IT202000014983A1 - Sistema valvolare a recupero di energia con valvola a segmento sferico, per la regolazione del flusso di fluido in una condotta - Google Patents

Description

TITOLO

?Sistema valvolare a recupero di energia con valvola a segmento sferico, per la regolazione del flusso di fluido in una condotta?

DESCRIZIONE

Campo di applicazione dell?invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un sistema valvolare a recupero di energia con valvola a segmento sferico, per la regolazione del flusso di fluido in una condotta.

Stato della tecnica

Sono noti dispositivi denominati ?valvole a sfera? (ball valves) che sono utilizzati come dispositivi di intercettazione in condotte, tipicamente in condotte in pressione.

Le valvole a sfera consentono la chiusura selettiva della condotta a cui sono associate, per impedirvi il flusso di un fluido, quale un gas, un liquido o vapore. A questo scopo, le valvole a sfera note comprendono un otturatore di forma sostanzialmente sferica, alloggiato in un?apposita sede dotato di un foro passante di forma sostanzialmente cilindrica.

L?otturatore sferico delle valvole a sfera note pu? essere orientato con il foro passante in direzione coassiale al flusso, permettendo il flusso di fluido attraverso la valvola; l?otturatore sferico pu? essere altres? orientato perpendicolarmente alla direzione coassiale alla condotta. L?otturatore sferico di una valvola a sfera pu? essere selettivamente ruotato, tipicamente di un angolo compreso tra 0? e 90?, mediante un apposito attuatore quale una manopola operabile da un utente.

Le valvole a sfera note consentono una regolazione della portata del fluido in una condotta in cui la valvola ? inserita, mediante una rotazione dell?otturatore di un angolo inferiore a 90?, in modo da occludere solo parte della sezione libera della condotta. In questo modo la portata attraverso la valvola a sfera ? ridotta, pur non essendo impedito completamente il flusso attraverso di essa.

L?efficacia di regolazione di un flusso mediante valvole a sfera di tipo noto ? tuttavia scarsa. La regolazione della portata attraverso la valvola ? inaccurata, ed ? difficile stabilire con precisione la quantit? di gas o liquido che effettivamente attraversa una valvola a sfera parzialmente chiusa. Inoltre una valvola a sfera di tipo noto, quando parzialmente chiusa per regolare il flusso di un fluido, introduce ingenti dissipazioni locali di energia all?interno del fluido stesso. Queste dissipazioni comportano la riduzione della velocit? media del fluido, e pertanto una riduzione della portata, ma tipicamente non rappresentano nessun beneficio energetico per il sistema in cui la valvola a sfera ? inserita.

La domanda di brevetto internazionale WO2013/121375-A1, a nome della stessa richiedente, descrive, con riferimento alla rivendicazione 1, una valvola di regolazione per il flusso di un fluido, comprendente un alloggiamento ed un otturatore sferico comprendente un foro passante, in cui detto otturatore sferico ? inserito in detto alloggiamento ed atto a ruotare al suo interno attorno ad un asse di rotazione, tra una prima posizione in cui detto foro passante ? sostanzialmente coassiale a detta valvola di regolazione per consentire il passaggio di un fluido, ed una seconda posizione in cui detto foro passante ? sostanzialmente trasversale a detta valvola di regolazione per impedire il passaggio di un fluido, caratterizzata dal fatto che detta valvola di regolazione comprende ulteriormente un rotore all?interno di detto foro passante, in cui detto rotore ? atto a ruotare in maniera continua sotto l?azione di un fluido passante attraverso detta valvola di regolazione, ruotando attorno ad un secondo asse di rotazione sostanzialmente coincidente con detto asse di rotazione di detto otturatore sferico.

L?otturatore sferico comprende due parti a segmento sferico diametralmente opposte, ed un foro centrale in cui pu? fluire il fluido in caso di parziale o totale apertura della valvola.

