IT201900003433A1

IT201900003433A1 - Gruppo di regolazione a cartuccia e valvola idraulica con doppia scala di regolazione della portata.

Info

Publication number: IT201900003433A1
Application number: IT102019000003433A
Authority: IT
Inventors: Samuele Molina; Giuliano Ruga
Original assignee: Giacomini Spa
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-09-08
Also published as: US20220147067A1; WO2020183265A1; PL3935466T3; EP3935466B1; EP3935466C0; US11797031B2; EP3935466A1; CN113544617A

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:

“GRUPPO DI REGOLAZIONE A CARTUCCIA E VALVOLA IDRAULICA CON DOPPIA SCALA DI REGOLAZIONE DELLA PORTATA”;

DESCRIZIONE

CAMPO DELLA TECNICA

La presente invenzione si riferisce a un gruppo di regolazione a cartuccia e valvola idraulica con doppia scala di regolazione della portata.

Più in particolare, la presente invenzione si riferisce a un gruppo di regolazione a cartuccia con otturatore a stelo e piattello e cannotto di pre-regolazione applicabile a valvole idrauliche di tipo semplice dotate sia di comando manuale, sia motorizzabili o termostatizzabili e che possono integrare un sistema di bilanciamento/compensazione dinamica della portata.

STATO DELLA TECNICA

Sono note e molto utilizzate nei settori degli impianti idraulici e degli impianti termotecnici le valvole fluidiche di regolazione della portata di un fluido atte anche alla pre-regolazione statica. Dette valvole idrauliche sono generalmente anche provviste di mezzi per il bilanciamento o la compensazione delle pressioni di ingresso e sono tipicamente individuate dalla sigla PICV (Pressure Independent Control Valve).

Queste valvole fluidiche sono dispositivi idraulici tipicamente utilizzati in applicazioni termotecniche nelle quali è ricercata la disponibilità in ingresso di una portata costante di fluido liquido, generalmente acqua, indipendentemente dalle variazioni di pressione del fluido che possono verificarsi a monte e a valle.

Detti noti tipi di valvole di regolazione e bilanciamento dinamico della portata, permettono una più flessibile e semplificata progettazione e realizzazione di impianti idronici nei quali è necessario mantenere costante la portata di fluido termovettore verso i terminali di una o più utenze, come ad esempio scambiatori di calore, radiatori, ventilconvettori. Le valvola PICV consentono, inoltre, la regolazione della portata indipendentemente dalle condizioni di pressione del fluido che si generano a monte e a valle, mantenendo costante la portata preimpostata o la portata richiesta dall’utenza.

Dette valvole di regolazione e bilanciamento o valvole PICV comprendono tipicamente tre gruppi di regolazione; un gruppo di pre-regolazione della portata atto alla pre-selezione di una portata nominale massima in ingresso all’utenza, un gruppo di regolazione di retroazione, tipicamente ad otturatore, atto alla regolazione o parzializzazione della portata di fluido termovettore richiesto in funzione, ad esempio, della temperatura dell’ambiente e un gruppo di bilanciamento o compensazione atto a mantenere costante la portata indipendentemente dalle condizioni di pressione a monte e a valle della valvola. Le valvole di regolazione PICV comprendono generalmente un attuatore, tipo una nota testa elettrotermica provvista di uno spintore, in grado azionare linearmente lo stelo, anche detto vitone, che chiude l’otturatore a piattello nel corpo valvola ostruendo e chiudendo il passaggio di fluido. Detto attuatore è tipicamente realizzato mediante un dispositivo meccanico o elettromeccanico, vantaggiosamente collegato a una centralina elettronica e atto a chiudere l’otturatore a stelo della valvola, ad esempio, in funzione della temperatura dell’ambiente. Queste valvole sono inoltre tipicamente provviste di un sistema di regolazione manopola di regolazione, azionabile da un utilizzatore, collegato ad un cannotto di regolazione provvisto di aperture atte a variare in rotazione con il cannotto la sezione in maniera tale da impostare il valore massimo di portata di fluido richiesto corrispondente, ad esempio, alla quantità di energia termica massima da trasmettere.

Esempi di valvole di regolazione della portata provviste anche di un gruppo di bilanciamento dinamico della stessa portata sono dati dai documenti WO-A-2018051150 ed EP-A-3067772.

