IT201900007701A1 - Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento laterale-verticale per l'inserimento della sfera nella valvola. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per TITOLO:

Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento laterale-verticale per l’inserimento della sfera nella valvola.

Descrizione

Stato della tecnica:

Si costruiscono due tipologie di valvole a sfera:

- Valvole a sfera flottante: le tenute tra sfera e corpo sono fisse sul corpo della valvola e la sfera viene spinta sulle tenute dal fluido intercettato dalla sfera chiusa;

- Valvole a sfera guidata: la sfera è guidata e supportata mediante due perni infulcrati sul corpo valvola e le tenute tra sfera e corpo sono mobili nel senso del flusso del fluido e sono spinte contro la sfera da due serie di molle (una serie per ogni tenuta).

La presente richiesta di brevetto, per invenzione industriale, riguarda lintroduzione di alcune particolarità nella geometria del corpo delle valvole a sfera guidata.

Nelle valvole a sfera guidata esistono due principali soluzioni per realizzare l’asse di rotazione della sfera:

1- Valvola con sfera guidata a perni riportati: la sfera viene posizionata nella sua sede con un movimento che ha la stessa direzione del fluido che percorrerà la valvola (movimento laterale, side entry). Una volta posizionata la sfera vengono inseriti i perni

2- Valvola con la sfera guidata a mozzi integrali: i perni per la guida della sfera sono ricavati direttamente sulla sfera (mozzi integrali): in questo caso, attualmente, il posizionamento della sfera nel corpo valvola, avviene prevalentemente in due modi:

2.1- Valvola a sfera guidata a mozzi integrali, posizionamento della sfera con movimento laterale (side entry):

- questo tipo di posizionamento della sfera nel corpo valvola, obbliga a introdurre nella costruzione della valvola, due piastre guida sulle quali sono ricavate le sedi di rotazione per i mozzi presenti sulla sfera.

- Per lunghezze di stelo maggiori del diametro dell’alloggiamento della sfera e nel caso che sul corpo centrale della valvola, non si possa praticare un foro adeguato, diametralmente opposto al foro di passaggio dello stelo, il posizionamento dello stelo di manovra deve avvenire dall’esterno.

- Le superfici cilindriche e piane di passaggio e contenimento dello stelo all’interno del corpo della valvola, durante le loro lavorazioni, sono raggiungibili con gli utensili in modo difficoltoso.

2.2 Valvole a sfera guidata a mozzi integrali, posizionamento con movimento dall'alto (nella direzione dell’asse dello stelo di azionamento, (top entry):

Il corpo di queste valvole è costituito dall’assieme di un corpo valvola inferiore e da un coperchio superiore. Sul corpo valvola inferiore, essenzialmente, sono ricavati gli alloggiamenti per le tenute sulla sfera, la sede inferiore per il centraggio del mozzo della sfera, gli elementi per il montaggio della valvola sulla condotta (Es. Flange). Sul coperchio superiore, essenzialmente, sono presenti la sede superiore per la guida del mozzo della sfera, l’alloggiamento per lo stelo di azionamento della valvola. Lo stelo può essere costruito in un sol pezzo, con battute anti-sfilamento integrali, indipendentemente dalla sua lunghezza.

Le lavorazioni meccaniche delle superfici realizzate sul corpo inferiore, per l’alloggiamento delle le tenute sulla sfera, sono raggiungibili con gli utensili, in modo difficoltoso.

Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento laterale-verticale per l’inserimento della sfera nella valvola, per la quale si richiede il brevetto di invenzione:

Questa valvola ha una geometria che permette di inserire la sfera, a mozzi integrali, nella sua sede, con due movimenti della sfera stessa:

un movimento secondo la direzione del fluido;

un movimento perpendicolare al primo, nella direzione dell’asse di rotazione della sfera.

La geometria di questa valvola permette di realizzare la guida della sfera, direttamente sul corpo della valvola stessa.

Le caratteristiche complete dell’invenzione saranno chiarite nella descrizione dettagliata che segue: la descrizione fa riferimento ai disegni sottoelencati.

Questi disegni rappresentano delle geometrie che permettono di ottenere una Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento laterale-verticale per l’inserimento della sfera nella valvola, per la quale si richiede il brevetto di invenzione e sono disegni esemplificativi e non limitativi.