Questa valvola di regolazione nota permette il recupero di parte dell?energia, tramite la presenza del rotore, che le comuni valvole di regolazione dissipano per la regolazione stessa, e consente di risolvere i problemi esposti in detta domanda. Tuttavia rimangono margini di miglioramento per risolvere ulteriori problemi tecnici, in particolare per ampliare le possibilit? di impiego ed estendere il campo di applicazione, migliorando il comportamento e l?efficienza ad esempio nel caso di fluidi comprimibili, ed ulteriormente ridurre i costi di fabbricazione.

Sommario dell?invenzione

Pertanto scopo della presente invenzione ? quello di proporre un sistema valvolare a recupero di energia con valvola a segmento sferico, per la regolazione del flusso di fluido in una condotta, migliorativa rispetto all?arte nota.

Oggetto della presente invenzione ? un sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta, comprendente un otturatore semisferico o pi? genericamente a segmento sferico, ed un rotore conformato sostanzialmente a turbina che permette il recupero di parte dell?energia che le valvole di regolazione di tipo noto dissipano per la regolazione stessa e che andrebbe comunque dissipata e persa.

Preferibilmente l?asse di rotazione dell?otturatore e del rotore sono sovrapposti.

Preferibilmente ? previsto anche un deflettore a monte del sistema valvolare.

A differenza del sistema descritto nella domanda di brevetto internazionale WO2013/121375-A1 su menzionata, secondo la presente invenzione il sistema valvolare non utilizza un otturatore sferico, ma un otturatore semisferico o pi? genericamente a segmento sferico.

Questa differenza porta vantaggi considerevoli, specialmente per una serie di applicazioni in cui ? richiesta una differente curva caratteristica del coefficiente di flusso della valvola di regolazione; inoltre questo tipo di otturatore (semisferico o a segmento di sfera) d? la possibilit? di prevedere a valle dell?otturatore un?espansione del flusso indispensabile per operare con fluidi comprimibili.

L?utilizzo di un otturatore semisferico o pi? genericamente a segmento sferico riduce le coppie di movimentazione dell?otturatore permettendo l?utilizzo di attuatori pi? piccoli ed economici.

Inoltre il sistema valvolare della presente invenzione consente una regolazione accurata della portata di fluido, in particolare anche in condizioni di parziale apertura.

E? oggetto della presente invenzione un sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta, comprendente:

un corpo valvolare atto ad essere inserito in una interruzione di detta condotta, e dotato di un ingresso e di un?uscita per il flusso di un fluido in detta condotta, detto corpo valvolare comprendendo un alloggiamento di forma sostanzialmente a segmento sferico a monte del sistema valvolare rispetto al flusso di fluido dal lato di detto ingresso, ed una parte opposta a detto alloggiamento dal lato di detta uscita,

un otturatore, posto all?interno di detto alloggiamento solamente a monte del sistema valvolare rispetto al flusso di fluido, detto otturatore essendo dotato di asse di rotazione e di contorno esterno a segmento sferico, atto ad aderire al segmento sferico di detto alloggiamento,

mezzi di attuazione atti a ruotare detto otturatore da una prima posizione di completa apertura di detta condotta, ad una seconda posizione di completa chiusura di detta condotta,

un rotore conformato sostanzialmente a turbina, posto all?interno del corpo valvolare e dotato di albero di rotazione sostanzialmente sovrapposto o parallelo all?asse di rotazione dell?otturatore, detto rotore essendo atto ad essere posto in rotazione da detto flusso di fluido .