Un altro esempio di valvole di regolazione e bilanciamento dinamico della portata del fluido è descritto nel brevetto europeo EP 3201500 (B1) a nome della stessa Richiedente e relativo ad una valvola che comprende mezzi di regolazione della portata statica del fluido atti a variare la sezione di una luce di passaggio tra l’ingresso e l’uscita della valvola e mezzi di bilanciamento dinamico della portata, atti a regolare la portata di fluido in uscita dalla valvola, in funzione di una variazione della portata di fluido in ingresso. I mezzi di bilanciamento dinamico comprendono un elemento forato interposto tra l’apertura d’ingresso e una camera intermedia in maniera tale da permettere il passaggio di fluido solamente attraverso almeno un’apertura dell’elemento forato. Un elemento elastico è inoltre posto in corrispondenza di una faccia dell’elemento forato rivolta verso l’apertura di ingresso del fluido nel corpo valvola in modo tale che, a un aumento della pressione differenziale tra ingresso e uscita della valvola corrisponde un allargamento dell’elemento elastico in modo tale da ridurre l’area di passaggio dell’apertura dell’elemento forato e garantire una portata costante.

Un limite rilevante dovuto a questi citati tipi di valvole è dovuto al fatto che ogni dimensione standardizzata di valvola è caratterizzata da un relativo intervallo di portate entro cui eseguire la regolazione. Per questo motivo, i produttori di valvole devono prevedere la realizzazione di più versioni della stessa tipologia e dimensioni di valvola ciascuna con un diverso gruppo di pre-regolazione a seconda dell’intervallo di portate entro cui deve operare. Ciò comporta un maggior numero di elementi da produrre e da tenere a catalogo oltre che più versioni commercializzate della stessa valvola che differiscono solamente nel cannotto di preregolazione.

SCOPI DELL’INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è quello di superare ed ovviare, almeno in parte, agli inconvenienti e ai limiti di funzionamento dell’arte nota sopra citati.

Più in particolare, uno scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un gruppo di regolazione a cartuccia e relativa valvola idraulica (per esempio, di tipo PICV) in grado di essere configurabile e selezionabile per operare su diversi intervalli di portate: un intervallo con livelli di portate maggiori e uno con livelli di portate minori. Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un gruppo di regolazione a cartuccia e relativa valvola idraulica (per esempio, di tipo PICV) aventi un elevato grado di affidabilità e resistenza nel tempo e tali inoltre da essere facilmente ed economicamente realizzati.

E anche scopo della presente invenzione quello di mettere a disposizione un gruppo di regolazione a cartuccia e relativa valvola idraulica (per esempio, di tipo PICV) che siano in grado di operare con attuatori di dimensioni e costi ridotti, rispetto a quelli noti, a parità di forza necessaria a garantire la chiusura della valvola.

Forma oggetto della presente invenzione un gruppo di regolazione a cartuccia come definito dalla rivendicazione 1 e da sue forme di realizzazione particolari descritte dalle rivendicazioni dipendenti 2-11. Secondo un altro aspetto, forma oggetto dell’invenzione, una valvola idraulica descritta dalla rivendicazione 12 e una sua forma di attuazione preferita definita dalla rivendicazione 13.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Le caratteristiche costruttive e funzionali del un gruppo di regolazione a cartuccia e relativa valvola idraulica oggetto della presente invenzione potranno essere meglio comprese dalla dettagliata descrizione che segue, nella quale si fa riferimento alle allegate tavole di disegno che ne rappresentano alcune forme di realizzazione preferite e non limitative, in cui:

la figura 1 è una rappresentazione schematica di una vista assonometrica di una valvola idraulica PICV comprendente un gruppo di regolazione a cartuccia oggetto della presente invenzione;

la figura 2 è una rappresentazione schematica di una vista assonometrica esplosa di una valvola idraulica PICV comprendente gruppo di regolazione a cartuccia oggetto della presente invenzione;

la figura 3 è una rappresentazione schematica di una vista assonometrica esplosa di un gruppo di regolazione a cartuccia per valvola idraulica oggetto della presente invenzione; la figura 4 è una rappresentazione schematica assonometrica rispetto ad un altro punto di osservazione del gruppo di regolazione a cartuccia per valvola idraulica oggetto della presente invenzione;

la figura 5 è una rappresentazione schematica di una vista in pianta della valvola idraulica PICV comprendente gruppo di regolazione a cartuccia oggetto della presente invenzione; la figura 6 è una rappresentazione schematica di una vista in sezione secondo il piano VI di figura 5 della valvola idraulica PICV comprendente gruppo di regolazione a cartuccia oggetto della presente invenzione;

la figura 7 è una rappresentazione schematica di una vista in sezione secondo il piano VII di figura 5 della valvola idraulica PICV comprendente gruppo di regolazione a cartuccia oggetto della presente invenzione;

la figura 8 è una rappresentazione schematica di una vista in pianta del gruppo di regolazione a cartuccia oggetto della presente invenzione;

