IT201900015231A1 - Valvola con sensore integrato - Google Patents

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Description

VALVOLA CON SENSORE INTEGRATO
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda una valvola per recipienti destinati a contenere gas compressi o liquefatti aventi pressioni superiori a quella atmosferica, del tipo comprendente un corpo valvola dotato di una filettatura per il fissaggio al recipiente ed un dispositivo per il rilevamento di almeno una grandezza fisica associata al gas contenuto nel recipiente.
Tali recipienti, meglio noti come “bombole”, sono diffusamente utilizzati come contenitori di gas tecnici o medici ad alta pressione, ad esempio ossigeno, aria, gas industriali e per uso domestico.
A tali recipienti sono generalmente associate delle valvole dotate di varie funzioni, ad esempio erogare il gas e controllarne la pressione. Alcune valvole per bombole di gas sono dotate di un indicatore di pressione per permettere di visualizzare il valore di pressione del gas contenuto nella bombola.
Sono inoltre disponibili valvole equipaggiate con dispositivi elettronici che consentono di aggiungere altre funzioni oltre a quella della visualizzazione del valore di pressione del gas contenuto nella bombola, in particolare possono contenere: un sensore di pressione in continua lettura della pressione in bombola, sensori termici per rilevare la temperatura del sistema ed una logica in grado di elaborare questi dati fornendo la possibilità di predire il termine di utilizzo in funzione del consumo attuale, alcuni allarmi legati a combinazioni dei dati giudicate a rischio, etc.
Per monitorare le grandezze fisiche legate al gas contenuto nella bombola è necessario l’impiego di un dispositivo di rilevamento che comprende sensori/trasduttori. Per sensore/trasduttore si intende un dispositivo che trasforma la grandezza fisica in grandezza elettrica (corrente o tensione) compatibile con un sistema di acquisizione e/o automazione.
Attualmente esistono dispositivi di rilevamento esterni alla valvola che comprendono sensori di vario tipo e che prelevano una serie di dati relativi ad esempio a pressione, temperatura e accelerazione.
Sono ad esempio noti sensori di pressione disposti all'interno di un manometro costituito da un corpo scatolare, che viene installato esternamente alla valvola della bombola.
Tali dispositivi esistenti esterni alla valvola incidono in maniera considerevole sul costo del prodotto complessivo e sugli ingombri.
Sarebbe al contrario desiderabile poter realizzare valvole nella quali la presenza di dispositivi aggiuntivi possa non avere tale impatto negativo su ingombri e costi.
I noltre, è avvertita l’esigenza di avere disponibile una valvola che possa essere facilmente abbinabile a diversi tipi di sensori, senza necessità di introdurre complesse modifiche alla struttura della valvola in funzione del tipo di applicazione.
Pertanto, il problema alla base della presente invenzione è quello di mettere a disposizione valvola per un recipiente destinato a contenere gas compressi o liquefatti comprendente un dispositivo di rilevamento adatto alla rilevazione di una grandezza fisica associata al gas contenuto nel recipiente, che sia strutturalmente e funzionalmente concepita per ovviare almeno in parte ad uno o più degli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata.
Ulteriore scopo dell’invenzione è quello di rendere disponibile una valvola dotato di un dispositivo di rilevamento, senza compromettere caratteristiche, prestazioni, funzionalità e interfacce attuali della valvola stessa.
È anche scopo della presente invenzione fornire una valvola che possa essere facilmente equipaggiata con sensori di diversa tipologia, sfruttando un medesimo corpo valvola per molteplici applicazioni.
Questo e altri scopi vengono raggiunti dall’invenzione mediante una valvola con dispositivo di rilevamento realizzata in accordo con le unite rivendicazioni.
In particolare la valvola oggetto dell’invenzione è una valvola per un recipiente destinato a contenere gas compressi o liquefatti, comprendente un corpo valvola dotato di una filettatura adatta al fissaggio al recipiente, e un dispositivo di rilevamento adatto alla rilevazione di una grandezza fisica associata al gas contenuto nel recipiente, in cui il dispositivo di rilevamento comprende una porzione sensore che include almeno un sensore per il rilevamento di detta grandezza fisica, ed in cui il corpo valvola comprende un canale all’interno del quale è interamente disposta la porzione sensore.
La predisposizione di un apposito canale ed il relativo posizionamento della porzione sensore del dispositivo di rilevamento all’interno del corpo valvola permette di avere ingombri ridotti e un costo molto inferiore rispetto alle soluzioni esistenti, in quanto è il corpo valvola stesso a fungere da cassa di contenimento della porzione sensore.