E? particolare oggetto della presente invenzione un sistema valvolare a recupero di energia con valvola a segmento sferico, per la regolazione del flusso di fluido in una condotta, come meglio descritto nelle rivendicazioni che formano parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti), e con riferimento ai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:

La Figura 1 illustra schematicamente una prima forma di realizzazione del sistema valvolare secondo la presente invenzione, in una sezione laterale;

La Figura 2 rappresenta una prima forma di realizzazione di un rotore del sistema valvolare secondo la presente invenzione, in vista prospettica;

Le Figure 3, 4 e 5 rappresentano schematicamente una sezione laterale, ortogonale a quella della figura 1, della prima forma di realizzazione del sistema valvolare per tre diversi angoli di rotazione dell?otturatore, rispettivamente aperto, semichiuso e chiuso;

La Figure 6, 7 e 8 rappresentano schematicamente una sezione laterale, ortogonale a quella della figura 1, di una seconda forma di realizzazione del sistema valvolare per tre diversi angoli di rotazione dell?otturatore, rispettivamente aperto, semichiuso e chiuso;

Le Figure 9, 10 e 11 rappresentano ulteriori forme di realizzazione del rotore della valvola di regolazione secondo la presente invenzione.

Le Figure 12, 13 e 14 rappresentano ulteriori forme di realizzazione dell?otturatore della valvola di regolazione secondo la presente invenzione.

La Figura 15 rappresenta una ulteriore variante di conformazione della valvola di regolazione secondo la presente invenzione. La Figura 16 rappresenta una ulteriore variante di posizionamento dell?asse di rotazione del rotore della valvola di regolazione secondo la presente invenzione.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione

La Figura 1 illustra una vista schematica di un sistema valvolare 101 secondo la presente invenzione. Il sistema valvolare 101 comprende un corpo valvolare 102 internamento sostanzialmente cavo, e provvisto di un ingresso 103 e di un uscita 104, che consentono il flusso di un fluido in una condotta 105. La valvola 101, in condizioni operative, pu? essere montata su di una opportuna interruzione della condotta 105, ad esempio facente parte di un impianto in pressione.

La valvola 101 comprende componenti che la rendono essenzialmente una valvola del tipo ?a segmento sferico?. Essa comprende infatti un alloggiamento 106 di forma sostanzialmente a segmento sferico all?interno del quale ? alloggiato un otturatore 107 che, azionando la valvola in rotazione, consente la chiusura della valvola 101, per interrompere il passaggio di fluido tra l?ingresso 103 e l?uscita 104, oppure la parziale o totale apertura per consentire il passaggio del fluido.

Come meglio visibile nelle figure 3 - 8, l?otturatore 107 ? di forma sostanzialmente semisferica o pi? genericamente a segmento sferico, e comprende un?apertura passante 108, il cui asse pu? essere ruotato in posizioni diverse.

Per garantire il corretto comportamento del sistema valvolare, la parte semisferica o a segmento sferico 107 dell?otturatore si pone solamente a monte del sistema valvolare rispetto al flusso di fluido. La parte del corpo valvolare comprendente detta uscita (104) a valle del flusso di fluido ? vuota.

La conformazione dell?otturatore 107 presenta un contorno esterno (rispetto alla conformazione dell?alloggiamento 106 del corpo valvolare) a segmento sferico, in modo che nei movimenti di rotazione per apertura e chiusura possa aderire in modo ottimale al bordo interno dell?alloggiamento 106 del corpo valvolare 102. Preferibilmente, il segmento sferico ha una estensione tale da garantire la completa chiusura della condotta (fig.5) e tale da non interferire con il flusso in caso di completa apertura (fig.3).

Il contorno interno dell?otturatore pu? presentare una forma ad esempio lineare, come evidenziato nelle figure 3-8, ma altre forme sono possibili.

Ad esempio, con riferimento alle figure 12-14, l?otturatore pu? avere una forma a segmento sferico anche nel contorno interno: questo permette tra l?altro di aumentare le dimensioni della turbina e dell?efficienza del sistema di recupero di energia.

L?otturatore 107 ? collegato ad un attuatore 109 che comanda la sua rotazione in apertura o chiusura totale o parziale. L?attuatore pu? essere meccanico, per esempio una manopola operabile da un utente, oppure pneumatico o elettromeccanico, e pu? essere fatto ruotare per allineare il foro passante 108 all?asse della valvola 101 (consentendo quindi il passaggio di fluido) ovvero per rendere sostanzialmente trasversale il foro passante 108 all?asse della valvola 101 (impedendo sostanzialmente il passaggio di fluido).