La Fig.1 rappresenta una vista prospettica di una Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento laterale-verticale (side-up entry) per l’inserimento della sfera nella valvola, la valvola (100) è realizzata con la sfera provvista di due mozzi integrali e con due semi-gusci uguali che, accoppiati, formano il corpo valvola;

La Fig.2.1 rappresenta in vista prospettica la sezione della valvola di Fig.1 ; La Fig.2.2 rappresenta in vista prospettica la sfera avente mozzi integrali con il corpo e la sede per l'inserimento dello stelo, prismatica con perimetro chiuso;

Le Figg.3.1; 3.2; 3.3; 3.4; 3.5 rappresentano varie viste del semi-guscio della Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento lateraleverticale per l’inserimento della sfera nella valvola, rappresentata nella Fig.1. In queste figure si evidenziano le geometrie realizzate sul semiguscio che compone il corpo valvola, geometrie che permettono il montaggio ed il funzionamento della valvola stessa;

Le Figg.4.1; 4.2; 4.3; 4.4; 4.1.1; 4.4.1 rappresentano le fasi di montaggio della valvola di Fig.1.

La Fig.5 rappresenta una vista prospettica della sezione di una Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento laterale-verticale per l'inserimento della sfera nella valvola.

la valvola (200), è realizzata con la sfera provvista di due mozzi integrali e con due semi-gusci disuguali che, accoppiati, formano il corpo valvola. Le Figg.6.1;6.2;6.3;6.4 rappresentano una valvola a due sfere, del tipo Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento lateraleverticale per l'inserimento della sfera nella valvola

La valvola (300) è realizzata con le sfere provviste, ciascuna, di due mozzi integrali. Il corpo valvola è costituito da due semi-gusci uguali, accoppiati ad un corpo centrale.

Descrizione della valvola (100):

Il corpo della valvola (100) di Fig.1 , è costituito da due semi-gusci uguali (2), (3) che, uniti, formano la cavità nella quale è contenuta la sfera.

L’unione dei due semi-gusci (2) e (3) avviene in corrispondenza del piano (2d) Fig. 3.2, passante per il centro della sfera (1) di Fig.2, inclinato rispetto all’asse dello stelo di azionamento della valvola (4).

La sequenza delle operazioni di montaggio prevede che, prima di tutto venga montato lo stelo (4) sul semi-guscio (2) mediante la bussola (15). Il colletto (4b) Fig.2, integrale con il corpo dello stelo e la battuta (2z) Fig.2 sul semi-guscio, garantiscono l’anti-sfilamento dello stelo stesso. Lo stelo viene montato dall’interno di (2): nessun ostacolo limita la lunghezza dello stelo.

Le cavità nei due semi-gusci devono permettere, durante il montaggio della valvola, che:

a semi-gusci aperti, in una prima fase, la sfera possa essere inserita nella cavità portando l’asse del mozzo a coincidere con l’asse dello stelo, con movimento laterale, secondo l’asse (2w) di Fig.3.3;

in una seconda fase, il mozzo della sfera possa essere inserito nella sua sede nel semi-guscio, con movimento verticale. Nel caso del mozzo posizionato verso lo stelo, l’inserimento del mozzo nella bronzina (11) è contemporaneo all’inserimento della parte prismatica dello stelo nella cavità (1d) Fig.2.2 presente sul mozzo.

in una ultima fase, una volta che i semi-gusci siano collegati tra di loro con i piani (2d) Fig.3.2 accoppiati, si formi una unica cavità, prevalentemente sferica, che supporti stabilmente la sfera per il tramite delle bronzine cilindriche (8) e (11) Fig.2 e delle ralle piane (9) e (10) Fig.2.

In maniera esemplificativa e non limitativa, nella Fig:3.4 vengono rappresentate, le geometrie possibili per la cavità nel semi-guscio (2), che permettano i movimenti della sfera (1) nella cavità, come sopra richiesto: la superficie (2a) è un segmento sferico avente il centro corrispondente con il centro della sfera (2a1) Fig.3.3. Questa superficie è delimitata da una superficie piana di appoggio per le ralle (9) o (10) Fig.2, da una superficie cilindrica (2c), da una superficie cilindrica (2g) sede della tenuta (7), dalla superficie (2d) di contatto dei due semi-gusci.