la figura 9 è una rappresentazione schematica di una vista in sezione secondo il piano IX di figura 8 del gruppo di regolazione a cartuccia oggetto della presente invenzione; la figura 10 è una rappresentazione schematica di un grafico di funzionamento di una valvola idraulica PICV comprendente gruppo di regolazione a cartuccia oggetto della presente invenzione, della regolazione della portata di fluido su diversi intervalli e con diverse risoluzioni in funzione del valore del differenziale di pressione Δp.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Con riferimento a tutte le figure e in particolare alle figure 1, 2, 4, 5 e 6, è mostrata una forma di realizzazione preferita di una valvola 100 idraulica di tipo PICV (Pressure Independent Control Valve), in accordo con la presente invenzione. La valvola 100 comprende un corpo valvola 102 avente un’apertura di ingresso 104, un’apertura di uscita 105 e un’apertura di manovra 106. Nel corpo valvola 102, in particolare nelle valvole di tipo PICV, può essere ricavata un’apertura 108 nella quale può essere disposto un gruppo di bilanciamento o compensazione dinamica della pressione 200, di per sé noto.

Tale gruppo di gruppo di bilanciamento 200 comprendente, generalmente, un elemento tubolare 202 scorrevolmente azionato da una membrana flessibile 204 (ad esempio, di materiale elastomerico) sensibile alla pressione del fluido nell’apertura di ingresso 104 su una sua faccia e alla pressione del fluido in corrispondenza dell’apertura di uscita 105, su una sua faccia opposta in maniera tale da condurre l’elemento tubolare 202 a aumentare o limitare il flusso di fluido nella valvola in funzione del differenziale di pressione�p tra l’apertura di ingresso 104 e l’apertura di uscita 105. Inoltre, il gruppo di bilanciamento 200 comprende tipicamente anche un elemento elastico 206 atto a mantenere l’elemento tubolare 202 in una posizione monostabile (ad esempio, di apertura).

Il corpo valvola 102 comprende tipicamente anche una o più aperture di servizio 110 atte alla manutenzione e il controllo della valvola 100 durante la messa in servizio; dette aperture di servizio 110 sono normalmente chiuse da tappi 110’.

La valvola 100 è provista di una parete interna 112 con un’apertura di passaggio 114 sulla quale opera un gruppo di regolazione a cartuccia 10 e detto gruppo di bilanciamento 200. Normalmente la valvola 100 può anche essere provvista di tradizionali raccordi di collegamento 300 disposti in corrispondenza delle aperture di ingresso e di uscita 104 e 105.

Con riferimento alle figure allegate e, in particolare alle figure 3, 4, 8 e 9 è rappresentato il gruppo di regolazione a cartuccia 10 comprendente un corpo cartuccia 12 di forma generalmente cilindrica all’interno del quale è scorrevolmente disposta un’asta 14. Detto gruppo di regolazione a cartuccia 10 è inserito nel corpo valvola 102 in corrispondenza dell’apertura di manovra 106.

Ad una prima estremità 14’ dell’asta 14, interna alla valvola 100, è stabilizzato un otturatore 16 (per esempio, a piattello) atto a portarsi in scorrimento contro l’apertura di passaggio 114 della valvola 100 in maniera tale da regolare il passaggio di fluido attraverso la stessa, da una quantità massima fino a bloccarlo completamente. Una seconda estremità 14’’ dell’asta 14 è esposta all’esterno del corpo valvola 100 ed è atta a porsi a contatto con un tradizionale attuatore meccanico o elettromeccanico (non raffigurato) destinato alla movimentazione lineare dell’asta 14 in maniera tale da chiudere o aprire l’apertura di passaggio 114 per mezzo dell’otturatore 16.

Detta asta 14 è anche provvista di un ulteriore elemento elastico 18 (ad esempio, una molla elicoidale) coassialmente disposto sull’asta 14 e nel corpo cartuccia 12 in maniera tale da mantenere l’asta 14 con l’otturatore 16 in una posizione monostabile normalmente aperta rispetto all’apertura 114 del corpo 102. Detta asta 14 e detto elemento elastico sono mantenuti in posizione nel corpo cartuccia 12 per mezzo di una prima ghiera 19.

Il gruppo di regolazione a cartuccia 10 (nel seguito, più brevemente, cartuccia 10) comprende inoltre un cannotto 20, sostanzialmente di forma tubolare cilindrica, stabilizzato in corrispondenza di una estremità interna del corpo cartuccia 12.