L?accoppiamento tra l?alloggiamento 106 e l?otturatore sferico 107 ? tale da garantire la tenuta del fluido quando l?otturatore ? nella posizione di chiusura, sia il fluido liquido, gas, vapore o altro fluido multifase. Per realizzare tale tenuta si potranno impiegare elementi e tecniche note.

L?otturatore 107 ? quindi atto a ruotare attorno all?asse 110.

Il sistema valvolare 101 comprende ulteriormente un rotore 111 inserito all?interno del foro passante 108 e fissato ad un albero 112 su cui ? atto a girare. L?albero 112 ? coassiale con l?asse 110, o almeno sostanzialmente coassiale o parallelo in altre forme di realizzazione descritte, in maniera tale che sia possibile la rotazione dell?otturatore 107 per la chiusura della valvola 101, senza pregiudicare il funzionamento del rotore 111. Il rotore 111 ? infatti atto a ruotare sotto l?azione del fluido passante nella valvola 101, secondo modalit? che saranno descritte in maggior dettaglio nel seguito.

L?albero 112 presenta un?estremit? che protrude dall?otturatore sferico 107, e nell?esempio non limitativo di Figura 1 anche dal corpo della valvola 101. L?estremit? protrudente dell?albero 112 ? meccanicamente connessa, ovvero direttamente collegata nell?esempio di Figura 1, ad un?utenza 114. L?utenza 114 ? atta ad utilizzare la potenza meccanica fornita dall?albero 112 grazie alla rotazione del rotore 111. In questo esempio, l?attuatore 109 ? posizionato sull?asse 110 sul lato della valvola 101 che ? opposto all?utenza 114.

L?utenza 114 pu? quindi essere un generatore elettrico, od un?utenza meccanica quale per esempio una ventola. L?utenza 114 pu? ulteriormente comprendere innesti o riduzioni di trasmissione di tipo noto, non rappresentati per semplicit?.

La Figura 2 illustra una possibile forma di realizzazione del rotore 111, inserito sull?albero 112. Il rotore 111 ? sostanzialmente conformato a turbina e comprende quattro pale 201 che, sotto l?azione del flusso del fluido transitante attraverso la valvola 101, sono atte a girare e produrre una coppia che trascini l?albero 112 del rotore 111 stesso.

Il rotore 111, in una forma di realizzazione, comprende un foro 202 cavo, passante per l?asse del rotore 111. In questo foro 202, avente sezione preferibilmente a croce, pu? essere inserito l?albero 112, il quale ha preferibilmente un capo incernierato in un incavo 115 (vedi Figura 1) dell?otturatore sferico 107, e l?altro capo uscente dalla valvola 101 e collegato all?utenza 114 gi? descritta.

Per quanto riguarda i materiali di costruzione, si adotteranno i criteri della buona progettazione, impiegando leghe metalliche note usate per le comuni valvole di regolazione, tenendo conto delle pressioni e delle temperature di esercizio, dell?aggressivit? dell?ambiente di lavoro e della corrosivit? del fluido.

Si deve notare che una valvola secondo la presente invenzione pu? essere realizzata mediante la trasformazione di una valvola a sfera di tipo noto, a cui vengano aggiunti componenti quali il rotore 111, l?albero 112 e l?utenza 114 previa opportuna lavorazione meccanica. In particolare, l?esempio di realizzazione del rotore 111 fornito con riferimento alla Figura 2 (ovvero in cui l?albero 112 ? separato dal rotore 111) ? particolarmente vantaggioso per la trasformazione di una valvola a sfera, dal momento che il rotore 111 ? atto ad essere liberamente inserito all?interno del foro passante 108, ed ? quindi possibile inserire in un secondo momento l?albero 112 nell?apposito foro dell?otturatore sferico 107 lungo l?asse 110, collegando cos? il rotore 111 all?albero 112, mediante il foro sagomato 202.