Le superfici (2a), presenti sui due semi-gusci, racchiuderanno la sfera a montaggio ultimato.

La superficie (2b), segmento di una superficie sferica, ha il centro (2b1), Fig.3.3, sull’asse dello stelo (4) e per lo più è delimitata dalla superficie cilindrica (2c), dalla superficie piana (2d), dalla superficie cilindrica (2g) sede della tenuta (7), dalla superficie (2d) di contatto dei due semi-gusci. Questa superficie permette di inserire la sfera nel semi-guscio con i mozzi allineati con l’asse dello stelo (4).

le tenute (6) e (7) sulla sfera (1), durante l’operazione di montaggio della valvola, devono essere arretrate per poter allineare i mozzi della sfera con lo stelo.

Per poter arretrare le tenute (6) e (7), in maniera esemplificativa e non limitativa, sono indicate, sulle tenute, le scanalature (6a) e (7a) che permettono, mediante un apposito estrattore, non indicato, di far arretrare le tenute stesse fino a portare le superfici posteriori di queste tenute (6b) e (7b) rispettivamente, contro il gradino di riscontro (3b) e (2p) presente sui semi-gusci e liberare il passaggio della sfera. Eseguito il montaggio, si sganciano le due tenute e le due serie di molle (13) e (14) riportano le tenute contro la sfera.

La superficie (2c) cilindrica, avente l’asse coincidente con l’asse dello stelo, costituisce lo spazio che permette di muovere la sfera nella direzione dell’asse dello stelo (4), verso l’alto, per inserire il mozzo (1a) della sfera nella bronzina (11) e contemporaneamente praticare l’accoppiamento della sfera (1c) con lo stelo (4a). Questa superficie (2c), presente anche sul semi-guscio (3), permette anche il movimento del semi-guscio (3) verso l’alto per accoppiare la bussola (8) con il mozzo (1b).

Sul corpo (2) o (3), è presente una bugna (2t) di Fig.3.1, in corrispondenza della quale viene realizzata la sede (2I) per lo stelo (4) e la sede (2h) per il mozzo della sfera.

sul corpo (3), Fig.2, la sede prevista per lo stelo, viene chiusa con il tappo (5)

durante il montaggio della valvola (100), Il centraggio tra i due corpi (2) e (3) avviene attraverso i perni della sfera (1);

Le scanalature (2f), di Fig.3.5, sedi delle guarnizioni di tenuta sulle superfici di unione di (2) e (3), hanno una forma adeguata (2f), per permettere l’allontanamento e l’avvicinamento di (2) e (3) tra di loro, nella direzione dell’asse dello stelo (4).

Nelle Figg.4.1 ;4.2;4.3;4.4, sono rappresentate le operazioni da eseguire per il montaggio della sfera, dopo aver stelo nella sua sede come descritto precedentemente:

Prima operazione Fig.4.1.1: allontanamento delle tenute dalla posizione di lavoro sulla sfera: la superficie (6b) della tenuta (6) viene spostata verso la superficie (3b) del semi-guscio (3), la superficie (7b) della tenuta (7) viene spostata verso la superficie (2p) del semi-guscio (2), creando lo spazio per il successivo allineamento dell’asse dei mozzi della sfera all’asse dello stelo.

Seconda operazione Fig.4.1: allineamento dell’asse del foro della sfera con il centro (2b1) delle superfici sferiche (2b) dei due semi-gusci.

Questa operazione è necessaria per portare la sfera nella posizione opportuna per iniziare il movimento laterale. In pratica questo allineamento si ottiene facilmente portando la faccia superiore del mozzo della sfera (1a) a contatto con la faccia inferiore dello stelo (4).

Terza operazione Fig.4.2: allineamento dell’asse dei mozzi con l’asse dello stelo;

Quarta operazione Fig.4.3: inserimento dei mozzi della sfera nelle loro sedi, bronzina (11) e (8), sui semi-gusci e contemporaneo accoppiamento della cavità prismatica (1c) con l’estremità prismatica (4a) dello stelo.