Con riferimento particolare anche alle figure 6 e 7, detto cannotto 20 è atto a regolare e limitare il passaggio del fluido in uscita dall’apertura di passaggio 114 nel corpo valvola 102 e diretto verso l’apertura di uscita 105 grazie ad almeno una prima apertura sagomata 22 e ad almeno una seconda apertura sagomata 22’ ricavate sulla parete cilindrica esterna 24 dello stesso cannotto 20. La prima apertura 22 è sagomata in modo tale da consentire di regolare la portata massima della valvola all’interno di un primo intervallo di valori di portata di fluido secondo una prima scala. La seconda apertura 22’ è sagomata in modo tale da consentire di regolare la portata massima della valvola all’interno di un secondo intervallo di valori di portata di fluido in accordo con una seconda scala. Nelle figure 6 e 7 l’otturatore si trova in una configurazione di transizione non operativa.

A detta prima scala può essere associata una prima risoluzione e a detta seconda scala può essere associata una distinta seconda risoluzione. Per risoluzione si intende l’intervallo di portata ottenibile in funzione della rotazione del cannotto 20 di un valore angolare prefissato.

Dette prima e seconda apertura 22 e 22’ del cannotto 20 consentono di pre-impostare la portata massima di fluido in uscita dalla valvola per mezzo di una rotazione del cannotto 20 stesso, variando la sezione di passaggio verso l’apertura di uscita 105.

La prima e la seconda apertura 22 e 22’ possono avere una forma aperta sull’estremità libera del cannotto 20 (come mostrato nelle figure) oppure possono essere circoscritte integralmente nella parete cilindrica 24. La prima e la seconda apertura 22 e 22’ sono formate su porzioni della parte cilindrica 24 del cannotto 20 che risultano separate da porzioni piene di detta parete cilindrica 24 in maniera tale da operare selettivamente (cioè, non simultaneamente) nel regolare il flusso di fluido. Preferibilmente, la prima apertura sagomata 22 e la seconda apertura sagomata 22’ sono ricavate su porzioni in posizioni diametralmente opposte della parete cilindrica 24.

Inoltre, dette prima e seconda apertura sagomata 22 e 22’ presentano ciascuna una sezione affacciata ad un meato di passaggio 116 del corpo valvola 102 variabile in funzione della rotazione del cannotto 20. Quando la prima apertura sagomata 22 è affacciata a detto meato di passaggio 116, la seconda apertura 22’ è disposta inattiva, in posizione distale rispetto al meato di passaggio 116 (e viceversa). Ciascuna di dette prima e seconda apertura 22 e 22’ può comprendere, a sua volta, più di un’apertura formata sulla parete cilindrica 24, aventi sezioni uguali o diverse fra loro, atte ad affacciarsi contemporaneamente o in maniera continua sul meato di passaggio 116.

Secondo l’esempio delle figure, la prima apertura 22 è di dimensioni maggiori e la seconda apertura 22’ è di dimensioni minori, in maniera tale da poter pre-impostare due configurazioni operative della valvola 100, fra loro alternative, su due campi di flusso o portata di fluido diversi.

Detto cannotto 20 può essere vantaggiosamente realizzato in materiale plastico, polimerico o termoplastico, metallico o in altri materiali sinterizzati o realizzati con tecniche di produzione additiva. Vantaggiosamente, il cannotto 20 è stabilizzato al corpo cartuccia 12 mediante mezzi di incastro a pressione 25 formati sulla superficie diametrale interna del cannotto e sulla superficie diametrale di estremità della cartuccia 12.

Il cannotto 20 può essere condotto in rotazione insieme al corpo otturatore 12, ma può anche essere condotto in rotazione dal piattello o rondella 55 dell’otturatore 16 solidale all’asta 14 per mezzo di mezzi di collegamento 56 con la stessa asta 14, come ad esempio spianature ricavate sulla prima estremità 14’ dell’asta 14 coniugate con un’apertura a forma non circolare dello stesso piattello o rondella 55, come mostrato in figura 3.

Sempre con riferimento particolare alla figura 3, agendo sull’asta 14, tramite una tradizionale chiave di manovra, in corrispondenza della seconda estremità 14’’ si porta in rotazione l’asta con il piattello 55 che a sua volta conduce in rotazione il cannotto 20 per mezzo di almeno una protrusione 57 coniugata con una rispettiva scanalatura 57’ formata sulla superficie interna del cannotto 20.

Detta cartuccia 10 comprende ulteriormente mezzi di riferimento graduati 30 riportati sulla cartuccia 10 stessa (per esempio, un dischetto) o formati direttamente su di essa. I mezzi di riferimento 30 sono atti a rappresentare graficamente ed esternamente a detta valvola 100 dette prima e seconda scala e disposti sul corpo cartuccia 12.