La Figura 3 rappresenta schematicamente una vista laterale in sezione del sistema valvolare 101, in condizioni di esercizio. L?otturatore 107 ? qui rappresentato in configurazione completamente aperta, in cui l?asse del foro passante 108 ? coassiale all?asse della valvola 101, consentendo il passaggio del fluido.

Sotto l?azione del fluido passante (schematizzato in figura, qui e nel seguito, come linee di flusso parziali) il rotore 111 ruota mettendo in rotazione l?albero 112.

La Figura 4 rappresenta schematicamente una vista laterale in sezione del sistema valvolare 101 in configurazione parzialmente aperta, in cui l?asse del foro passante 108 ? ruotato rispetto all?asse del sistema valvolare 101 in seguito ad una rotazione dell?otturatore 107, consentendo ancora il passaggio del fluido ma con una portata inferiore. Infatti il bordo 401 dell?otturatore 107 incide sul flusso di fluido, introducendo una perdita di carico che riduce la portata di fluido.

Tuttavia, sotto l?azione del fluido passante, il rotore 111 continua a ruotare. Anche a valvola parzialmente chiusa, pertanto, ? possibile il recupero di potenza grazie alla coppia fornita dall?albero 112. Inoltre regolando la coppia resistente del rotore 111, ? possibile migliorare ulteriormente la regolazione del flusso del fluido.

Preferibilmente, le pale del rotore 111 sono ricurve verso la direzione di ingresso del flusso di fluido, cos? da migliorare l?efficienza del rotore e facilitare la fase di avvio del rotore stesso. Inoltre preferibilmente le pale del rotore 111 sono di dimensioni tali da occupare, per almeno alcune posizioni di rotazione del rotore 111 all?interno del foro passante 108, sostanzialmente l?intera sezione libera del foro 108 stesso, senza interferire con la movimentazione dell?otturatore.

La Figura 5 rappresenta schematicamente una vista laterale in sezione del sistema valvolare in configurazione chiusa, in cui l?asse del foro passante 108 ? ruotato di 90? rispetto all?asse della valvola 101 in seguito ad una rotazione dell?otturatore 107, impedendo sostanzialmente il passaggio del fluido attraverso la valvola. Non essendo possibile il flusso di fluido attorno al rotore 111, esso rimane fermo e non viene generata potenza. In questa configurazione, la valvola 101 consente la chiusura della condotta 105, svolgendo efficacemente il compito in modo paragonabile alle valvole a sfera di arte nota. In questo senso, la presenza del rotore 111 non peggiora minimamente gli ingombri e le performance della valvola 101. Si vede che il segmento sferico dell?otturatore 107 si trova in posizione anteriore del corpo valvola rispetto alla direzione del flusso del fluido.

L?otturatore 107 ? posizionato in modo da riempire una sola delle due parti laterali del corpo valvolare 102, mentre l?altra parte laterale 102? ? vuota. Quindi quest?ultima pu? essere realizzata in diversi modi in base a particolari esigenze, ad esempio come descritto in riferimento alle figure 6-8. Parti uguali a quelle descritte in riferimento alle figure 3-5 non sono qui ulteriormente trattate.

Secondo questa variante, avendo l?otturatore solo un seggio di regolazione del flusso, si pu? modificare la conformazione della parte libera del corpo valvolare in modo da determinare il migliore CV (flow coefficient) della valvola, e renderla utilizzabile in condizioni diverse.