Quinta operazione Fig.4.4, Fig.4.4.1: sgancio delle tenute ed avvicinamento delle tenute alla sfera.

Nelle Figg.1 e 2 i due semi-gusci sono rappresentati, in maniera esemplificativa e non limitativa, uniti con delle viti. Come indicato nella Fig.3.2, la foratura (2n) praticata sulla parte inferiore della flangia di unione dei semi-gusci, è diversa dalla foratura (2m) praticata sulla parte superiore della stessa flangia: la foratura (2n) è costituita da fori maschiati e la foratura (2m) è costituita da fori cilindrici. Questo modo di effettuare la foratura permette di applicare le viti di unione dei due semi-gusci in modo alterno, evitando problemi di interferenza.

Da qui in avanti gli elementi corrispondenti agli elementi della valvola (100) verranno indicati con un nuovo numero, indicando la corrispondenza tra i numeri, omettendo la descrizione dettagliata dei singoli elementi.

Gli elementi uguali verranno indicati con lo stesso numero.

Con riferimento alla Fig.5 viene descritta una seconda versione della Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento lateraleverticale per l’inserimento della sfera nella valvola che sarà indicata con il numero (200)

Descrizione della valvola (2001:

Anche in questo caso questo caso, Fig.5.1 , i due semi-gusci chiamati (16) e (17) corrispondenti rispettivamente ai semi-gusci (2) e (3) vengono montati con la sequenza descritta per la valvola (100). Le differenze, di seguito descritte tra i due semi-gusci, sono esemplificative e non limitative ed altre differenze sono possibili, a seconda dell’uso della valvola. In questo caso il semi-guscio (17) differisce dal semi-guscio (3) per le seguenti geometrie: Sul semi-guscio (17) non è presente il foro che sul semi-guscio (3) permetterebbe il passaggio dello stelo: non è necessario l’utilizzo del tappo (5);

La superficie di contatto del semi-guscio (17) con l’altro semi-guscio è piana e non presenta scanalature. L’alloggiamento delle tenute è ricavato con delle lavorazioni effettuate esclusivamente sulla superficie di contatto del semi-guscio (16) Fig.5.2.

Con riferimento alle Figg.6.1; 6.2; 6.3; 6.4 viene descritta una versione a doppia sfera della Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento laterale-verticale per l’inserimento della sfera nella valvola: questa versione sarà indicata con il numero (300)

Descrizione della valvola (300):

La valvola rappresentata nelle Figg.6.1 ; 6.2; 6.3; 6.4 è una valvola a doppia sfera di tipo compatto ed è stata realizzata mediante due semi-gusci uguali tra di loro (21) corrispondenti al semi-guscio (2) precedentemente descritto, ed un corpo centrale (20) che riporta in modo speculare tra di loro, rispetto ad un piano di simmetria perpendicolare all’asse della valvola, passante per la mezzaria del corpo centrale, le lavorazioni interne descritte per il semiguscio (2).