In una forma di realizzazione preferita, il corpo valvola comprende un corpo principale, preferibilmente di forma tubolare, che include un canale principale, e un corpo secondario, preferibilmente anch’esso tubolare, che include un canale secondario. La porzione sensore viene preferibilmente collocata nel canale secondario. Ancora più preferibilmente la porzione sensore viene collocata in prossimità di un’estremità interna del canale secondario del corpo secondario.
In alcune forme di realizzazione il canale del corpo valvola in cui è alloggiata la porzione sensore comprende una protuberanza che si estende all'interno del canale ed interagisce con la porzione sensore. In altre parole è previsto che il corpo valvola diventi parte della catena di misura della porzione sensore, elemento deformabile o involucro contenitivo delle parti essenziali dello stesso.
La protuberanza può costituire, in alcune forme di realizzazione, un elemento deformabile della porzione sensore. In questo caso il gas compresso contenuto nella bombola andrà ad agire sulla protuberanza del canale del corpo valvolare. A tale protuberanza può essere abbinata la porzione sensore del dispositivo di rilevamento, la quale rileverà l’intensità delle grandezze fisiche che agiscono sulla protuberanza.
In altre forme di realizzazione, la protuberanza può costituire un involucro contenitivo della porzione sensore. In questo caso il gas compresso contenuto nella bombola andrà ad agire direttamente sulla porzione sensore del dispositivo di rilevamento. La porzione sensore rileverà l’intensità delle grandezze fisiche che agiscono su di essa. La protuberanza funge da spallamento contro il quale la porzione sensore viene spinta dal gas compresso.
In ulteriori forme di realizzazione è previsto che il dispositivo di rilevamento venga direttamente installato nel corpo valvola, senza modificare la struttura di quest’ultimo. Il dispositivo può essere preferibilmente di tipo standard, purché di forma e dimensioni idonee all’installazione nel corpo valvola.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, il dispositivo di rilevamento è adatto a rendere disponibile il dato rilevato su un display locale e/o direttamente nel web. Il dispositivo di rilevamento può essere collegato ad altri dispositivi per la trasmissione e visualizzazione dei dati, anche successivamente alla messa sul mercato (dispositivo IoT plug-in) .
Il dispositivo di rilevamento alloggiato nel corpo della valvola può disporre, in alcune forme di realizzazione, di una fonte integrata di energia necessaria al suo funzionamento. In altre forme di realizzazione, il dispositivo di rilevamento può essere connesso a sistemi di alimentazione esterni alla valvola.
Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione verranno ulteriormente esposti nella descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di realizzazione illustrati, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:
la figura 1 è una vista prospettica della valvola con dispositivo di rilevamento;
la figura 2 una vista in sezione della valvola con dispositivo di rilevamento secondo una prima forma di realizzazione;
la figura 3 una vista in sezione della valvola con dispositivo di rilevamento secondo una seconda forma di realizzazione;
la figura 4 è una vista in sezione che mostra il canale principale interno al corpo valvola.
Con riferimento a tali figure, con il numero di riferimento 1 è stata indicata una valvola per recipienti destinati a contenere gas compressi o liquefatti, a cui è abbinato un dispositivo di rilevamento 10 secondo l’invenzione. La valvola della presente invenzione potrà trovare collocazione in qualsiasi settore tecnico, come ad esempio, industriale medicale o soluzioni integrate. L’elenco ha comunque carattere puramente esemplificativo e non limitativo.
La tipologia di valvola descritta comprende un corpo valvola 2 e costituisce un esempio preferito di realizzazione, illustrato a titolo indicativo e non limitativo.
In forme di realizzazione preferite, il corpo valvola 2 comprende almeno due corpi, un corpo principale 3 e un corpo secondario 4, che si intersecano fra loro. Preferibilmente, il corpo principale e/o il corpo secondario hanno forma tubolare. Come sarò comunque apprezzato, la soluzione illustrata in figura rappresenta una forma di realizzazione preferita e la forma della valvola nonché dei suoi componenti potrà differire rispetto a quanto rappresentato.
Nel caso illustrato nelle figure, i corpi 3 e 4 sono sostanzialmente perpendicolari e il corpo secondario 4 è di dimensioni inferiori rispetto al corpo principale 3.
Il corpo valvola 2 comprende preferibilmente anche un corpo scatolare 13, ad esempio presentate forma squadrata.
Il corpo principale 3 comprende due estremità: estremità superiore 3a e inferiore 3b. L’estremità inferiore 3b è dotata di filettatura 3f ed è adatta ad essere collegata ad un recipiente (non illustrato) destinato a contenere gas compressi o liquefatti. L’estremità superiore 3a è adatta ad essere collegata ad una manopola di selezione del flusso (non illustrata) , o ad altro dispositivo selettore, che permette all’utente di impostare la portata di flusso di gas desiderato in uscita.