Detti mezzi di riferimento 30 sono divisi in almeno due parti e comprendono una prima scala graduata 32 corrispondente alle posizioni di apertura della prima apertura sagomata 22 e una seconda scala graduata 33 corrispondente alle posizioni di apertura della seconda apertura sagomata 22’.

La cartuccia 10 può essere mantenuta in maniera fissa o girevole nel corpo valvola 12 per mezzo di una seconda ghiera 118 (figura 2) stabilizzata in corrispondenza dell’apertura di manovra 106. Secondo un’altra forma di realizzazione la cartuccia 10 è solidale con corpo valvola 12.

Con riferimento particolare alla figura 1, nella forma di realizzazione preferita delle figure, la cartuccia 10 è regolabile per mezzo di una chiave di manovra operante sulla seconda estremità 14’’ dell’asta 14 e atta a condurre in rotazione detta asta 14 e quindi il cannotto 20 rispetto al corpo cartuccia 12, in maniera tale da effettuare una pre-regolazione della portata della valvola 100. Effettuata la pre-regolazione, è possibile installare un attuatore (non raffigurato) con azionamento lineare o una testa elettrotermica, disposta in corrispondenza dell’apertura di manovra 106 della valvola 100 e atto a cooperare in collegamento con l’asta 14 della cartuccia 10.

Con riferimento particolare alle figure 6, 7 e 9, in una forma di realizzazione preferita l’asta 14 del gruppo cartuccia 10 può anche comprende un condotto di compensazione 15 (figura 9) che si sviluppata parzialmente lungo l’asse dell’asta 14 stessa e presenta un’apertura 15’ in corrispondenza della prima estremità 14’ e almeno un’ulteriore apertura 15’’ in corrispondenza della superficie diametrale esterna della stessa asta 14. L’ulteriore apertura 15’’, sulla superficie diametrale esterna dell’asta 14, è posta in comunicazione di fluido con una camera 13 ricavata nel corpo cartuccia 12.

Il condotto di compensazione 15 può anche avere una forma curva.

All’interno di detta camera 13 è inserito, per mezzo di foro centrale 52, un pistone 50 solidale con l’asta 14 in maniera da scorrere con la stessa asta all’interno di detta camera 13. Il pistone 50 è stabilizzato all’asta 14 mediante mezzi di fissaggio 54 comprendenti, ad esempio, mezzi ad incastro per deformazione elastica. In particolare, i mezzi di fissaggio 54 comprendono uno o più collarini diametrali formati sulla superficie interna del foro centrale 52 e cooperanti con ulteriori collarini laterali 17 formati sulla superficie laterale esterna dell’asta 14. Il pistone 50 è inoltre impedito alla traslazione assiale in direzione della prima estremità 14’ dall’otturatore 16 stabilizzato in corrispondenza della stessa estremità dell’asta 14. Ad esempio, detto otturatore 16 può essere vantaggiosamente disposto sull’asta 14 con un piattello o rondella 55 atta a portare l’otturatore 16 in battuta sul corpo cartuccia 12.

Il pistone 50 è vantaggiosamente realizzato in materiale plastico, termoplastico, polimerico o termo polimerico, oppure in materiale metallico, in altri materiali sinterizzati o realizzati con tecniche di produzione additiva.

L’apertura 15’’ del condotto di compensazione 15 può comprendere un foro o condotto traversale (ad esempio, radiale) che può essere passante cioè esteso su tutta la sezione dell’asta 14 o esteso parzialmente nell’asta 14 in modo tale da essere comunque in collegamento di fluido sia con il condotto di compensazione 15 che con la camera 13. Il pistone 50 è anche provvisto di elementi di tenuta fluidica 90 (per esempio, guarnizioni a labbro o anelli elastici O-ring in materiale elastomerico) disposti tra la superficie diametrale interna del foro centrale 52 e la superficie diametrale esterna dell’asta 14, e tra la superficie diametrale esterna del pistone 50 e la superficie diametrale interna della camera 13.

In particolare, l’ulteriore apertura 15’’ è posta in comunicazione con una porzione 13’ della camera 13 interposta fra il pistone 50 e la seconda estremità 14’’ dell’asta 14. Più in particolare, tale porzione 13’ della camera 13 su cui si apre l’ulteriore apertura 15’’ è interposta tra il pistone 50 e l’elemento elastico 18. Si noti che la porzione 13’ risulta sempre a tenuta di fluido rispetto all’apertura di passaggio 114.

