IT201800006613A1

IT201800006613A1 - Dispositivo regolatore di pressione

Info

Publication number: IT201800006613A1
Application number: IT102018000006613A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2019-12-25
Also published as: EP3811176A1; US20210229787A1; WO2020003108A1; CN112424722A; EP3811176B1

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: “Dispositivo regolatore di pressione”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo di regolazione di pressione, ed in particolare riguarda il primo stadio riduttore di un gruppo erogatore a due stadi per uso subacqueo.

Sono noti dispositivi di regolazione di pressione ed erogazione di aria, ad esempio per uso subacqueo, a doppio stadio in cui il primo stadio di riduzione di pressione è collegato ad una sorgente di gas respirabile ad alta pressione, quale una bombola caricata normalmente a 200-300 bar, ed è atto a ridurre detta pressione ad una prestabilita pressione intermedia.

Attualmente, esistono diverse varianti di tipologie primo stadio compensati che si dividono su due macro-tipologie. Una tipologia utilizza una o più membrane per trasferire l’effetto della pressione esterna sul sistema di riduzione di pressione. L’altra tipologia utilizza un pistone in luogo della o delle membrane.

Un primo stadio di riduzione di pressione a membrana comprende un corpo provvisto di un’entrata collegata ad una sorgente di gas respirabile ad alta pressione e di una uscita per il gas respirabile a pressione ridotta rispetto alla pressione del gas in entrata, essendo detto corpo suddiviso in almeno una camera per il gas ad alta pressione, comunicante con detta entrata, ed una camera per il gas a pressione intermedia, collegata con detta uscita, ed essendo la camera per il gas a pressione intermedia comunicante con la camera per il gas ad alta pressione tramite una valvola di riduzione di pressione.

Detta valvola di riduzione di pressione comprende una sede di valvola che separa la camera ad alta pressione dalla camera a pressione intermedia che coopera con un otturatore, con una testa allargata collegata ad uno stelo, cosiddetto otturatore a pistoncino.

Il detto otturatore è alloggiato all’interno della camera ad alta pressione ed è spostabile assialmente, cioè in direzione parallela al suo asse longitudinale, alternativamente nei due sensi, all’interno della detta camera ad alta pressione, per cui la testa allargata esegue alternativamente una corsa in direzione di distacco ed allontanamento dalla sede di valvola ed una corsa in direzione di avvicinamento e battuta contro la detta sede di valvola.

Un’asta è connessa con una membrana elasticamente deformabile, la quale membrana è esposta alla pressione dell’ambiente esterno e su cui agisce ulteriormente una precarica elastica. La precarica elastica definisce, previa opportuna taratura il valore della pressione intermedia in aggiunta alla pressione ambiente. Se in superficie la precarica elastica è tarata in modo da avere una pressione intermedia di 10 bar, una volta che il subacqueo scende per esempio a 20 metri, la pressione intermedia salirà a 12 bar dato che per ogni 10 metri di profondità si ha un aumento di pressione ambiente pari a 1 bar. Questa compensazione della pressione intermedia al variare della profondità, tale per cui si hanno sempre un valore costante (10 bar nell’esempio) in aggiunta alla pressione ambiente, è molto importante per il regolare funzionamento dell’erogatore ed e’ garantito dalla presenza della membrana. in modo tale per cui la pressione dell’ambiente esterno e la precarica elastica causano una inflessione della membrana stessa in direzione di apertura della valvola erogatrice all’atto dell’inspirazione, la quale inflessione viene trasmessa all’otturatore dalla detta asta.

Nella sua configurazione più semplice, l’otturatore è sospinto nella direzione di chiusura da una precarica elastica presente nella camera ad alta pressione che agisce nella direzione opposta rispetto alla precarica elastica agente sulla membrana, la quale precarica agente sulla membrana in combinazione con la pressione ambiente agente sulla membrana è vinta dalla combinazione di precarica elastica nella camera ad alta pressione e pressione intermedia agente sulla membrana.

Quando la pressione intermedia risulta inferiore ad una determinata soglia, la sommatoria delle forze agenti nel senso di apertura della valvola prevalgono su quelle che agiscono in direzione opposta e la valvola si apre.

La particolarità dei primi stadi a membrana è che l’elemento sensibile alla pressione ambiente funge anche da separatore fisico tra camera a pressione intermedia e ambiente (ovvero l’acqua nella quale ci si immerge). Questo fatto e’ apprezzato per due motivi:

- nel caso di immersioni in acque contaminate, la totale separazione tra ambiente e aria respirabile evita in maniera assoluta un possibile contagio;

- in caso di immersioni in acque molto fredde ritarda considerevolmente problemi dovuti a congelamento dell’acqua intorno all’elemento chiave del funzionamento, cioè la molla dato che l’espansione del gas avviene in una zona separata dall’ acqua tramite la membrana. Questa agisce da isolante termico per cui il raffreddamento generato dal funzionamento del primo stadio a causa dell’espansione del gas respirabile per la transizione da alta pressione alla pressione intermedia, può essere disperso con successo su zone distanti dalla molla. Ciò evita il pericolo di formazione di ghiaccio tra le sue spire della molla che causerebbe un bloccaggio della stessa.

La figura 1 mostra un primo stadio a membrana secondo l’arte nota. In questo tipo di dispositivo primo stadio riduttore di un gruppo erogatore bistadio è prevista una membrana 11 che chiude a tenuta verso l’ambiente esterno una camera a pressione intermedia 10. La membrana 11 coopera sul lato esposto all’ambiente esterno con una molla di precarica 30 che è interposta fra un riscontro stazionario regolabile 31, ad esempio una ghiera filettata, ed un piattello 22 di appoggio alla membrana 11 stessa. Sul lato della membrana 11 rivolto verso la camera a pressione intermedia 10, la membrana 11 coopera con un ulteriore piattello 52 che è collegato all’otturatore 50 della valvola di riduzione fra la camera a pressione intermedia 10 e la camera ad alta pressione 60. Il piattello 52 è collegato all’otturatore 50 per mezzo di un’asta 51 che trasmette all’otturatore la forza generata dalla pressione esterna e dalla molla 30 sulla membrana 11. Un ulteriore elemento elastico di precarica 101 agisce sull’otturatore 50.

In questa forma esecutiva, la membrana 11 ha quindi sia la funzione di trasmettere la pressione dell’ambiente esterno all’otturatore della valvola di riduzione di pressione sia la funzione di separazione a tenuta della camera a pressione intermedia dall’ambiente esterno cioè dei fluidi presenti nella camera a pressione intermedia ed all’esterno. La membrana 11 è trattenuta serrata a tenuta fra due riscontri anulari di serraggio che cooperano con una fascia anulare periferica della membrana stessa.

Un primo stadio a pistone invece di usare una membrana come elemento sensibile alla pressione ambiente utilizza un pistone con testa allargata, la cui parte stretta agisce da otturatore dell’alta pressione contro una opportuna sede, e la cui parte larga definisce la camera di pressione intermedia. La molla invece di essere posta in zona separata come nel caso del primo stadio a membrana e’ posta intorno al pistone, il che implica vicinanza della molla alla zona in cui avviene l’espansione del gas e quindi del raffreddamento.

La figura 2 mostra un primo stadio riduttore a pistone, in cui un pistone 81 chiude a tenuta verso l’ambiente esterno una camera a pressione intermedia 10. Il pistone 81 coopera sul lato esposto all’ambiente esterno con una molla di precarica 30. Il pistone è guidato scorrevole a tenuta da uno stelo 82 in cui è previsto un condotto di comunicazione fra la camera a pressione intermedia 10 direttamente adiacente alla sede di valvola ed una camera 85 delimitata dalla testa del pistone 81 sul lato opposto alla camera 86 comunicante con l’ambiente esterno. Lo stelo 82 porta alla sua estremità opposta al pistone 81 l’otturatore 50 della valvola di riduzione fra la camera a pressione intermedia 10 e la camera ad alta pressione 60. Il pistone 81 collegato tramite lo stelo 82 all’otturatore 50 trasmette all’otturatore la forza generata dalla pressione esterna e dalla molla 30 sul pistone stesso 81 in senso di apertura e la forza generata dalla pressione intermedia in direzione di chiusura.