Questa parte libera 603 ? qui conformata genericamente in modo lineare con pendenza uniforme atta a raccordarsi con il corpo valvolare a valle che ha la stessa dimensione della tubazione sia a valle che a monte della corpo valvolare. Questa condizione pu? essere utile in caso di applicazioni con fluidi incomprimibili che non tendono ad espandersi con la riduzione della pressione. In caso di fluidi comprimibili, a valle dell?otturatore, in corrispondenza e a valle della turbina si verifica l?espansione del fluido; in questi casi la particolare conformazione della valvola consente di espandere facilmente la parte terminale del corpo valvola e consentire l?espansione del fluido per contenere l?incremento di velocit? e di collegare il corpo valvolare a valle con una tubazione 105? di dimensioni maggiori della condotta 105 di monte, si veda la figura 15.

In questa configurazione, cade la necessit? di mantenere concentrici/sullo stesso asse di rotazione il sistema di attuazione dell?otturatore e l?asse di rotazione della turbina. Quest?ultimo (indicato con 112?) pu? essere quindi opportunamente spostato verso valle e decentrato per consentire di ottimizzare le dimensioni e la posizione della turbina (si veda la figura 16).

Quindi in termini generali l?altra parte laterale del corpo valvolare, opposta alla parte comprendente l?otturatore, comprende una parte vuota in corrispondenza di detta uscita 104, ed una parte a sviluppo a segmento sferico 102? oppure lineare (603) di raccordo nella interruzione di condotta.

Secondo ulteriori varianti realizzative, ? presente un deflettore 602 posizionato in corrispondenza dell?ingresso del corpo valvolare 102, ovvero a monte del rotore 111 rispetto alla direzione del flusso di fluido.

Il deflettore 602 consente di migliorare l?efficienza del rotore 111, indirizzando il flusso di fluido verso le pale superiori del rotore 112 che saranno quindi sottoposte ad una maggior spinta.

Il deflettore 602 pu? essere una semplice piastra ancorata e saldata ad un supporto, o avere forme pi? aero-fluidodinamicamente efficienti, al fine di evitare distacchi di vena.

Preferibilmente, il deflettore 602 si trova in una posizione tale da essere asimmetricamente disposto rispetto all?asse di rotazione del rotore 111, ovvero in una porzione asimmetrica sulla sezione del corpo valvolare 102 rispetto all?albero 112, preferibilmente nella parte di apertura dell?otturatore 107.

Il deflettore 602 inoltre consente un pi? facile innesco della rotazione del rotore 111 durante i transitori di apertura della valvola, indirizzando asimmetricamente il fluido su di una pala del rotore 111, facilitandone lo spunto.

Il deflettore 602 contribuisce ad evitare dissipazioni concentrate sul bordo 401 dell?otturatore 107 che incide sul flusso di fluido. In questo modo, controllando in maniera pi? efficace le perdite di carico che riducono la portata di fluido attraverso la valvola, ? possibile migliorare ulteriormente la regolazione del flusso di fluido.

Un sistema valvolare secondo la presente invenzione pu? comprendere un rotore realizzato secondo diverse soluzioni costruttive ed in forme diverse, dipendenti sostanzialmente dal tipo di impiego della valvola stessa.

Primariamente, la forma di realizzazione del rotore dipender? dalla tipologia di fluido per la quale la valvola ? ottimizzata, sia che si tratti di gas, liquidi, vapore o di altro fluido multifase.

Tale diversificazione ? legata anche alla specifica tipologia di liquido, variando per esempio con la viscosit? o densit? del liquido stesso. Per esempio, per lavorare con petrolio anzich? con acqua, si richiederanno caratteristiche diverse della valvola, come un maggior coefficiente di flusso della valvola, per privilegiare una maggiore portata, oppure le pale del rotore dovranno essere atte ad auto-pulirsi.

La Figura 9 rappresenta un?ulteriore forma di realizzazione di un rotore 901 utilizzabile in una valvola di regolazione secondo la presente invenzione. Il rotore 901, in questa variante, comprende quattro pale che, sotto l?azione del flusso del fluido transitante attraverso la valvola, sono atte a girare e produrre una coppia che trascini l?albero 112.

Il rotore 901 comprende una pluralit? di fori 902, che aumentano il coefficiente di flusso grazie ad una superficie di passaggio maggiore, anche se a discapito dell?efficienza della turbina.