Detti elementi di tenuta 90 possono essere vantaggiosamente alloggiati in appositi alloggiamenti o recessi anulari formati sulla superficie esterna del pistone 50 e dell’asta 14. La cartuccia 10 può anche essere vantaggiosamente provvista di un elemento di tenuta 95 tale da garantire la tenuta di fluido tra la stessa cartuccia 10 e il corpo valvola 12.

Dalla descrizione della valvola 100 sopra riportata si evince il funzionamento di seguito descritto.

La cartuccia 10 inserita nella valvola 100 della presente descrizione presenta la caratteristica vantaggiosa di un cannotto 16 in grado di consentire alla valvola 100 il funzionamento con diverse scale di portata, dimensionamento diversi o molto diversi l’uno dall’altro. Per esempio, è possibile operare secondo una configurazione per applicazioni ad elevato flusso di fluido e una configurazione a basso flusso di fluido, con la medesima valvola e gli stessi componenti interni.

In maggior dettaglio, l’operatore in fase di installazione può configurare la valvola secondo la configurazione prescelta con il volantino 400 portando in rotazione la cartuccia 10 e il cannotto 20 ad essa solidale. Per esempio, l’operatore seleziona il campo di lavoro relativo ad una configurazione ruotando il volantino 400 e la cartuccia 10 secondo la prima scala graduata 32 con i vari gradi di apertura corrispondenti alle diverse posizioni della prima apertura sagomata 22 affacciato al meato di passaggio 116. In tale configurazione, la seconda apertura sagomata 22’ rimane inattiva in posizione distale rispetto al meato di passaggio. In modo analogo, l’operatore può configurare la valvola 100 ruotando il volantino 400 sulla seconda scala graduata 33, in modo da adoperare con la seconda apertura sagomata 22’ affacciata al meato di passaggio 116.

Varie posizioni della cartuccia 10 riferite a ciascuna della prima e seconda scala graduata 32 e 33 corrispondono a diverse portate selezionate da una minima a una massima associate a due diverse configurazioni operative. Nella e commutazione tra una configurazione e l’altra il cannotto 20 si trova in una posizione intermedia non operativa e ben distinta dalle due configurazioni operative. Per posizione non operativa si intende una posizione in cui la parte cilindrica esterna 24 si trova affacciata al meato di passaggio 116 senza una configurazione di regolazione appartenente alla prima o alla seconda apertura 22, 22', nella quale nessun passaggio di fluido o solo un limitato passaggio di fluido è disponibile. Generalmente, impostando un valore minimo degli intervalli di configurazione su una delle scale graduate 32 e 33, la portata del fluido non è mai completamente impedita.

Con riferimento particolare alla figura 1, 6 e 7, quando è necessario chiudere la valvola 100 attraverso l’otturatore 16. L’attuatore elettromeccanico (non raffigurato) agisce sulla seconda estremità 14’ dell’asta 14 spingendola verso il basso, vincendo la forza dell’ulteriore elemento elastico 18, in maniera tale da portare l’otturatore 16 a contatto con il bordo dell’apertura di passaggio 114, bloccando il passaggio del fluido tra l’apertura d’ingresso 104 e l’apertura d’uscita 105.

Essendo la camera 13 in collegamento di fluido con l’apertura di passaggio 114 per mezzo del condotto di compensazione 15, una pressione P1 del fluido in movimento attraverso e in corrispondenza l’apertura di passaggio 114 è uguale a una pressione P2 nella camera 13, durante la fase di chiusura dell’otturatore 16. Si crea quindi una forza F2 esercitata sulla superficie del pistone 50 affacciata alla camera 13 che si oppone a una forza F1 esercitata dalla pressione P1 del fluido in movimento, compensando la stessa. Ciò rende l’otturatore 16 azionabile attraverso la relativa asta 14 con una forza ridotta dell’attuatore elettromeccanico e generata principalmente dall’ulteriore elemento elastico 18, che rimane generalmente costante all’aumentare della pressione P1.

L’ apertura 15’ del foro di compensazione 15 si trova in posizione prossima alla chiusura dell’otturatore 16 in corrispondenza dell’apertura di passaggio 114, trasferendo nella camera 13 la stessa pressione che si oppone alla chiusura dell’otturatore 16. Questa caratteristica consente una compensazione precisa che tende ad annullare le forze agenti sull’otturatore 16 con una forza di uguale intensità esercitata sulla superficie del pistone 50 affacciata alla camera 13.