In questo tipo di dispositivo riduttore di pressione, la camera 86 comunicante con l’ambiente esterno e che alloggia l’elemento elastico è disposta molto vicino alla zona di espansione del gas respirabile. Inoltre generalmente la camera 86 presenta necessariamente delle aperture di comunicazione con l’ambiente che non favoriscono una buona circolazione del fluido presente nell’ambiente, favorendo un certo ristagno del fluido nella camera 86 ed un progressivo raffreddamento durante la successione di atti di apertura ed espansione del gas respirabile dalla pressione della bombola alla pressione intermedia (il pistone in genere è di metallo per cui trasmette bene il calore, in questo caso calore negativo ovvero freddo) con un elevato pericolo che il fluido nella camera 86 geli almeno parzialmente impedendo il corretto funzionamento del dispositivo od addirittura bloccandolo del tutto. Da notare che esistono primi stadi a pistone cosiddetti “bilanciati” in cui il pistone è attraversato non solo da una quantità di gas respirabile necessario a stabilire il bilancio delle forze sul pistone, bensì la totalità del flusso diretto al secondo stadio, il che genera notevolmente un incremento dell’effetto di raffreddamento. Una tale soluzione è mostrata nella forma esecutiva secondo l’arte nota della figura 3.

Dal punto di vista del pericolo di congelamento del fluido intorno alla molla, il primo stadio a pistone è molto più esposto a tale effetto rispetto al primo stadio a membrana. La membrana però essendo un elemento di gomma con tele di nylon al suo interno, potrebbe lacerarsi se sottoposta a differenze di pressione elevate e/o sottoposte a utilizzo estremamente intenso, a causa dell’affaticamento e dell’usura del materiale della membrana che sono dovuti alla continua flessione durante il movimento dell’otturatore e mentre la membrana è contestualmente sottoposta ad una differenza di pressione di circa 10bar.

Un ulteriore problema che si può verificare nei dispositivi di questo tipo è dato dal fatto che la membrana è generalmente alloggiata in una camera comunicante con l’ambiente esterno attraverso un’apertura e la quale camera si riempie di acqua. In condizioni di temperature molto basse, quest’acqua può congelarsi, con conseguente rischio (seppur molto minore del caso del primo stadio a pistone) della riduzione di efficienza del funzionamento del gruppo erogatore, dato che la molla di precarica della membrana risulterebbe intrappolata nel ghiaccio formatosi. Tale congelamento può essere causato dall’effetto di raffreddamento derivante dall’espansione del gas che passa dalla camera ad alta pressione alla camera a pressione intermedia, in combinazione con il fatto che l’acqua nella camera in cui è prevista la membrana è stagnante e non è soggetta ad un buono scambio termico con l’acqua dell’ambiente esterno.

Un terzo problema di questa nota configurazione consiste nella possibilità, seppur remota, dell’introduzione di elementi estranei nella camera di alloggiamento della membrana, i quali corpi estranei potrebbero ostacolare il normale funzionamento della molla ponendosi tra le spire della stessa, impedendo quindi la regolare alimentazione di gas respirabile alla camera a pressione intermedia secondo la domanda generata dal ciclo di respirazione dell’utente. Questo problema e’ presente anche nelle versioni a pistone.

Secondo una soluzione alternativa anch’essa prevista nell’arte nota, per ovviare a questo tipo di problema, si è pensato di utilizzare un fluido incomprimibile con un punto di congelamento inferiore a quello dell’acqua che normalmente riempie la camera di alloggiamento della membrana (figura 4). Tale fluido è trattenuto in una camera intermedia che è delimitata da una prima membrana verso l’ambiente esterno e da una seconda membrana verso la camera a pressione intermedia. Queste due membrane generano quindi una camera di separazione dell’ambiente esterno dalla camera pressione intermedia, la cui pressione è la pressione ambiente (trasmessa attraverso la membrana rivolta verso l’ambiente al fluido posto nella camera intermedia. Questa soluzione consente di mantenere costante la differenza di pressione a cavallo dei due lati della membrana principale pari alla pressione intermedia ma è tuttavia poco gradita a gran parte degli utenti, dato che in sede di manutenzione dell’apparecchio la presenza di tale fluido, generalmente un olio, può creare dei problemi dal punto di vista della pulizia delle parti con esso a contatto. Inoltre, nel caso che la membrana rivolta verso la camera a pressione intermedia dovesse lacerarsi, questo fluido andrebbe a mischiarsi con il gas respirabile.

Una ulteriore soluzione alternativa nota allo stato della tecnica è quella illustrata nella figura 5 essendo stesse parti costruttive o parti aventi funzioni simili indicate con numeri di riferimento identici come nella figura 4. dei disegni allegati, in cui è raffigurato in sezione un primo stadio riduttore di un gruppo erogatore bi-stadio secondo una ulteriore forma esecutiva dell’arte nota. Una camera di isolamento 70 è delimitata verso l’ambiente esterno da una prima membrana 11 che è trattenuta a tenuta lungo il suo bordo periferico dalle pareti di mantello perimetrali della detta camera 70. Verso la camera a pressione intermedia 10, la detta camera di isolamento 70 è separata dalla camera a pressione intermedia da una seconda membrana 40, anch’essa trattenuta a tenuta lungo una fascia perimetrale dalle pareti di mantello della camera di isolamento. Un piattello 20, a cui è integrato un perno 21, è collegato ad un altro piattello 22, caricato dalla molla 30 tarata con la ghiera 31; il piattello 22 insiste sulla membrana 40, che si affaccia sulla camera a pressione intermedia e trasferisce il moto del piattello 22 ad un piattello 52 collegato all’asta 51 della valvola di erogazione 50. La membrana 11 isola la camera interposta tra i piattelli 20 e 22 dall’ambiente. In questo modo è possibile di fatto isolare la camera che alloggia la molla di precarica della membrana 30 e la ghiera 31 di regolazione della precarica dall’ambiente esterno evitando gli inconvenienti delle precedenti soluzioni dell’arte nota e allo stesso tempo consentendo di rilevare le variazioni di pressione mediante i piattelli 20, 22 che le comunicano alla membrana 40.

Anche questa configurazione alternativa del dispositivo secondo l’arte nota non soddisfa pienamente le esigenze funzionali e presenta alcuni problemi, fra cui in particolare il problema relativo alle sollecitazioni che le due membrane 11 e 40 devono sopportare, dato che entrambe le membrane sentono pressione atmosferica (1 bar) da un lato (quello rivolto verso la molla) e pressione ambiente o pressione ambiente pressione intermedia, rispettivamente, sull’altro. Ciò soprattutto in ragione del fatto che alle profondità più elevate, la differenza di pressione, e quindi il differenziale meccanico a cui le membrane sono sottoposte, è decisamente importante. Se come accennato prima la membrana principale rischia di lacerarsi a fronte di una differenza di pressione di soli 10bar costanti (quando è esposta all’ambiente) lo sarà ancor di più se è prevista la camera di isolamento e la differenza di pressione a cavallo della membrana cresce di 1bar ogni 10m di profondità. Analogamente, la membrana secondaria 11 posta tra l’ambiente e il piattello 20 sente la differenza tra pressione ambiente e pressione atmosferica al momento del montaggio dell’erogatore.

Scopo della presente invenzione è fornire un primo stadio riduttore per gruppi erogatori a due stadi che sia in grado, mediante una soluzione costruttivamente semplice, di superare i problemi sopra illustrati, assicurando da un lato la possibilità di evitare gli eventuali congelamenti, e dall’altro di ovviare all’uso di un fluido a basso punto di congelamento, senza la possibilità di incorrere in problematiche legate all’usura dei componenti. In maniera semplificata la presente invenzione assicura l’impossibilità di lacerazione della membrana.