Come si può osservare nella forma di realizzazione illustrata, le due estremità 3a, 3b del corpo principale 3 possono essere sostanzialmente verticali e leggermente disassate, come meglio visibile in figura 4.
Il corpo secondario 4 comprende due estremità: prima estremità 4a e seconda estremità 4b. La prima estremità 4a è adatta preferibilmente ad essere collegata ad un condotto (non illustrato) configurato per portare il gas all’utenza e/o per il caricamento del gas all’interno del recipiente. La seconda estremità 4b è adatta preferibilmente ad essere collegata ad un dispositivo di visualizzazione (non illustrato, ad esempio un manometro analogico) che permette all’utente di visualizzare l’intensità delle grandezze fisiche misurate. In alcune forme di realizzazione, le estremità 4a, 4b sono dotate di filettatura, interna oppure esterna.
Il corpo principale 3 e secondario 4 sono preferibilmente cavi e ciascuno comprende un canale interno, rispettivamente un canale interno principale 5 e secondario 6. Ancora più preferibilmente i canali interni hanno una sezione circolare.
Tali canali possono avere una sezione costante o variabile, a seconda del tipo di valvola. Nel caso illustrato nelle figure, il canale principale 5 è dotato di sezione più larga alle estrem ità e più rastremata nella parte centrale, mentre il canale secondario 6 ha una sezione sostanzialmente costante.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, ciascun canale è dotato di due estremità: il canale principale comprende un’estremità interna superiore 5a e inferiore 5b (meglio visibili in figura 4) ; il canale secondario comprende una prima estremità interna 6a e una seconda estremità interna 6b.
Il canale principale 5 e secondario 6 sono messi in comunicazione da un condotto di comunicazione 7. Quando la valvola 1 viene aperta, il gas contenuto nella bombola entra nel canale principale 5 e poi passa nel canale secondario 6 attraverso il condotto di comunicazione 7.
Preferibilmente, il canale principale 5 segue l’andamento del corpo principale 3 ed è caratterizzato da estremità 5a, 5b a sviluppo sostanzialmente verticale e collegate da un tratto di canale 5c obliquo, come meglio visibile in figura 4.
In un’altra forma di realizzazione non illustrata, il corpo valvola 2 può comprendere un ulteriore elemento, eventualmente anch’esso di forma tubolare, al cui interno è possibile collocare un dispositivo residuale.
Tale dispositivo impedisce il completo svuotamento della bombola da parte dell’utente e serve a mantenere una leggera sovra-pressione all’interno della bombola stessa, in modo da impedire l’ingresso di inquinanti esterni.
Un dispositivo di rilevamento 10 comprende una porzione sensore 1 1 che include almeno un sensore per il rilevamento di una grandezza fisica associata al gas contenuto nel recipiente.
Nella forma di realizzazione mostrata nelle figure, la porzione sensore 1 1 è disposta all’interno del canale secondario 6. La porzione sensore 1 1 è collocata preferibilmente all’interno del canale secondario 6 in prossimità della seconda estremità interna 6b.
I n una forma realizzativa preferita dell’invenzione, il canale secondario 6 comprende una protuberanza 8 che si estende all’interno del canale 6 ed interagisce con la porzione sensore 1 1 . Sarà apprezzato che nel contesto della presente invenzione il term ine protuberanza indica qualunque elemento sporgente dalla parete interna del canale secondario 6. Pertanto, dove non diversamente specificato, la protuberanza 8 potrà avere qualunque forma.
Preferibilmente, la protuberanza 8 viene realizzata, internamente al canale, in prossimità della seconda estrem ità interna 6b del canale secondario 6, all’interno di quest’ultimo.
Nella forma di realizzazione raffigurata in figura 2 la protuberanza 8 costituisce un elemento deformabile della porzione sensore 1 1 . Preferibilmente, in questo caso, la protuberanza 8 ha forma di una parete che chiude interamente il canale secondario 6. Tale parete si sviluppa preferibilmente su un piano perpendicolare all’asse del canale secondario 6.
Il gas compresso contenuto nella bombola andrà ad agire sulla protuberanza 8 del canale secondario 6. A tale protuberanza 8 viene abbinata la porzione sensore 1 1 del dispositivo di rilevamento 10, la quale rileverà l’intensità delle grandezze fisiche che agiscono sulla protuberanza. La porzione sensore 1 1 può essere ad esempio un piastra di rilevamento incollata alla protuberanza 8. In questo modo la porzione sensore 1 1 è in grado di rilevare la deformazione della protuberanza 8. Tale deformazione è proporzionale alla pressione del gas che agisce sulla protuberanza 8. Di conseguenza, la parete che forma la protuberanza dovrà essere dimensionata in maniera tale da potersi deformare in funzione della pressione all’interno della valvola. Nella forma di realizzazione di figura 3, la protuberanza, ora indicata con il numero di riferimento 80, costituisce un elemento di riscontro della porzione sensore 1 10 in grado di impedire traslazioni della porzione sensore 1 10 almeno in una direzione di traslazione all’interno del canale secondario 6. In altre parole, la protuberanza costituisce un involucro contenitivo della porzione sensore, qui indicata con il riferimento 1 10.
