posizione di chiusura alla posizione di apertura permettendo il flusso del gas stesso verso il passaggio di ingresso.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Valvola (1) per fluidi, preferibilmente per gas, comprendente: - un passaggio di ingresso (2) per un fluido; - un passaggio di uscita (3) per il fluido; - un otturatore (4) interposto tra il passaggio di ingresso (2) e il passaggio di uscita (3) e mobile lungo una direzione di movimentazione (L) tra una posizione di apertura, in cui consente il flusso del fluido dal passaggio di ingresso (2) al passaggio di uscita (3), ed una posizione di chiusura, in cui impedisce il flusso del fluido; - mezzi di attuazione (5) mobili lungo la direzione di movimentazione (L) ed operativamente attivi sull’otturatore (4) per spostare l’otturatore (4) stesso in posizione di apertura; - una prima membrana di stabilizzazione (6) interposta tra l’otturatore (4) e una porzione fissa (7) della valvola (1); detta prima membrana di stabilizzazione (6) essendo conformata in modo da esporre una parete attiva (8) al fluido presente tra il passaggio di uscita (3) e l’otturatore (4); caratterizzata dal fatto che la parete attiva (8) presenta una superficie esterna (9) disposta in corrispondenza del passaggio di uscita (3) e affacciata verso una superficie posteriore (10) dell’otturatore (4) opposta rispetto al passaggio di ingresso (2); detta superficie esterna (9) essendo conformata in modo tale che la pressione del fluido agente su detta parete attiva (8) generi una forza che risulti inferiore alla forza generata dalla pressione del fluido agente sulla superficie posteriore (10) dell’otturatore (4) in modo da evitare che il fluido apra l’otturatore (4), quando l’otturatore (4) è in posizione di chiusura e quando la valvola (1) è in una condizione di contropressione, in cui il fluido fluisce dal passaggio di uscita (3) al passaggio di ingresso (2).
2. Valvola (1) secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di attuazione (5) si sviluppano lungo un asse di estensione (A) parallelo alla direzione di movimentazione (L).
3. Valvola (1) secondo la rivendicazione 2, in cui la prima membrana di stabilizzazione (6) circonda detto asse di estensione (A); detta prima membrana di stabilizzazione (6) giacendo su un piano sostanzialmente ortogonale all’asse di estensione (A).
4. Valvola (1) secondo la rivendicazione 3, in cui la parete attiva (8) è inclinata rispetto all’asse di estensione (A) in avvicinamento verso l’otturatore (4).
5. Valvola (1) secondo la rivendicazione 4, in cui la prima membrana di stabilizzazione (6) è di tipo a soffietto per seguire lo spostamento dei mezzi di attuazione (5) lungo la direzione di movimentazione (L).
6. Valvola (1) secondo la rivendicazione 3, in cui la parete attiva (8) presenta una concavità (11) estendentesi in allontanamento dall’otturatore (4) sostanzialmente lungo la direzione di movimentazione (L).
7. Valvola (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui la prima membrana di stabilizzazione (6) comprende un manicotto (12) collegato alla parete attiva (8) e disposto adiacente ad almeno parte dei mezzi di attuazione (5) per vincolarsi a questi ultimi in corrispondenza dell’otturatore (4).
8. Valvola (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, comprendente un elemento elastico (13) interposto tra la porzione fissa (7) della valvola (1) e l’otturatore (4) per spostare e/o mantenere l’otturatore (4) in posizione di chiusura.
9. Valvola (1) secondo la rivendicazione 8, in cui la prima membrana di stabilizzazione (6) presenta una porzione di collegamento (14) disposta tra l’elemento elastico (13) e la porzione fissa (7).
10. Valvola (1) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, comprendente: - un volume primario (V) definito tra il passaggio di ingresso (2) e il passaggio di uscita (3); - un volume secondario (W) disposto lungo la direzione di movimentazione (L) e separato dal volume primario (V) dalla prima membrana di stabilizzazione (6).
11. Valvola (1) secondo la rivendicazione 10, comprendente una seconda membrana di stabilizzazione (15) disposta ad incastro nel volume secondario (W) per suddividerlo in un volume ausiliario (U) e in un volume intermedio (Y); detto volume intermedio (Y) essendo compreso tra la prima membrana di stabilizzazione (6) e la seconda membrana di stabilizzazione (15) per contenere un fluido ad una pressione sostanzialmente pari al valore di pressione atmosferica.