Oggetto della presente invenzione è pertanto un primo stadio riduttore per gruppi erogatori a due stadi, comprendente

una prima camera per un gas respirabile ad alta pressione, la quale camera è collegata o collegabile con una entrata ad una sorgente per un gas ad altra pressione;

una seconda camera per il gas respirabile ad una pressione intermedia, la quale camera per il gas a pressione intermedia presenta una uscita per il gas a pressione intermedia ed è collegata o collegabile ad una utenza del detto gas a pressione intermedia;

una valvola di riduzione della pressione che collega fra loro la detta prima camera e la detta seconda camera e la quale valvola comprende una sede di valvola con un’apertura di comunicazione fra detta prima e detta seconda camera ed un otturatore cooperante con la detta sede di valvola e spostabile da una posizione di chiusura della detta apertura di passaggio in una posizione di apertura della detta apertura di passaggio e viceversa,

il detto otturatore essendo dinamicamente collegato ad un organo sensore esposto alla pressione dell’ambiente esterno alle dette due camere il quale organo comprende un meccanismo di trasmissione della sollecitazione meccanica esercitata sul detto organo sensore dalla pressione dell’ambiente esterno all’otturatore stesso ed in cui

secondo l’invenzione, il detto organo sensore della pressione dell’ambiente esterno è costituito da almeno un elemento di parete mobile che è scorrevole a tenuta in una camera di alloggiamento, e che costituisce la parete di interfaccia della detta camera di alloggiamento verso l’ambiente esterno, ed in cui il detto meccanismo di trasmissione collega la detta parete mobile con il detto otturatore.

Preferibilmente secondo una forma esecutiva, il detto elemento di parete mobile è realizzato con un materiale rigido in particolare con un materiale ad alta resistenza meccanica come ad esempio acciaio inox o ottone cromato.

Secondo una forma esecutiva preferita, il detto elemento di parete mobile è esposto direttamente verso l’ambiente con sostanzialmente l’intera superficie della faccia di contatto con l’ambiente esterno.

Secondo una forma esecutiva, il detto organo sensore e la detta camera di alloggiamento sono del tipo cilindro/stantuffo.

In particolare una forma esecutiva prevede che il detto organo sensore sia sotto forma di uno stantuffo alloggiato in una camera di alloggiamento che ha la funzione di cilindro, mentre lo stantuffo è guidato a tenuta lungo le pareti del cilindro grazie a guarnizioni di tenuta periferiche, ad esempio uno o più O-ring o guarnizioni utilizzate nelle unità cilindro/stantuffo.

Secondo una forma esecutiva, l’organo sensore che è formato da uno stantuffo costituisce una base mobile della camera di alloggiamento formata dal cilindro, il detto organo sensore spostandosi all’interno del detto cilindro parallelamente a se stesso e in direzione dell’asse del cilindro, essendo il detto asse del cilindro almeno parallelo o coassiale alla direzione di spostamento dell’otturatore della valvola di riduzione fra le dette due posizioni di apertura e di chiusura dell’apertura di passaggio della sede di valvola, essendo gli organi di trasmissione costituiti da un’asta di collegamento dell’organo sensore con l’otturatore.

Una forma esecutiva prevede che la detta asta di collegamento sia costituita da un elemento rigido.

Ancora una forma esecutiva prevede che l’asse della apertura di passaggio della sede di valvola sia coincidente o parallelo all’asse del cilindro che forma la camera di alloggiamento dell’organo sensore, mentre l’otturatore sia costituito da un elemento di tenuta montato su un pistoncino scorrevole in una sede cilindrica il quale pistoncino e la quale sede, ovvero la direzione di scorrimento dell’otturatore, sono paralleli o coincidenti con il detto asse dell’apertura di passaggio della sede di valvola e/o con l’asse del cilindro che forma la camera di alloggiamento dell’organo sensore.

Una forma esecutiva vantaggiosa prevede che la camera ad alta pressione, la camera a pressione intermedia, la camera di alloggiamento, la sede della valvola di riduzione della pressione e/a l’apertura di passaggio nella detta sede, l’otturatore a pistoncino e la sede di guida dello stesso, l’organo sensore, l’asta di collegamento fra detto organo sensore ed otturatore a pistoncino presentino una simmetria rotazionale e siano fra loro coassiali.

In questo caso, l’asta di collegamento si estende attraverso l’apertura di passaggio della sede della valvola di riduzione della pressione.

Secondo ancora una ulteriore caratteristica che può essere prevista in qualsivoglia combinazione con una o più delle precedenti caratteristiche, all’otturatore della valvola di riduzione è associato un elemento elastico di precarica.

Analogamente secondo una caratteristica, un elemento elastico di precarica è associato anche all’organo sensore.

I suddetti elementi elastici di precarica hanno le stesse funzioni ed operano nello stesso modo di quelli previsti nei noti dispositivi ed associati rispettivamente all’otturatore della valvola di riduzione della pressione ed alla membrana di interfaccia con l’ambiente esterno.

Secondo una ulteriore caratteristica che può essere prevista in combinazione con una o più qualsivoglia delle precedenti caratteristiche, la camera a pressione intermedia è prevista interposta fra la sede della valvola che separa la camera a pressione intermedia dalla camera a alta pressione ed un elemento di parete mobile, il quale separa ulteriormente la camera a pressione intermedia dalla camera di alloggiamento dell’elemento elastico di precarica soggetta ad allagamento da parte del fluido presente nell’ambiente esterno.

Le suddette forme esecutive risolvono il problema su esposto relativo al verificarsi di danneggiamenti, ovvero rotture, strappi o fessurazioni della membrana che trasmette la pressione esterna all’otturatore della valvola di riduzione della pressione utilizzando in luogo della o delle membrane nei rispettivi dispositivi secondo l’arte nota un elemento rigido del tipo stantuffo che possa scorrere, a tenuta, lungo una parete rettificata e la cui posizione è determinata dalla pressione dell’ambiente esterno in relazione alle condizioni di pressione nelle camere a pressione intermedia e/o ad alta pressione ed alle precariche degli elementi elastici agenti sul detto elemento rigido e/o sull’otturatore.

Una ulteriore forma esecutiva dell’invenzione prevede quale organo sensore della pressione dell’ambiente esterno due elementi di parete mobile che sono distanziati fra loro grazie a mezzi di collegamento reciproco parallelamente alla direzione di scorrimento, costituendo uno dei detti elementi di parete mobili l’interfaccia con l’ambiente esterno e l’altro l’interfaccia fra la camera di alloggiamento dei detti due elementi di parete mobile verso la camera a pressione intermedia e delimitando a tenuta rispettivamente verso l’ambiente esterno e verso la camera a pressione intermedia una camera d’interposizione che è costituita da un segmento della camera di alloggiamento, a posizione variabile e la cui estensione in direzione di scorrimento dei due elementi di parete mobile è corrispondente essenzialmente alla distanza dei detti due elementi di parete mobile fra loro.

Secondo una forma esecutiva nella camera d’interposizione è presente una pressione di un fluido tipicamente di aria che è impostata ad un prestabilito valore ed è sostanzialmente invariabile rispetto alle condizioni di pressione dell’ambiente esterno e delle camere da alta ed a pressione intermedia, preferibilmente nella camera d’interposizione è presente aria ambiente a pressione atmosferica.

Quanto previsto relativamente alla prima forma esecutiva in particolare relativamente alle dimensioni della faccia esposta al fluido dell’ambiente esterno della corrispondente parete mobile, vale anche per questa forma esecutiva.

Inoltre è possibile che le suddette caratteristiche si applichino anche in relazione alle dimensioni della faccia di contatto dell’ulteriore elemento di parete mobile esposto al fluido nella camera a pressione intermedia.

Una forma esecutiva prevede che i due elementi di parete mobile siano rigidamente collegati fra loro ad esempio per mezzo di un’asta di collegamento di lunghezza prestabilita.

Analogamente a quanto previsto per la forma esecutiva precedente che presenta un solo elemento di parete mobile, ciascuna delle pareti mobili è sotto forma di uno stantuffo alloggiato in una camera di alloggiamento che ha la funzione di cilindro, mentre ambedue gli stantuffi sono guidati a tenuta lungo le pareti del cilindro grazie a guarnizioni di tenuta periferiche, ad esempio uno o più O-ring o guarnizioni utilizzate nelle unità cilindro/stantuffo.

Secondo una forma esecutiva vantaggiosa, i due elementi di parete mobile, ovvero i due stantuffi sono spostabili insieme e sono collegati in modo accoppiabile presentando sulle facce fra loro contrapposte, un primo elemento di parere mobile almeno uno stelo, ed il secondo elemento di parete mobile una sede di innesto del detto stelo a guisa di boccola assialmente coincidente col detto stelo.