Con riferimento particolare al grafico di figura 10, è mostrato un grafico con valori reali della portata di fluido espressa in l/h (litri per ora) in funzione del campo dei valori del differenziale di pressione Δp, espresso in kPa (kilopascal) tra l’apertura di ingresso 104 e l’apertura di uscita 105 della valvola 100. Dai valori espressi si nota come ruotando il cannotto (20) attraverso la prima apertura 22 e la seconda apertura 22’ si possono ottenere due diversi intervalli di regolazione indentificati in figura 10 con i numeri romani I e II rispettivamente a basso flusso I (50-400 l/h) e ad elevato flusso II (200-800 l/h). I livelli numerati da 1 a 4 dei valori impostabili per mezzo delle prima e seconda scala graduate 32, 33 si differenziano oltre che per una diversa portata anche per una diversa risoluzione tra un livello ed altro sui due intervalli. Mentre ad un intervallo I corrisponde una risoluzione di circa 100 l/h, ad u intervallo II corrisponde una risoluzione di circa 200 l/h Come si può rilevare da quanto precede, sono evidenti i vantaggi che la valvola di regolazione e bilanciamento idraulici della portata di un fluido oggetto della presente invenzione consegue.

Il gruppo cartuccia e la relativa valvola idraulica 100 risultano particolarmente vantaggiosi perché consentono di avere una valvola regolabile su due diversi intervalli di portata, che si sovrappongono in parte tra loro o anche completamente separati e di poter bilanciare la portata in un campo di valori di Δp su entrambi gli intervalli.

Ulteriore vantaggio della valvola è quella di impiegare un unico dispositivo o un’unica valvola in un’unica versione per ogni dimensione standardizzata, senza dover necessariamente prevedere due versioni della stessa valvola differenti solo per l’intervallo di pre-regolazione della portata che il cannotto 20 può fare, con un conseguente risparmio dei costi di produzione, di immagazzinaggio e commercializzazione di un unico tipo di valvola a catalogo per dimensione standard dei collegamenti.

La presente invenzione risulta anche particolarmente vantaggiosa perché mette a disposizione dell’utilizzatore una valvola 100 idraulica, con otturatore a piattello di tipo tradizionale, termostatizzabile o con bilanciamento delle pressioni PICV, tale da garantire una migliore risoluzione nella pre-regolazione della portata di fluido, potendo operare tra due intervalli aventi due scale di valori diverse. La valvola 100 secondo la presente invenzione consente infatti di rendere l’impianto idraulico sul quale è installata più versatile e più adattabile ad eventuali espansioni successive che richiedono un aumento delle portate disponibili o, in generale, alla necessità di mutate condizioni, dovute ad esempio ad errori di progettazione o parametri non considerati, senza la necessità di sostituire la valvola 100.

Il gruppo cartuccia e la relativa valvola idraulica 100 oggetto della presente invenzione risultano ulteriormente vantaggiosi nella forma di realizzazione delle figure che prevede la compensazione della forza che agisce sull’otturatore in fase di chiusura, consente l’uso di attuatori più piccoli ed economici e con consumi ridotti rispetto a quelli impiegati secondo la tecnica nota. Si noti che l’utilizzo di un attuatore di dimensioni ridotte risulta conveniente anche da un punto di vista degli ingombri, permettendo l’installazione della valvola in spazi angusti e in cassette. Inoltre, l’impiego di un condotto che si sviluppa internamente all’asta non condiziona la corsa dell’asta stessa. Un vantaggio ulteriore sella struttura descritta è dovuto al fatto che nella camera 13 la pressione di compensazione è esattamente la stessa che agisce sull’otturatore 16 in corrispondenza dell’apertura di passaggio 114 della valvola 100. La pressione del flusso di fluido in corrispondenza di detta apertura di passaggio 114 risulta infatti leggermente minore rispetto alle altre parti della valvola per effetto Venturi. Il collegamento di fluido tra l’apertura di passaggio 114 e la camera 13, attraverso il condotto 15, garantisce un perfetto bilanciamento delle forze dovute alle pressioni sul pistone 50 e una accuratezza nella chiusura, ad esempio, anche mediante retroazione con attuatori elettromeccanici, come ad esempio, teste elettrotermiche