12. Valvola (1) secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui i mezzi di attuazione (5) comprendono un albero di attuazione (16) estendentesi lungo la direzione di movimentazione (L) almeno dal volume ausiliario (U) verso un’estremità operativa disposta nel volume principale (V).
13. Valvola (1) secondo la rivendicazione 12, in cui i mezzi di attuazione (5) comprendono un elemento tubolare (17) estendentesi lungo la direzione di movimentazione (L) entro cui è inserito l’albero di attuazione (16) per porre in collegamento di fluido il volume principale (V) con il volume ausiliario (U).
14. Valvola (1) secondo una qualsiasi rivendicazione da 9 a 13 quando dipendente dalla rivendicazione 9, in cui la porzione di collegamento (14) dal lato affacciato verso il volume secondario (W) presenta una superficie piana (18) ortogonale rispetto all’asse di estensione (A) esposta alla pressione del fluido in modo da applicare una pressione di spinta sull’otturatore (4) verso la posizione di chiusura.
15. Valvola (1) secondo la rivendicazione 14, in cui la porzione di collegamento (14) presenta una cavità cieca (19) definita in parte dal lato della prima membrana di stabilizzazione (6) affacciata verso il volume secondario (W) per contenere una quantità di fluido infiltrato tra la prima membrana di stabilizzazione (6) e la porzione fissa (7) in modo da applicare una pressione di spinta sull’otturatore (4) verso la posizione di chiusura.
16. Valvola (1) secondo la rivendicazione 15, comprendente una copertura rigida (20) della prima membrana di stabilizzazione (6) interposta tra la prima membrana di stabilizzazione (6) stessa e l’elemento elastico (12); detta copertura rigida (16) essendo sovrapposta alla prima membrana di stabilizzazione (6) ed essendo mobile lungo la direzione di movimentazione (L) in funzione del quantitativo di fluido immagazzinato nella cavità cieca (19) per coadiuvare l’elemento elastico (13) nel mantenimento dell’otturatore (4) in posizione di chiusura.
17. Valvola (1) secondo la rivendicazione 16 quando dipendente dalla rivendicazione 11, in cui l’albero di attuazione (16) è passante attraverso la seconda membrana di stabilizzazione (15), la prima membrana di stabilizzazione (6), la copertura rigida (20) e l’otturatore (4).
18. Valvola (1) secondo una qualsiasi rivendicazione da 12 a 17 quando dipendente dalla rivendicazione 12, comprendente mezzi di attivazione magnetica (21) operativamente attivi su un’estremità di movimentazione dell’albero di attuazione (16) opposta all’estremità operativa per spostare detto albero di attuazione (16) lungo la direzione di movimentazione (L).
19. Valvola (1) comprendente due stadi, in cui almeno un secondo stadio comprende le caratteristiche della valvola (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 18.
20. Valvola (1) secondo la rivendicazione 19, in cui un primo stadio comprende un ulteriore otturatore (22) disposto nel volume primario (V) e mobile lungo la direzione di movimentazione (L) tra una posizione di flusso, in cui consente il passaggio del fluido verso l’otturatore (4), ed una posizione di blocco, in cui impedisce il passaggio del fluido.
21. Valvola (1) secondo la rivendicazione 20, comprendente un volume terziario (M) interposto tra l’otturatore (4) e l’ulteriore otturatore (22) avente un’apertura di ingresso (23) in comunicazione di fluido con il passaggio di ingresso (2) e un’apertura di uscita (24) in comunicazione di fluido con il passaggio di uscita (3); detto otturatore (4) attestandosi su detta apertura di uscita (24) quando in posizione di chiusura; detto ulteriore otturatore (22) attestandosi su detta apertura di ingresso (23) quando in posizione di blocco.
22. Valvola (1) secondo la rivendicazione 21, in cui i mezzi l’albero di attuazione (16) è comune ad entrambi gli otturatori (4, 22) ed è configurato per movimentare l’otturatore (4) e l’ulteriore otturatore (22); detto albero di attuazione (16) essendo inserito nel volume intermedio (M) in modo che l’estremità operativa interagisca con l’ulteriore otturatore (22).