Una forma vantaggiosa prevede che lo stelo presenti un segmento base con cui si raccorda al corrispondente elemento di parete mobile e che presenta un diametro maggiore di un segmento coassiale, terminale e che la sede d’innesto presenti un diametro esterno corrispondente al diametro esterno della detta base dello stelo ed un foro coassiale di diametro corrispondente a quello del prolungamento terminale dello stelo e la cui profondità è almeno sostanzialmente identica o lievemente maggiore di quella del detto segmento terminale dello stelo.

Secondo ancora una caratteristica, la base dello stelo si raccorda con un tratto rastremato conicamente al segmento terminale, mentre la sede presenta un tratto di imbocco che si restringe conicamente dall’estremità di inserimento verso il fondo del foro a partire dal diametro esterno della boccola verso il diametro interno della stessa e con un angolo di apertura corrispondente a quello del tratto rastremato dello stelo.

Secondo ancora una ulteriore caratteristica, la sede di innesto a guisa di boccola è associata all’elemento di parete, ovvero allo stantuffo di interfaccia con la camera a pressione intermedia e costituisce un elemento di supporto centrale dell’elemento elastico, ad esempio di una molla elicoidale.

Il collegamento solidale dei due elementi di parete mobile, ovvero dei due stantuffi può avere luogo grazie a mezzi di accoppiamento amovibile, ovvero separabile. Una forma esecutiva preferita prevede elementi mobili di parete di forma simmetrica a rotazione, ovvero circolare con riferimento ad un asse parallelo alla direzione di traslazione degli stessi nella camera i quali presentano rispettivamente uno stelo ed una sede di innesto coassiali e con sezione circolare o cilindrica.

Secondo una ulteriore caratteristica ambedue i detti elementi mobili possono spostarsi all’interno del detto cilindro parallelamente a se stessi e in direzione dell’asse del cilindro, essendo il detto asse del cilindro almeno parallelo o coassiale alla direzione di spostamento dell’otturatore della valvola di riduzione fra le dette due posizioni di apertura e di chiusura dell’apertura di passaggio della sede di valvola, essendo gli organi di trasmissione costituiti da un’asta di collegamento dell’organo sensore con l’otturatore.

Analogamente alla forma esecutiva precedentemente descritta, l’asse della apertura di passaggio della sede di valvola è coincidente o parallelo all’asse del cilindro che forma la camera di alloggiamento dell’organo sensore, mentre l’otturatore è costituito da un elemento di tenuta montato su un pistoncino scorrevole in una sede cilindrica il quale pistoncino e la quale sede, ovvero la direzione di scorrimento dell’otturatore, sono paralleli o coincidenti con il detto asse dell’apertura di passaggio della sede di valvola e/o con l’asse del cilindro che forma la camera di alloggiamento delle due pareti mobili.

Una forma esecutiva vantaggiosa prevede che la camera ad alta pressione, la camera a pressione intermedia, la camera di alloggiamento, la sede della valvola di riduzione della pressione e/o l’apertura di passaggio nella detta sede, l’otturatore a pistoncino e la sede di guida dello stesso, le due pareti mobili dell’organo sensore, l’asta di collegamento fra detto organo sensore ed otturatore a pistoncino presentino una simmetria rotazionale e siano fra loro coassiali.

Analogamente secondo una caratteristica, un elemento elastico di precarica è associato anche all’organo sensore essendo vantaggiosamente detto elemento di precarica posizionato all’interno della camera d’interposizione delimitata dai due elementi di parete mobili.

Una forma esecutiva prevede che l’elemento elastico agisca sull’elemento di parete mobile d’interfaccia verso la camera a pressione intermedia sulla faccia dello stesso interna alla camera d’interposizione e che il riscontro stazionario per detto elemento di precarica elastica sia disposto anch’esso all’interno della detta camera d’interposizione e fissato o fissabile in posizione stabile nella detta camera d’interposizione, mentre è provvisto di una apertura di passaggio per l’elemento di collegamento delle due pareti mobili fra loro secondo una qualsivoglia delle possibili varianti esecutive precedentemente descritte e/o descritte a seguito con riferimento alle figure.

Secondo una variante esecutiva che può essere prevista sia nella forma esecutiva in cui l’organo sensore è costituito da un solo elemento di parete mobile e sia nella forma esecutiva in cui detto organo sensore è provvisto di una coppia assialmente distanziata di elementi di parete mobile, tra l’elemento di parete mobile che forma l’interfaccia verso l’ambiente esterno e detto ambiente esterno è disposta una membrana flessibile a tenuta.

Questa membrana ha il solo scopo di isolare la zona di scorrimento dell’elemento mobile da acqua, sale, sabbia ed eventuali elementi contaminanti presenti nell’acqua, ottenendo una separazione totale tra ambiente esterno e ambiente nel quale viene fatto passare il gas respirabile.

Grazie alla seconda forma esecutiva con due elementi di parete mobile che delimitano una camera d’interposizione isolata dall’ambiente esterno e dalla camera a pressione intermedia, all’interno di questa camera d’interposizione è possibile prevedere una prestabilita pressione stabile ed in particolare aria a pressione atmosferica che si genera al momento del montaggio. Questa condizione assicura che l’elemento elastico previsto nella camera d’interposizione opera sempre a secco e quindi potrà sempre lavorare senza pericolo di ghiaccio o di impurità che depositandosi e restando intrappolate fra le spire ne bloccano la funzionalità.

Prevedendo le due pareti mobili sotto forma di stantuffi in un cilindro ed adattando le sezioni del cilindro nei tratti di scorrimento delle rispettive pareti mobili alla sezione della corrispondente parete mobile è possibile prevedere diverse configurazioni:

a) Le due pareti mobili hanno stesso diametro, la compensazione della pressione ambiente è 1:1;

b) La superficie della parete mobile d’interfaccia con l’ambiente esterno è leggermente più grande per avere un aumento della pressione intermedia al crescere della profondità maggiore del semplice aumento dovuto alla pressione ambiente.

c) La superficie della parete mobile d’interfaccia con l’ambiente esterno è minore per ottenere un aumento della pressione intermedia inferiore a quello che sarebbe dovuto al semplice aumento di pressione ambiente.

La scelta fra queste opzioni è realizzabile in sede di fabbricazione e può anche essere ottenuta utilizzando un dispositivo configurato per la condizione in cui la superficie dell’elemento mobile di parete che costituisce l’interfaccia con l’ambiente è maggiore e prevedere un kit di camicie, del tipo boccole interne, di variazione della sezione interna della camera di alloggiamento, almeno nella zona di scorrimento della detta parete mobile, che sono previste in combinazione ciascuna con un elemento di parete mobile di dimensioni corrispondenti, per cui il riduttore di pressione nella configurazione base può venire modificato a passi di incremento prestabiliti per ottenere le ulteriori configurazioni sopra descritte e cioè una riduzione della camera cilindrica e dell’elemento mobile di parete dalla configurazione del punto b) a quella del punto a) in un passo unico o in più passi discreti di riduzione della superficie della parete mobile e dalla configurazione del punto a) a quella del punto c) anche qui in un unico passo di riduzione o mediante più passi di riduzione della superficie dell’elemento di parete mobile, essendo prevista una combinazione di boccola di riduzione della sezione interna della camera di alloggiamento dell’organo sensore, per il segmento della corsa del corrispondente elemento di parete mobile d’interfaccia con l’ambiente esterno e detto corrispondente elemento di parete mobile per ciascun passo di riduzione.

Come appare evidente grazie alla prima forma esecutiva dell’invenzione in cui è previsto un solo elemento di parete mobile a tenuta come organo sensore di interfaccia con la pressione dell’ambiente esterno, si ottiene un primo stadio leggermente più costoso ma più sicuro meccanicamente.

Con la seconda forma esecutiva che prevede la camera di isolamento si ottengono tutti i benefici di un erogatore a membrana classico (isolamento tra ambiente esterno e ambiente in cui si muove il gas respirabile nonché’ miglior resistenza al freddo in special modo rispetto ad un primo stadio a pistone classico come illustrato nella figura 2 o 3 dell’arte nota), ma con la tenacità e robustezza di un primo stadio a pistone e in più ancor migliore resistenza al freddo senza pregiudicare l’integrità dei componenti e eliminando la possibilità di intrusione di impurità e sporcizia tra le spire della molla.