I fori 902 sono preferibilmente inseriti in prossimit? dell?asse di rotazione del rotore 902, in modo che le parti pi? esterne delle pale, che hanno quindi pi? braccio, continuino a lavorare producendo una maggior potenza.

? possibile concepire ulteriori varianti del rotore, differenti essenzialmente nel numero di pale.

La Figura 10 illustra schematicamente una valvola 101b comprendente un rotore 111b comprendente tre pale, adatto preferibilmente all?impiego con liquidi molto viscosi.

La Figura 11 illustra schematicamente una valvola 101c comprendente un rotore 111c comprendente dieci pale, adatto preferibilmente all?impiego con gas.

In una forma di realizzazione preferita, come sopra detto, le pale del rotore sono ricurve verso la direzione di ingresso del flusso di fluido, cos? da migliorare l?efficienza del rotore, e facilitare la fase di avvio del rotore stesso. Le pale, altres?, potrebbero essere piane, per esempio qualora l?economia di realizzazione del rotore giustifichi questa scelta.

Un sistema valvolare secondo la presente invenzione consente quindi di recuperare almeno una parte dell?energia dissipata dal fluido che lo attraversa; allo stesso tempo mantenere pressoch? inalterata la capacit? di regolazione propria di questa tipologia di valvole. L?energia recuperata sar? funzione delle condizioni fluidodinamiche in cui si trover? ad operare la valvola, dell?apertura della valvola, ovvero dell?angolo di rotazione dell?otturatore della valvola stessa, ed inoltre del rendimento della turbina che dipender? dalla forma della stessa.

Un sistema valvolare secondo la presente invenzione consente inoltre di sfruttare il la turbina in maniera efficace, per la maggior parte degli angoli di apertura dell?otturatore per i quali sia consentito il passaggio di fluido attraverso la valvola stessa.

Inoltre, contrariamente al caso della domanda di brevetto internazionale WO2013/121375-A1 su menzionata, in questo caso, anche se per situazioni in cui sia pi? efficiente posizionare l?asse di rotazione del rotore non coincidente con l?asse di rotazione dell?otturatore, l?introduzione del rotore non richiede modifiche sostanziali della struttura o del principio di funzionamento della valvola a segmento sferico, e consente al contempo di realizzare un dispositivo di facile costruzione e di dimensioni compatte.

Preferibilmente, il rotore comprende un albero ed una pluralit? di pale sostanzialmente trasversali al flusso del fluido e fissate all?albero stesso. In questo modo si realizza un rotore avente alta efficienza e di semplice costruzione.

Preferibilmente, le pale sono di dimensioni tali da occupare, per alcune posizioni di rotazione del rotore, sostanzialmente l?intera sezione libera a del corpo valvola a valle dell?otturatore a segmento sferico.

Preferibilmente, le pale comprendono fori sulla propria superficie, per diminuire le dissipazioni che intercorrono nel fluido a cavallo del rotore, e migliorare l?accuratezza di regolazione del flusso.

Preferibilmente la valvola di regolazione comprende un elemento deflettore posizionato a monte di detto rotore, atto ad interagire fluidodinamicamente con il flusso di fluido, per migliorare l?efficienza del rotore e facilitarne l?avvio in rotazione.

Preferibilmente, l?elemento deflettore ? posizionato asimmetricamente sulla valvola, in corrispondenza di una sezione individuata dall?asse di rotazione della valvola.

Preferibilmente, la valvola ? associabile ad un?utenza meccanica o ad un generatore elettrico per trasformare la rotazione del rotore in energia sfruttabile. In questo modo la valvola consente di avere a disposizione una fonte di energia, meccanica o elettrica, anche in luoghi remoti o di difficile accesso, o comunque di disporre di energia elettrica in luoghi in cui cablaggi elettrici di rete non siano disponibili.

Sono possibili ulteriori varianti realizzative agli esempi non limitativi su descritti, senza per altro uscire dall?ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo.