Benché l’invenzione sia stata sopra descritta con particolare riferimento ad alcune forme di realizzazione preferite, date a scopo esemplificativo e non limitativo, numerose modifiche e varianti appariranno evidenti a un tecnico esperto del ramo alla luce della descrizione sopra riportata. La presente invenzione, pertanto, intende abbracciare tutte le modifiche e le varianti che rientrano nello spirito e nell’ambito protettivo delle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di regolazione a cartuccia (10) per valvola idraulica (100), comprendente: - un corpo cartuccia (12); - un’asta (14) scorrevolmente disposta nel corpo cartuccia (12) avente una prima estremità (14’); - un otturatore (16) solidale alla prima estremità di detta asta (14) e, quando detto gruppo di regolazione è montato nella valvola idraulica (100), tale da essere posto in scorrimento contro un’apertura di passaggio (114) della valvola (100) per regolarne il flusso; - un cannotto (20) sostanzialmente cilindrico atto ad essere girevolmente disposto all’interno della valvola per affacciarsi ad un meato di passaggio (116), quando detto gruppo di regolazione è montato nella valvola idraulica (100), e provvisto di almeno una prima apertura (22) ricavata in una parete (24) del cannotto (20) e sagomata in modo tale da consentire di regolare la portata massima della valvola all’interno di un primo intervallo di valori di portata di fluido secondo una prima scala; caratterizzato dal fatto che detto cannotto (20) comprende almeno una seconda apertura (22’) ricavata in detta parete e tale da consentire di regolare la portata massima della valvola all’interno di un secondo intervallo di valori di portata di fluido in accordo con una seconda scala.
2. Il gruppo di regolazione a cartuccia (10) secondo la rivendicazione 1, in cui a detta prima scala è associata prima risoluzione e a detta seconda scala è associata una distinta seconda risoluzione.
3. Il gruppo di regolazione a cartuccia (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detta almeno una prima apertura (22) e detta almeno una seconda apertura (22’) sono ricavate su porzioni in posizioni diametralmente opposte della parete (24).
4. Il gruppo di regolazione a cartuccia (10) secondo la rivendicazione 1, comprendente mezzi di riferimento graduati (30) atti a rappresentare graficamente dette prima e seconda scala.
5. Il gruppo di regolazione a cartuccia (10) secondo la rivendicazione 4, in cui detti mezzi di riferimento (30) sono divisi in almeno due parti e comprendono una prima scala graduata (32) corrispondente alle posizioni di apertura di detta almeno una prima apertura (22) e una seconda scala graduata (33) corrispondente alle posizioni di apertura di detta almeno una seconda apertura (22’).
6. Il gruppo di regolazione a cartuccia (10) secondo la rivendicazione 5, in cui; detta prima e seconda scala graduate sono riportate sul gruppo cartuccia o formate direttamente sullo stesso.
7. Il gruppo di regolazione a cartuccia (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detta almeno una prima apertura (22) e detta almeno una seconda apertura (22’) comprendono ciascuna una molteplicità di aperture formate nella parete (24) del cannotto (20).
8. Il gruppo di regolazione a cartuccia (10) secondo la rivendicazione 1, dove detto cannotto (20) è realizzato in materiale plastico, polimerico o termoplastico, metallico o in altri materiali sinterizzati o realizzati con tecniche di produzione additiva.
9. Il gruppo di regolazione a cartuccia (10) secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre: - un elemento elastico (18) coassialmente disposto sull’asta (14) nel corpo cartuccia (12) in maniera tale da mantenere l’asta (14) con l’otturatore (16) in una posizione monostabile rispetto all’apertura di passaggio (114) della valvola (100); - un elemento a pistone (50) solidale con l’asta (14) e atto a scorrere in una camera (13) di detto corpo cartuccia (12) coassiale a detta asta (14) e interposta fra l’otturatore (16) e una seconda estremità (14’’) dell’asta (14); - un condotto (15) ricavato in detta asta (14) ed avente: una prima apertura (15’) in corrispondenza della prima estremità (14’) dell’asta (14) atta ad essere posta in comunicazione di fluido con l’apertura di passaggio (114) della valvola (100) e almeno una seconda apertura (15’’) in comunicazione di fluido con una porzione della camera (13) disposta fra il pistone (50) e la seconda estremità (14’’), in maniera tale che una pressione in detta porzione della camera (13) sia uguale ad una pressione in corrispondenza dell’apertura di passaggio (114).
10. Gruppo (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detta camera (13) è interposta fra l’otturatore (16) e l’elemento elastico (18) e in cui detta porzione della camera (13) è interposta tra il pistone (50) e l’elemento elastico (18).
11. Gruppo (10) secondo la rivendicazione 1, in cui il condotto (15) comprende un condotto assiale all’asta (14) in comunicazione di fluido con almeno un condotto trasversale all’asta (14) avente detta almeno una seconda apertura (15’’).
12. Una valvola idraulica (100) comprendente un gruppo di regolazione a cartuccia (10) secondo una delle precedenti rivendicazione da 1 a 7.
13. Una valvola idraulica (100) comprendente un gruppo di regolazione a cartuccia (10) secondo una delle precedenti rivendicazione da 1 a 7, dove detta valvola idraulica (100) è una valvola del tipo PICV o Pressure Independent Control Valve.