E’ possibile prevedere anche una forma esecutiva del primo stadio riduttore di pressione che corrisponde sostanzialmente alla seconda forma esecutiva in cui quale organo sensore della pressione dell’ambiente esterno sono previsti due elementi di parete mobile che sono distanziati fra loro grazie a mezzi di collegamento reciproco parallelamente alla direzione di scorrimento, costituendo uno dei detti elementi di parete mobili l’interfaccia con l’ambiente esterno e l’altro l’interfaccia fra la camera di alloggiamento dei detti due elementi di parete mobile verso la camera a pressione intermedia, mentre il solo elemento di parete mobile che costituisce l’interfaccia verso la camera pressione intermedia è guidato a tenuta nella camera di alloggiamento e l’elemento di parete mobile che invece costituisce l’interfaccia con l’ambiente esterno non presenta guarnizioni di tenuta che aderiscono a scorrimento con la parete della camera di alloggiamento, venendo la tenuta di questo elemento di parete mobile relativamente all’ambiente esterno realizzata grazie ad una membrana flessibile che è trattenuta a tenuta in posizione aderente contro il lato dell’elemento di parete mobile rivolto verso l’ambiente esterno.

Questa soluzione è una soluzione di combinazione delle caratteristiche dell’arte nota con le caratteristiche della presente invenzione ed ha il vantaggio di ridurre l’attrito fra l’organo sensore essendo prevista una guarnizione di tenuta a scorrimento per uno solo degli elementi di parete mobile, ma di generare ugualmente una camera intermedia di isolamento a pressione costante che impedisce l’afflusso di acqua e con essa di impurità o particelle di sporcizia nella zona dell’elemento elastico di precarica dell’organo sensore della pressione esterna. Grazie a questa pressione prestabilita nella camera di isolamento è possibile limitare la differenza di pressione fra la pressione dell’ambiente esterno e quella della camera di isolamento che agiscono sugli opposti lati della membrana e quindi limitare il pericolo di rotture o strappi della membrana stessa. La membrana è inoltre sostenuta per la maggior parte della sua estensione dall’elemento di parete mobile.

In combinazione con questa forma esecutiva possono essere previste qualsivoglia delle combinazioni di caratteristiche precedentemente descritte con riferimento alle altre forme esecutive ed in particolare alla forma esecutiva con due elementi di parete mobile ambedue scorrevoli a tenuta nella camera di alloggiamento.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche del dispositivo secondo la presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione di una forma esecutiva della medesima, eseguita, a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle tavole di disegni allegati, in cui:

la figura 1 mostra una vista in sezione secondo un piano passante per l’asse di simmetria parallelo alla direzione di spostamento dell’otturatore della valvola di riduzione della pressione e la quale vista è relativa ad una prima forma esecutiva dell’arte nota che utilizza una membrana.

la figura 2 mostra una vista in sezione secondo un piano passante per l’asse di simmetria parallelo alla direzione di spostamento dell’otturatore della valvola di riduzione della pressione e la quale vista è relativa ad una seconda forma esecutiva dell’arte nota corrispondente ad un cosiddetto primo stadio a pistone.

La figura 3 mostra una vista in sezione secondo un piano passante per l’asse di simmetria parallelo alla direzione di spostamento dell’otturatore della valvola di riduzione della pressione e la quale vista è relativa ad una terza forma esecutiva dell’arte nota.

la figura 4 mostra analogamente alle precedenti figure una ulteriore forma esecutiva secondo lo stato dell’arte.

La figura 5 mostra una variante esecutiva della forma esecutiva dello stato dell’arte secondo la figura 4.

La figura 6 mostra una vista analoga a quella delle precedenti figure di una prima forma esecutiva dell’invenzione che costituisce il perfezionamento della prima forma esecutiva secondo l’arte nota illustrata nella figura 1.

la figura 7 mostra analogamente alle figura 5 di una seconda forma esecutiva dell’invenzione che costituisce il perfezionamento della terza forma esecutiva secondo l’arte nota illustrata nella figura 5.

La prima e la seconda forma esecutiva della presente invenzione mostrate nelle figure 6 e 7 comprendono una combinazione di tutte le caratteristiche previste per le stesse e si riferiscono ad una configurazione preferita che non deve essere tuttavia considerata limitativa rispetto alle combinazioni di caratteristiche indicate nelle varie varianti esecutive nella parte introduttiva della presente descrizione. Ad esempio, nella figura 7 è illustrata una membrana 212 che non costituisce una caratteristica essenziale del dispositivo e che quindi può mancare in una forma esecutiva dell’invenzione. Similmente la scelta di una configurazione simmetrica a rotazione del dispositivo è una scelta preferita, ma non deve essere intesa in forma limitativa. Anche l’utilizzo di molle elicoidali come mezzi elastici di precarica e la particolare soluzione dei riscontri regolabili mediante avvitamento per modificare la forza di precarica è una soluzione preferita ma non deve essere considerata limitativa.

Nella figura 6 è illustrata una prima forma esecutiva del primo stadio erogatore secondo la presente invenzione; con 1 è designato il corpo di detto primo stadio, che presenta una camera 101 ad alta pressione, dotata di una pluralità di entrate 511 a cui collegare una sorgente di gas respirabile ad alta pressione, non illustrata nella figura e di per sé nota come una bombola di alimentazione del gas respirabile ad alta pressione. Nella camera 101 è collocata la sede 301 della valvola di riduzione, che sbocca nella camera a pressione intermedia 201, ed il cui flusso è regolato dall’otturatore 311. L’otturatore 311 è collegato ad uno stelo 321, che termina all’estremità opposta, all’interno della camera 201, con un piattello 331. La camera a pressione intermedia 201 è provvista di una pluralità di uscite indicate con 211 nella figura.

In corrispondenza della sommità della camera 201 a pressione intermedia è formata, nel corpo 1 del primo stadio, una apertura filettata 401, in cui è avvitato il blocco 2, a tenuta grazie alla guarnizione 411. All’interno del blocco 2 è formata una camera cilindrica 102, di alloggiamento di un elemento mobile di parete 402. L’elemento mobile di parete 402 secondo questa forma esecutiva preferita presenta una simmetria rotazionale ed è a forma di stantuffo circolare che è spostabile in direzione del suo asse all’interno di un tratto rettificato 112 all’interno della camera cilindrica 102. L’elemento di parete mobile 402 scorre a tenuta grazie ad una guarnizione periferica anulare 422, lungo la parete cilindrica rettificata 112. La corsa è limitata almeno da un lato da un riscontro di fine corsa 130. L’estremità opposta della corsa è delimitata dalla posizione di battuta dell’otturatore contro un riscontro nella camera di alta pressione. Le due posizioni di fine corsa sono assialmente distanziate fra loro, ovvero distanziate in direzione di spostamento dell’elemento di parete mobile 402. La guarnizione 422 è inserita in una gola toroidale 412 prevista nel bordo di mantello dell’elemento di parete mobile 402.

Su di una faccia dell’elemento di parete mobile 402 è formata una scanalatura anulare 432; tale scanalatura ha lo scopo di cooperare con una molla elicoidale 312 di precarica. Una ghiera 302 che è avvitata al blocco 2, all’interno della camera 102 ad una certa distanza assiale dall’elemento di parete mobile 402, costituisce il riscontro stazionario contro cui fa battuta l’estremità della molla elicoidale 312 opposta a quella che appoggia all’elemento di parete mobile 402.

L’asta 321 che collega rigidamente l’elemento di parete mobile 402 all’otturatore 311 passa attraverso fori coassiali dell’otturatore 311 stesso, che forma lo scontro di fine corsa dello stantuffo nella camera cilindrica 102 in cui è alloggiato detto stantuffo 402. Vantaggiosamente, l’asta 321 non è collegata meccanicamente all’elemento di parete mobile, ma appoggia contro lo stesso, opzionalmente e preferibilmente grazie ad un piattello terminale 331.

Secondo una ulteriore caratteristica, sul lato dell’elemento di parete mobile 422 rivolto verso l’ambiente esterno, cioè opposto alla camera a pressione intermedia 201, in posizione coassiale al detto elemento di parete mobile 422 che nella forma esecutiva è sotto forma di stantuffo cilindrico, si diparte una boccola 452. Questa boccola presenta un diametro identico o lievemente minore al diametro interno della molla elicoidale 312 che è infilata sopra allo stesso. La detta boccola presenta un foro centrale 462 che si allarga conicamente 472 verso l’estremità opposta a quella di raccordo all’elemento di parete mobile 402.