In alcune forme di realizzazione, la protuberanza forma un anello che si estende dalla parete interno del canale secondario 6 verso il centro dello stesso.
In questo caso il gas compresso contenuto nella bombola andrà ad agire direttamente sulla porzione sensore 1 10 del dispositivo di rilevamento 10. La porzione sensore 1 10 rileverà l’intensità delle grandezze fisiche che agiscono direttamente su di essa. La protuberanza 80 funge da spallamento contro il quale la porzione sensore 1 10 viene spinta dal gas compresso. La porzione sensore 1 10 può comprendere un corpo deformabile che subisce una deformazione tanto maggiore quanto è alta la pressione del gas.
Il dispositivo di rilevamento 10 può comprendere un connettore 12, 120 adatto alla connessione con dispositivi di elaborazione e trasmissione dei dati misurati.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, il dispositivo di rilevamento 10 è adatto a rendere disponibile il dato su un display locale, come un pannello lcd o uno schermo, e/o su un sito web. Il dispositivo di rilevamento 10 può essere collegato ad altri dispositivi per la trasmissione e visualizzazione dei dati, anche successivamente alla messa sul mercato (dispositivo IoT plug-in) .
Il dispositivo di rilevamento 10 può disporre, in alcune forme di realizzazione, di una fonte integrata di energia necessaria al suo funzionamento. In altre forme di realizzazione, il dispositivo di rilevamento 10 può essere connesso a sistemi di alimentazione esterni alla valvola.
L’invenzione risolve così il problema proposto conseguendo numerosi vantaggi tra cui la possibilità di una semplice integrazione di sensori e dispositivi di rilevamento in generale all’interno di una valvola.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola (1) per un recipiente destinato a contenere gas compressi o liquefatti, comprendente un corpo valvola (2) dotato di una filettatura (3f) adatta al fissaggio a detto recipiente, e un dispositivo di rilevamento (10) adatto alla rilevazione di una grandezza fisica associata al gas contenuto nel recipiente, detto dispositivo di rilevamento (10) comprendente una porzione sensore (11; 110) che include almeno un sensore per il rilevamento di detta grandezza fisica, caratterizzata dal fatto che il corpo valvola (2) comprende un canale (6) all’interno del quale è interamente disposta la porzione sensore (11; 110).
  2. 2. Valvola (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il corpo valvola (2) comprende un corpo principale (3), includente un canale principale (5), e un corpo secondario (4), includente un canale secondario (6), e in cui la porzione sensore (11; 110) è collocata nel canale secondario (6).
  3. 3. Valvola (1) secondo la rivendicazione 2, in cui la porzione sensore (1 1 ; 110) è collocata in prossimità di un’estremità interna (6b) del canale secondario (6) del corpo secondario (4).
  4. 4. Valvola (1) secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui precedente detto corpo principale (3) e/o detto corpo secondario (4) presentano forma tubolare.
  5. 5. Valvola (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il canale secondario (6) comprende una protuberanza (8; 80) che si estende all’interno del canale secondario (6) ed interagisce con la porzione sensore (11; 110).
  6. 6. Valvola (1) secondo la rivendicazione 5, in cui la protuberanza (8) costituisce un elemento deformabile della porzione sensore (1 1).
  7. 7. Valvola (1) secondo la rivendicazione 5, in cui la protuberanza (80) costituisce un elemento di riscontro della porzione sensore (110) in grado di impedire traslazioni della porzione sensore (110) almeno in una direzione di traslazione all’interno del canale secondario (6).
  8. 8. Valvola (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di rilevamento (10) è configurato per rilevare almeno una delle seguenti grandezze fisiche legate al gas contenuto nel recipiente: pressione, temperatura, accelerazione.
  9. 9. Valvola (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di rilevamento (10) comprende un connettore (12; 120) adatto alla connessione con dispositivi di elaborazione e trasmissione dei dati misurati.
  10. 10. Valvola (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il dato misurato dal dispositivo di rilevamento (10) può essere reso disponibile su display locali e/o sul web.
  11. 11. Valvola (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di rilevamento (10) comprende una fonte integrata di energia necessaria al suo funzionamento.
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