Ad esempio, ? possibile concepire le pi? svariate forme di realizzazione per il rotore, a seconda che il sistema valvolare lavori prevalentemente a massima apertura o ad apertura parzializzata, con fluidi comprimibili o incomprimibili; ? possibile poi ottimizzare la forma e realizzazione dei vari elementi della valvola (diametro del foro nell?otturatore, diametri di ingresso e uscita del corpo valvola, dimensioni e forma del corpo valvola stesso, etc.) in base alle condizioni di utilizzo prevalenti della valvola stessa.

? inoltre possibile prevedere che l?attuatore 109 sia posizionato sul medesimo lato della valvola 101 su cui si trova l?utenza 114; questa forma di realizzazione, pur presentando complicazioni costruttive (per esempio, l?attuatore potrebbe richiedere un foro passante per l?albero 112), potrebbe essere utilizzata qualora fosse suggerita da considerazioni sugli ingombri della valvola stessa.

Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall?ambito di protezione della presente invenzione.

Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo ? in grado di realizzare l?oggetto dell?invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI

1. Sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta, comprendente:

un corpo valvolare (102) atto ad essere inserito in una interruzione di detta condotta, e dotato di un ingresso (103) e di un?uscita (104) per il flusso di un fluido in detta condotta, detto corpo valvolare comprendendo un alloggiamento (106) di forma sostanzialmente a segmento sferico a monte del sistema valvolare rispetto al flusso di fluido dal lato di detto ingresso, ed una parte opposta (102?) a detto alloggiamento dal lato di detta uscita, un otturatore (107), posto all?interno di detto alloggiamento solamente a monte del sistema valvolare rispetto al flusso di fluido, detto otturatore essendo dotato di asse di rotazione (110) e di contorno esterno a segmento sferico, atto ad aderire al segmento sferico di detto alloggiamento,

mezzi di attuazione (109) atti a ruotare detto otturatore da una prima posizione di completa apertura di detta condotta, ad una seconda posizione di completa chiusura di detta condotta,

un rotore conformato sostanzialmente a turbina (111), posto all?interno del corpo valvolare e dotato di albero di rotazione (112) sostanzialmente sovrapposto o parallelo all?asse di rotazione dell?otturatore, detto rotore essendo atto ad essere posto in rotazione da detto flusso di fluido .

2. Sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta come nella rivendicazione 1, in cui detto otturatore ? dotato di contorno interno al corpo valvolare a forma lineare, oppure a segmento sferico.

3. Sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta come nella rivendicazione 1, in cui detto albero di rotazione (112) del rotore (111) fuoriesce da detto corpo valvolare (102) ed ? atto ad essere connesso ad un?utenza (114) di utilizzazione dell?energia di rotazione del rotore.

4. Sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta come nella rivendicazione 1, in cui detto rotore (111) comprende una pluralit? di pale (201) sostanzialmente trasversali ad un flusso di detto fluido passante e fissate a detto albero (112),

5. Sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta come nella rivendicazione 4, in cui dette pale (201) sono ricurve verso detto lato di ingresso di fluido.

6. Sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, ulteriormente comprendente un elemento deflettore (602) posizionato a monte di detto rotore (111) ed atto ad interagire fluidodinamicamente con un flusso di detto fluido.

7. Sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta come nella rivendicazione 6, in cui detto elemento deflettore (602) ? posizionato asimmetricamente rispetto a detto albero di rotazione (112).

8. Sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui detto asse di rotazione (110) ? sostanzialmente trasversale a detto flusso di fluido attraverso detta valvola (101, 601).

9. Sistema valvolare per la regolazione del flusso di fluido in una condotta come nella rivendicazione 1, in cui detta parte opposta (102?) del corpo valvolare comprende una parte vuota in corrispondenza di detta uscita, ed una parte a sviluppo a segmento sferico oppure lineare (603) di raccordo di detta interruzione di condotta.