In una forma esecutiva il tratto conico può estendersi per l’intero spessore della parete della boccola 462.

Il funzionamento del primo stadio riduttore secondo la presente invenzione apparirà evidente da quanto segue. Sulla scorta dei problemi evidenziati allo stato della tecnica, nella soluzione proposta secondo la forma esecutiva della figura 6, si è inteso sostituire ad una parete flessibile come quella della membrana 11 illustrata nella figura 1, un sistema di trasmissione delle variazioni di pressione all’interno della camera a pressione intermedia, dipendenti dagli atti respiratori e dalle variazioni della pressione dell’ambiente esterno al dispositivo, che non fosse facilmente soggetto ad usura di tipo meccanico, e che al contempo fosse in grado di reagire con eguale efficacia.

L’elemento di parete mobile 402 preferibilmente nella sua forma di realizzazione come stantuffo che è inserito scorrevole a tenuta nella sede 112, opportunamente rettificata, è in grado di trasferire, sostanzialmente senza inerzia, la variazione di pressione dell’ambiente esterno percepita dall’elemento di parete mobile stesso 402 inserito nella sede 112. Il comportamento della parete mobile, qui costituita sotto forma di stantuffo 402, è d’altro canto più efficace rispetto a quello della membrana che tende, per sua stessa natura, a flettersi in modo non uniforme, mentre lo stantuffo che scorre rispetto alla sede in cui è posizionato offre tutta la propria superficie al fluido con cui è a contatto.

La soluzione della forma esecutiva secondo la figura 6 supera pertanto i problemi dell’arte nota in relazione alla robustezza meccanica evitando il pericolo di malfunzionamenti dovuti alla rottura della membrana nei dispositivi dell’arte nota. Inoltre definisce in modo preciso la superficie esposta alla pressione dell’ambiente esterno, trasferendola all’otturatore, poiché l’estensione della superficie attiva su cui agisce la pressione e delimitata in modo preciso e quindi la pressione è trasformata in una forza con altrettanta precisione, mentre dei dispositivi dell’arte nota la definizione della superficie attiva per il calcolo della forza causata dalla pressione dell’ambiente esterno è soggetta ad imprecisioni per via delle deformazioni della membrana nelle zone periferiche della stessa.

Nella figura 7 è illustrata una seconda forma esecutiva che costituisce il perfezionamento secondo l’invenzione di un primo stadio erogatore secondo la configurazione dell’arte nota illustrata nella figura 5.

Nella figura 7 verranno utilizzati stessi numeri di riferimento come nella figura 6 per parti identiche od aventi una stessa funzione.

Con 1 è designato il corpo di detto primo stadio, che presenta una camera 101 ad alta pressione, dotata di una pluralità di uscite ad alta pressione, ad esempio per il collegamento di manometri od altre utenze, ed è collegata in modo non illustrato nella figura e di per sé noto ad una bombola di alimentazione del gas respirabile ad alta pressione. Nella camera è collocata la sede 301 della valvola di riduzione, che sbocca nella camera a pressione intermedia 201, ed il cui flusso è regolato dall’otturatore 311. Anche in questa forma esecutiva l’otturatore è accoppiato allo stelo 321, che termina all’estremità opposta, all’interno della camera 201, con un piattello 331. La camera a pressione intermedia è provvista di una pluralità di uscite 211.

In corrispondenza della sommità della camera 201 a pressione intermedia è formata, nel corpo 1 del primo stadio, un’apertura filettata 401, in cui è avvitato il blocco 2, a tenuta, grazie alla guarnizione 411. All’interno del blocco 2 è formata una camera cilindrica di alloggiamento 102 di un organo sensore della pressione dell’ambiente esterno.

La detta camera 102 è provvista di due sedi cilindriche rettificate 112 e 122, rispettivamente rivolte verso la camera a pressione intermedia 201 e verso l’ambiente esterno e separate da un tratto filettato in cui è avvitata una ghiera di riscontro 302 per una molla elicoidale 312 di precarico elastico dell’organo sensore della pressione dell’ambiente esterno.

All’interno di entrambe le sedi 112, 122 sono inserite rispettivamente un elemento di parete mobile 402 a guisa di stantuffo. I due elementi di parete mobile illustrati nella figura 7 sono identici fra loro in particolare relativamente alla superficie delle due facce perpendicolari alla direzione di traslazione ovvero all’asse centrale degli stessi.

Tale configurazione non deve intendersi limitativa ma è solo una scelta fra possibili varianti in cui le dette pareti mobili 402 possono avere diametri diversi come descritto nell’introduzione della presente descrizione per influire sulla variazione della pressione intermedia al variare della pressione ambiente.

Secondo una forma esecutiva preferita, i due elementi di parete mobile 402, ovvero i due stantuffi, sono spostabili insieme e sono collegati in modo accoppiabile presentando sulle facce fra loro contrapposte, rispettivamente l’elemento di parete mobile 402 che costituisce la parete di separazione verso l’ambiente esterno uno stelo di accoppiamento 482, ed il secondo elemento di parete mobile 402 che è d’interfaccia con la camera a pressione intermedia 201 una sede di innesto del detto stelo a guisa di boccola 452 assialmente coincidente col detto stelo 482, in particolare coassiale allo stesso.

Una forma esecutiva preferita può prevedere ulteriormente che lo stelo presenti un segmento di base 492 con cui si raccorda al corrispondente elemento di parete mobile 402. Questo segmento di base presenta un diametro maggiore di un segmento coassiale, terminale che è destinato ad impegnarsi in un foro 462 della sede di innesto 452 e di essere bloccato nello stesso. La lunghezza assiale del foro 462 è commisurata alla lunghezza assiale del detto segmento terminale dello stelo 482.

Secondo una ulteriore caratteristica possibile, e come anche illustrato, la sede d’innesto 452 è a guisa di boccola cilindrica e presenta un diametro esterno corrispondente al diametro esterno della detta base 492 dello stelo 482. Il foro coassiale 462 è di diametro corrispondente a quello del segmento terminale dello stelo 482.

Secondo ancora una caratteristica, la base 492 dello stelo 482 si raccorda con un tratto 442 rastremato conicamente al segmento terminale, mentre la sede 452 presenta un tratto 472 di imbocco che si restringe conicamente dall’estremità di inserimento verso il fondo del foro 462, a partire dal diametro esterno della boccola che forma la detta sede d’innesto 452 verso il diametro interno della stessa e con un angolo di apertura corrispondente a quello del tratto 442 rastremato dello stelo 482.

Secondo ancora una ulteriore caratteristica, la sede di innesto 452 a guisa di boccola è associata all’elemento di parete 402, ovvero allo stantuffo di interfaccia con la camera 201 a pressione intermedia e costituisce un elemento di supporto centrale dell’elemento elastico 312, ad esempio di una molla elicoidale.

Il collegamento rigido, solidale dei due elementi di parete mobile 402, ovvero dei due stantuffi può avere luogo grazie a mezzi di accoppiamento meccanico amovibile e/o separabile che consente di separare fra loro i due stantuffi ovvero i due elementi di parete mobile.

In relazione al collegamento rigido dei due elementi di parete mobile è possibile prevedere altre soluzioni alternative. Secondo una variante esecutiva, i due elementi di parete mobile a guisa di stantuffo 402 sono accoppiati fra loro in modo rigido tramite un perno avvitato con le due estremità rispettivamente in una tazza filettata formata coassialmente alle stesse nelle facce rivolte l’una verso l’altra dei due elementi di parete mobile 402.

Analogamente all’elemento di parete mobile della forma esecutiva secondo la figura 6, anche in questa forma esecutiva ogni stantuffo 402, di forma sostanzialmente cilindrica, presenta una gola 412 toroidale formata sulla superficie laterale, in cui è alloggiato un elemento di tenuta 422. Su di una faccia della parete mobile 402 di interfaccia con la camera a pressione intermedia 201 è formata una scanalatura anulare 432 che circonda la sede d’innesto 452. Nella detta scanalatura anulare si inserisce l’estremità di una molla 312 di precarica, la cui opposta estremità fa battuta contro la ghiera 302 di riscontro che è avvitata al blocco 2 all’interno della camera 102 in posizione intermedia fra i tratti cilindrici rettificati 112 e 122.