Questa valvola a doppia sfera rientra nella categoria di Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento laterale-verticale per l'inserimento della sfera nella valvola ed anche in questa valvola le sfere sono guidate direttamente sulla struttura della valvola.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) La Valvola a sfera guidata, caratterizzata da un movimento lateraleverticale per l'inserimento della sfera nella valvola, nelle versioni (100; 200;300) è costituite da: due semi-gusci (2) e (3) eventualmente uguali tra di loro, provvisti di superfici di accoppiamento (2d) passanti per il centro della sfera (1) della valvola ed inclinate rispetto all’asse dello stelo(4) della valvola, provvisti di sedi per l'inserimento delle bronzine (8) e (11) e delle ralle (9) e (10) per la guida dei mozzi della sfera (1) e per il supporto della sfera stessa, provvisti di sedi per l'inserimento delle tenute (6) e (7) del fluido passante attraverso la sfera (1), provvisti di sedi (2I) idonee per il passaggio dello stelo di manovra della sfera e per garantire l’anti-espulsione dello stelo dalla sua sede, provvisti delle sedi per le necessarie le tenute per l’intercettazione del fluido in corrispondenza di tutte le superfici di accoppiamento, provvisti delle superfici interne (2a); (2b); (2c) aventi forma tale da permettere, durante il montaggio, con movimento della sfera (1) laterale parallelo al flusso del fluido, l’allineamento dei mozzi della sfera (1) allo stelo (4) e quindi con movimento della sfera (1) verticale, parallelo all’asse dello stelo (4), l’inserimento dei mozzi della sfera nelle bronzine presenti nelle sedi (2h) e, per il mozzo superiore, il contemporaneo inserimento dell’estremità (4a) dello stelo, nella cavità (1d) presente sul mozzo stesso; una sfera (1) forata per il passaggio del fluido e avente due mozzi (1a) e (1b) integrali con il corpo della sfera stessa e, almeno uno dei mozzi, con la sede prismatica cava (1 d); due elementi, (6) e (7), che garantiscono la tenuta sulla sfera, per effetto della pressione esercitata dalle due serie di molle (13) e (14), provviste, a scopo esemplificativo e non esclusivo, di canalini (6a) e (7a) utili per far arretrare i due elementi (6) e (7) mediante estrattore, non rappresentato nelle figure, portando le superfici (6b) e (7b) rispettivamente a contatto delle superfici dei semi-gusci (3b) e (2p) e creando lo spazio per la sfera, in modo da poter allineare gli assi dei mozzi della sfera all’asse dello stelo di manovra. Uno stelo (4) per la manovra della sfera, avente un colletto di sicurezza anti-sfilamento (4b) integrale con il corpo dello stelo, inseribile dall’interno del semi-guscio, avente una estensione, al di fuori del corpo della sfera, non condizionata dalle dimensioni dei semi-gusci della valvola. Una bussola (2z) che contiene le tenute necessarie ad intercettare le fugh che si produrrebbero tra le superfici di accoppiamento tra stelo e semi guscio. Eventualmente un tappo (5) che chiude il foro di passaggio previsto per lo stelo sul semi-guscio (3). flange di accoppiamento dei semi-gusci (2) (3) unite per mezzo di viti, con doppia foratura: su ogni flangia di unione dei semi-gusci una metà di fori (2m) sono passanti, l’altra metà (2n) sono fori filettati. E’ filettata la metà di fori vicina alle flange delle valvole.
2. 2) La valvola (100) della rivendicazione 1 è caratterizzata per avere: - i due semi-gusci (2) e (3) uguali tra di loro; - il tappo (5) che chiude il foro di passaggio previsto per lo stelo sul semi-guscio (3); - le tenute situate tra le superfici di accoppiamento (2d) dei semi-gusci, a metà tra i due semi-gusci. La profondità totale necessaria per le sedi(2f) delle tenute, è ottenuta realizzando le sedi di uguale profondità sulle due superfici di accoppiamento (2d). Il profilo della sezione di ogni canalino (sede) varia a seconda della forma della sezione della tenuta ed assicura che, nell'avvicinamento delle due superfici (2d) nella direzione dello stelo (4), non vi sia interferenza tra la tenuta e gli spigoli del canalino.
3. 3) La valvola (200) della rivendicazione 1) è caratterizzata per avere: - i due semi-gusci (16) e (17), simili ai semi-gusci (2) e (3) non esattamente uguali tra di loro, in quanto il semi-guscio (17) è privo del foro di passaggio dello stelo (4) e delle sedi (2f) per le guarnizioni tra due piani. Il semi-guscio (16) presenta le sedi per le guarnizioni (18) e (19) necessarie alla tenuta tra I due piani, indicate in mod esemplificativo e non esclusivo con la forma di anelli di tenuta di gomma O-ring. Nella valvola (200) non è presente il tappo (5) in quanto non necessario.
4. 4) La valvola (300), della rivendicazione 1) è caratterizzata per avere due sfere e comprende: - due semi-gusci (21), corrispondenti al guscio (2); - un corpo valvola centrale (20) che riporta in modo speculare tra di loro, rispetto ad un piano di simmetria perpendicolare all’asse della valvola, passante per la mezzaria del corpo centrale stesso, le lavorazioni interne descritte per il semi-guscio (2); - due sfere (1); - due steli (4); -due coppie di tenute (6)e (7); - due serie di molle (13) e (14).