Grazie a questa forma esecutiva, viene generata nella camera cilindrica 102 del blocco 2 e fra la camera a pressione intermedia e l’ambiente esterno una camera intermedia di isolamento che resta chiusa a tenuta sia verso la camera a pressione intermedia sia verso l’ambiente esterno. Questa camera di isolamento trasla corrispondentemente alla traslazione insieme dei due stantuffi 402 fra loro rigidamente collegati. La traslazione degli stantuffi 402 è delimitata nei due sensi da spallamenti anulari, radiali interni che definiscono fine corsa di traslazione dei quali uno in direzione verso l’esterno è costituito dallo spallamento 130 cooperante con lo stantuffo 402 di interfaccia con la camera a pressione intermedia 201, mentre l’altro in direzione verso la detta camera a pressione intermedia è costituito da un riscontro dell’otturatore nella camera di alta pressione e/o dal lato di testa della camera cilindrica 102 cooperante con il piattello 331.

Appare evidente che tale ghiera 302 e la detta molla elicoidale 312 restano sempre all’interno della camera di isolamento e quindi separate dall’ambiente esterno e da quello della camera a pressione intermedia. Inoltre appare anche evidente che la pressione nella camera di isolamento può essere mantenuta ad un livello desiderato sostanzialmente costante. Come fluido è possibile prevedere diversi fluidi, ma risulta preferita aria ambiente alla pressione atmosferica che si genera automaticamente nella fase di montaggio in fabbrica.

Ciò non toglie tuttavia che si possa prevedere diversi tipi di fluidi o miscele di questi e diverse condizioni di pressione nella detta camera di isolamento e che eventualmente la detta camera di isolamento sia accessibile attraverso una entrata che è provvista di mezzi di chiusura a tenuta del tipo amovibile.

Una forma esecutiva preferita prevede che la camera intermedia di isolamento fra i due elementi di parete mobile sia riempita con argon od una miscela di gas contenete argon poiché questo gas inerte ha ottime qualità di isolante termico, migliorando la sicurezza contro la formazione di ghiaccio sulla parete del “pistone superiore” rivolta verso l’ambiente.

Appare quindi evidente che la molla elicoidale e la zona in cui essa è alloggiata resta libera da pericoli di formazione di ghiaccio ed anche da pericoli di infiltrazione di impurità, sporcizia od altro che possa meccanicamente limitare o del tutto impedire il funzionamento della molla.

Secondo ancora una caratteristica che nonostante sia illustrata è del tutto opzionale e potrebbe anche venire omessa, in corrispondenza dell’estremità del blocco 2 in cui è ricavata la sede 122 è disposta, mediante una ghiera filettata 202, una membrana flessibile 212, che aderisce alla faccia dell’elemento mobile di parete 402 rivolta verso l’ambiente esterno e di interfaccia con lo stesso. La pressione dell’ambiente esterno agisce sull’elemento di parete mobile 402 attraverso la detta membrana 212 che si deforma sotto l’azione della detta pressione e la membrana ha il solo ed unico scopo di isolare la camera 102 solo dal punto di vista della circolazione dei fluidi che possono generare effetti di usura o decadimento delle guarnizioni di tenuta della parete mobile 402 contro la parete della camera cilindrica 122 in cui è alloggiata sia dal punto di vista chimico sia a causa del trasporto di granuli di materiale.

La forma esecutiva illustrata in figura 7 quindi rappresenta una soluzione che isola la camera di compensazione 102 rispetto all’ambiente esterno, e la membrana 212, appoggiandosi direttamente all’elemento di parete mobile, trasmette di fatto in modo determinabile con precisione le variazioni di pressione dell’ambiente esterno al pistone 402, mentre evita il contatto diretto del fluido dell’ambiente esterno con lo stantuffo 402 e le guarnizioni di tenuta, proteggendoli. Vantaggiosamente, soprattutto dal punto di vista produttivo, relativamente alle forme esecutive illustrate, l’elemento di parete mobile 402 di interfaccia con la camera a pressione intermedia può essere identico per ambedue le forme esecutive, rendendo necessario solamente prevedere l’altro elemento di parete mobile per realizzare la forma esecutiva della figura 7.

Il pistone inserito nella sede rivolta verso la camera a pressione intermedia viene precaricato elasticamente grazie alla molla 312, così come avveniva per la membrana utilizzata allo stato della tecnica. Il collegamento rigido tra i due pistoni 402, garantisce l’azione delle due pareti mobili di fatto come quella di una entità monolitica, che trasferisce le variazioni di pressione rilevate nell’ambiente esterno direttamente all’asta 321 che opera sull’otturatore della valvola di riduzione.

Una variante esecutiva della forma esecutiva secondo la figura 7 può prevedere che l’elemento di parete mobile, ovvero lo stantuffo 402 che costituisce l’interfaccia rispetto all’ambiente esterno e che è a contatto con la membrana 212 scorra liberamente e non a tenuta nel tratto cilindrico 122 e che la tenuta verso l’ambiente esterno della camera intermedia di isolamento delimitata dai due elementi di parete mobile 402 sia affidata sul lato rivolto verso l’ambiente esterno dalla sola membrana 212. Questo riduce attrito di scorrimento e comunque la membrana superiore è quella meno sollecitata poiché’ non è esposta alla piena differenza di pressione verso i 10bar di pressione intermedia.

In questo caso, la presenza di una pressione costante all’interno della camera intermedia di isolamento consente di limitare la differenza di pressione fra esterno ed interno alla camera intermedia e che agisce sulla membrana 212 stessa. Inoltre, la membrana 212 appoggia quasi per l’intera sua superficie esposta alla pressione esterna contro la faccia rivolta verso l’esterno dell’elemento di parete mobile 402.

Funzionalmente, quindi la membrana 212 è meno sollecitata meccanicamente e quindi soggetta a rotture per affaticamento del materiale ed inoltre essendo l’elemento di parete mobile 402 sul lato d’interfaccia con la camera a pressione intermedia scorrevole a tenuta nella camera cilindrica 112, una rottura della membrana 212 comporterebbe solamente un allagamento del vano che contiene la molla elicoidale e la ghiera di precarico e quindi gli inconvenienti in caso di eventuale infiltrazione di particelle di sporcizia che possono degradare le funzionalità della molla elicoidale 312. Tuttavia a parte questi inconvenienti il riduttore resterebbe pienamente funzionale in quanto la tenuta della camera a pressione intermedia verso l’ambiente esterno e quindi contro un allagamento resterebbe garantita dall’elemento di parete 402 provvisto della guarnizione di tenuta a scorrimento contro la parete cilindrica 112.

In relazione alla realizzazione rigida dell’asta di collegamento dei due elementi di parete mobile, tale soluzione è quella preferita mostrata nella figura 7, ma quando ciò dovesse essere desiderato, il collegamento fra i due stantuffi 402 potrebbe anche essere realizzato regolabile o elasticamente accorciabile od allungabile in condizione di una prestabilita condizione dei rapporti fra pressione intermedia e pressione dell’ambiente esterno.

Come appare evidente dal confronto della precedente descrizione con l’arte nota appare che nella variante esecutiva provvista della membrana, la forma esecutiva della figura 7 supera l’inconveniente dell’arte nota in cui l’azione della pressione dell’ambiente esterno, ovvero dell’acqua è esercitata direttamente sulla membrana e da questa a sua volta sulle teste allargate 20 e 22. per cui non appare più difficile stabilire i rapporti di forza trasmessi dall’elemento rigido 21. Inoltre si supera anche l’inconveniente dell’arte nota relativo la fatto che nell’arte nota vengono generate nella zona periferica di serraggio a tenuta delle membrane delle sollecitazioni che portano ad una rottura precoce della membrana stessa ed alla perdita di tenuta con possibile penetrazione dell’ambiente, ovvero dell’acqua non solo a monte della seconda membrana, ma in caso di rottura anche di questa nella camera a pressione intermedia.

Il dispositivo secondo la presente invenzione risolve quindi i problemi evidenziati rispetto allo stato della tecnica con una soluzione costruttivamente semplice, operativamente efficace ed affidabile dal punto di vista della sicurezza e della resistenza all’usura.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Primo stadio riduttore per grupp g due stadi, comprendente una prima camera (101) per un gas respirabile ad alta pressione, la quale camera è collegata o collegabile con una entrata ad una sorgente per un gas ad altra pressione; una seconda camera (201) per il gas respirabile ad una pressione intermedia, la quale camera per il gas a pressione intermedia presenta una uscita per il gas a pressione intermedia ed è collegata o collegabile ad una utenza del detto gas a pressione intermedia; una valvola di riduzione della pressione che collega fra loro la detta prima camera (101) e la detta seconda camera (201) e la quale valvola comprende una sede di valvola (301) con un’apertura di comunicazione fra detta prima e detta seconda camera ed un otturatore (311) cooperante con la detta sede di valvola (301) e spostabile da una posizione di chiusura della detta apertura di passaggio in una posizione di apertura della detta apertura di passaggio e viceversa, il detto otturatore (311) essendo dinamicamente collegato ad un organo sensore (402) esposto alla pressione dell’ambiente esterno alle dette due camere il quale organo (402) comprende un meccanismo (321, 331) di trasmissione della sollecitazione meccanica esercitata sul detto organo sensore (402) dalla pressione dell’ambiente esterno all’otturatore (311) stesso, caratterizzato dal fatto che il detto organo sensore (402) della pressione dell’ambiente esterno è costituito da almeno un elemento rigido preferibilmente ed opzionalmente ad alta resistenza meccanica (inox o ottone cromato) di parete mobile che è scorrevole a tenuta in una camera di alloggiamento (102), e che costituisce la parete di interfaccia della detta camera di alloggiamento verso l’ambiente esterno, ed in cui il detto meccanismo di trasmissione (321, 331)collega la detta parete mobile (402) con il detto otturatore (311).
2. Primo stadio riduttore secondo la rivendicazione 1, in cui il detto organo sensore e la detta camera di alloggiamento sono del tipo cilindro/stantuffo.
3. Primo stadio di riduzione secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui l’organo sensore che è formato da uno stantuffo costituisce una base mobile della camera di alloggiamento formata dal cilindro, il detto organo sensore spostandosi all’interno del detto cilindro parallelamente a se stesso e in direzione dell’asse del cilindro, essendo il detto asse del cilindro almeno parallelo o coassiale alla direzione di spostamento dell’otturatore della valvola di riduzione fra le dette due posizioni di apertura e di chiusura dell’apertura di passaggio della sede di valvola, essendo gli organi di trasmissione costituiti da un’asta di collegamento dell’organo sensore con l’otturatore.
4. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui l’asse della apertura di passaggio della sede di valvola sia coincidente o parallelo all’asse del cilindro che forma la camera di alloggiamento dell’organo sensore, mentre l’otturatore sia costituito da un elemento di tenuta montato su un pistoncino scorrevole in una sede cilindrica il quale pistoncino e la quale sede, ovvero la direzione di scorrimento dell’otturatore, sono paralleli o coincidenti con il detto asse dell’apertura di passaggio della sede di valvola e/o con l’asse del cilindro che forma la camera di alloggiamento dell’organo sensore.
5. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui all’otturatore della valvola di riduzione è associato un elemento elastico di precarica.
6. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui un elemento elastico di precarica è associato anche all’organo sensore.
7. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni in cui l’organo sensore della pressione dell’ambiente esterno è costituito da due elementi di parete mobile che sono distanziati fra loro grazie a mezzi di collegamento reciproco parallelamente alla direzione di scorrimento, costituendo uno dei detti elementi di parete mobili l’interfaccia con l’ambiente esterno e l’altro l’interfaccia fra la camera di alloggiamento dei detti due elementi di parete mobile verso la camera a pressione intermedia e delimitando a tenuta rispettivamente verso l’ambiente esterno e verso la camera pressione intermedia una camera d’interposizione che è isolata dall’ambiente esterno e dalla camera a pressione intermedia e che è costituita da un segmento della camera di alloggiamento, a posizione variabile e la cui estensione in direzione di scorrimento dei due elementi di parete mobile è corrispondente essenzialmente alla distanza dei detti due elementi di parete mobile fra loro.
8. Primo stadio di riduzione secondo la rivendicazione 7, in cui nella camera d’interposizione è presente una pressione di un fluido tipicamente di aria che è impostata ad un prestabilito valore ed è sostanzialmente invariabile rispetto alle condizioni di pressione dell’ambiente esterno e delle camere da alta ed a pressione intermedia, preferibilmente nella camera d’interposizione è presente aria ambiente a pressione atmosferica.
9. Primo stadio di riduzione secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui due elementi di parete mobile sono rigidamente collegati fra loro ad esempio per mezzo di un’asta di collegamento di lunghezza prestabilita.
10. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle rivendicazioni 7 a 9, in cui ciascuna delle pareti mobili è sotto forma di uno stantuffo alloggiato in una camera di alloggiamento che ha la funzione di cilindro, mentre ambedue gli stantuffi sono guidati a tenuta lungo le pareti del cilindro grazie a guarnizioni di tenuta periferiche, ad esempio uno o più O-ring o guarnizioni utilizzate nelle unità cilindro/stantuffo.
11. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 7 a 10, in cui ambedue i detti elementi mobili possono spostarsi all’interno del detto cilindro parallelamente a se stessi e in direzione dell’asse del cilindro, essendo il detto asse del cilindro almeno parallelo o coassiale alla direzione di spostamento dell’otturatore della valvola di riduzione fra le dette due posizioni di apertura e di chiusura dell’apertura di passaggio della sede di valvola, essendo gli organi di trasmissione costituiti da un’asta di collegamento dell’organo sensore con l’otturatore.
12. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 7 a 11, in cui l’asse della apertura di passaggio della sede di valvola è coincidente o parallelo all’asse del cilindro che forma la camera di alloggiamento dell’organo sensore, mentre l’otturatore è costituito da un elemento di tenuta montato su un pistoncino scorrevole in una sede cilindrica il quale pistoncino e la quale sede, ovvero la direzione di scorrimento dell’otturatore, sono paralleli o coincidenti con il detto asse dell’apertura di passaggio della sede di valvola e/o con l’asse del cilindro che forma la camera di alloggiamento delle due pareti mobili.
13. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 7 a 12, in cui la camera ad alta pressione, la camera a pressione intermedia, la camera di alloggiamento, la sede della valvola di riduzione della pressione e/a l’apertura di passaggio nella detta sede, l’otturatore a pistoncino e la sede di guida dello stesso, le due pareti mobili dell’organo sensore, l’asta di collegamento fra detto organo sensore ed otturatore a pistoncino presentino una simmetria rotazionale e siano fra loro coassiali.
14. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 7 a 13, in cui all’otturatore della valvola di riduzione è associato un elemento elastico di precarica.
15. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 7 a 14, in cui un elemento elastico di precarica è associato anche all’organo sensore essendo vantaggiosamente detto elemento di precarica posizionato all’interno della camera d’interposizione delimitata dai due elementi di parete mobili.
16. Primo stadio di riduzione secondo la rivendicazione 15 in cui l’elemento elastico agisca sull’elemento di parete mobile d’interfaccia verso la camera a pressione intermedia sulla faccia dello stesso interna alla camera d’interposizione e che il riscontro stazionario per detto elemento di precarica elastica sia disposto anch’esso all’interno della detta camera d’interposizione e fissato o fissabile in posizione stabile nella detta camera d’interposizione, mentre è provvisto di una apertura di passaggio per l’asta di collegamento delle due pareti mobili fra loro.
17. Primo stadio di riduzione secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, in cui tra l’elemento di parete mobile che forma l’interfaccia verso l’ambiente esterno e detto ambiente esterno è disposta una membrana flessibile montata a tenuta all’estremità della camera cilindrica di aloggiamento del detto elemento di parete mobile.
18. Primo stadio di riduzione secondo la rivendicazione 17, in cui l’elemento di parete mobile (402) che costituisce l’interfaccia verso l’ambiente esterno è privo di guarnizioni di tenuta a scorrimento cooperanti con la parete di alloggiamento dello stesso ed è libero di scorrere guidato lungo detta parete sostanzialmente senza interferenza per attrito.