IT202100012794A1 - Regolatore di pressione per un liquido con flusso deviato - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Campo di applicazione
[0001] La presente invenzione ? generalmente applicabile al settore tecnico degli impianti di irrigazione per usi agricoli ed industriali ed ha particolarmente per oggetto un regolatore di pressione per un liquido, particolarmente adatto ad essere installato negli impianti di irrigazione o similari.
Stato della tecnica
[0002] Sono noti impianti di irrigazione agricoli e/o industriali che comprendono una linea di alimentazione di un liquido collegata ad una pluralit? di dispositivi diffusori atti a distribuire un getto di tale liquido su una zona di terreno da irrigare o raffreddare.
[0003] Un?esigenza di tali noti impianti ? quella di distribuire una quantit? sostanzialmente costante di liquido su una determinata porzione di terreno in modo da irrigarla o raffreddarla in maniera approssimativamente uniforme.
[0004] I dispositivi diffusori possono essere fissi cos? da distribuire il liquido sempre sulla stessa porzione di terreno, oppure possono essere mobili rispetto al condotto di alimentazione in maniera da spazzolare a velocit? sostanzialmente costante una determinata superficie coltivata.
[0005] Nella quasi totalit? dei diffusori utilizzati negli impianti di irrigazione ? possibile selezionare l?ugello di uscita del getto in maniera da adattare la distribuzione del liquido secondo le esigenze del terreno o della coltivazione.
[0006] Tuttavia, per ottenere una distribuzione uniforme del liquido ? necessario mantenere pressoch? costante la pressione di uscita del getto, indipendentemente dall?ugello montato sul diffusore.
[0007] A tal fine, a monte dell?ugello viene normalmente installato un regolatore di pressione collegato alla linea di alimentazione alla cui uscita il liquido presenta un valore di pressione relativamente costante stabilita dall?utilizzatore o dalla linea di alimentazione.
[0008] Un tipico regolatore presenta un involucro avente al suo interno una sede valvolare stazionaria ed un elemento valvolare tubolare mobile il quale presenta un bordo di ingresso atto ad interagire con la sede valvolare per definire una luce di regolazione della pressione.
[0009] L?elemento valvolare ? provvisto di una membrana anulare che definisce con l?involucro una camera di regolazione del liquido per spostare l?elemento valvolare e variare la luce di regolazione in funzione della pressione del liquido, in modo da mantenere tale pressione sostanzialmente costante.
[0010] Da US 7,048,001 ? noto un dispositivo regolatore di pressione del tipo sopra descritto. L?asse della sede valvola e quello delle aperture di ingresso e uscita sono inclinati tra loro per ridurre il rischio che l?erba o altri materiali blocchino il movimento dell?otturatore causando improvvise cadute di pressione. Inoltre, la sede valvola ? unita all?involucro mediante un solo puntone per ridurre la resistenza allo scorrimento del liquido.
[0011] Da US 10,386,867 a nome dello stesso richiedente? ? noto un dispositivo regolatore di pressione, anch?esso del tipo sopra descritto, nel quale il flusso di liquido in uscita presenta una pressione pressoch? costante in tutte le condizioni di funzionamento.
[0012] In questo regolatore l?asse della sede valvola ? sfalsato ma parallelo a quello dell?otturatore ed a quello dei raccordi di estremit? dell?involucro.
[0013] Inoltre, la sede valvola ? unita all?involucro mediante una coppia di puntoni, rendendo la sede pi? robusta e resistente alle variazioni di pressione agenti sul regolatore. Questa configurazione migliora le condizioni di flusso del liquido lungo le pareti dell?involucro e riduce il rischio di trattenere impurit? presenti nel liquido. Tuttavia, gli sfalsamenti trasversali di tutte le componenti della struttura costituiscono ostacoli allo scorrimento del liquido.
[0014] Un problema presente in tutti questi noti regolatori ? costituito dalla presenza di ostacoli lungo il cammino del liquido, essenzialmente costituiti dal corpo valvola che si estende a sbalzo nella camera di raccolta del liquido a valle del raccordo di entrata. Ci? provoca resistenze e perdite fluodinamiche, con il risultato di diminuire l?efficacia del regolatore e del circuito idraulico nel suo insieme.
Problema Tecnico
[0015] Alla luce dello stato della tecnica noto il problema tecnico sotteso dall?invenzione pu? essere considerato quello di ridurre le resistenze fluidodinamiche all?interno del regolatore.
Presentazione dell?invenzione
[0016] Scopo del presente trovato ? quello di risolvere il citato problema tecnico superando gli inconvenienti sopra lamentati e realizzando un regolatore di pressione con caratteristiche di elevata efficienza e relativa economicit?.
[0017] Uno scopo particolare del presente trovato ? quello di mettere a disposizione un regolatore di pressione che riduca gli attriti all?interno del regolatore.
[0018] Uno scopo particolare del presente trovato ? quello di mettere a disposizione un regolatore di pressione che favorisca l?attraversamento della sua cavit? interna a monte e a valle dell?elemento valvolare.
[0019] Gli scopi sopra accennati, nonch? altri che appariranno pi? chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un dispositivo regolatore di pressione per un liquido in accordo con la rivendicazione 1, il quale comprende un involucro definente un asse longitudinale ed avente una porzione di ingresso ed una porzione di uscita, un elemento valvolare sostanzialmente tubolare alloggiato scorrevolmente all?interno di detto involucro ed avente un passaggio assiale longitudinale ed un?estremit? a monte con un bordo di ingresso del liquido, un corpo valvola fissato all?interno della porzione di ingresso con una sede configurata per interagire con il bordo di ingresso dell?elemento valvolare e formare con lo stesso una luce di ampiezza variabile, in cui la porzione di ingresso dell?involucro comprende un raccordo di entrata per il collegamento ad una linea di alimentazione del liquido ed una camera di raccolta immediatamente a valle del raccordo di entrata, il corpo valvola comprendendo un elemento a sbalzo che si estende trasversalmente dalla parete interna della camera di raccolta, tra il raccordo di entrata ed il bordo di ingresso essendo posti in successione primi e secondi mezzi di deviazione atti a favorire il convogliamento del flusso verso la luce ed il passaggio longitudinale dell?elemento valvolare [0020] In una forma di realizzazione, i primi mezzi di deviazione comprendendo una coppia di puntoni per rinforzare il collegamento di detto elemento a sbalzo alla parete interna di detta camera.
[0021] In una forma di realizzazione, i secondi mezzi di deviazione comprendono una pluralit? di scivoli deviatori disposti perifericamente a detto elemento a sbalzo ed orientati verso il centro di detta camera per convogliare il liquido verso detta luce e conferire al flusso un movimento rotatorio a vortice.
[0022] Grazie a tali mezzi di deviazione, il flusso del liquido che viene diretto verso la luce e verso il passaggio assiale dell?elemento valvolare viene migliorato riducendo la resistenza fluidodinamica e l?attraversamento del regolatore.
[0023] Forme vantaggiose di realizzazione del trovato sono ottenute in accordo con le rivendicazioni dipendenti.
Breve descrizione dei disegni
[0024] Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un regolatore di pressione per un liquido secondo il trovato, illustrato a titolo di esempio non limitativo con l?aiuto delle seguenti tavole di disegno in cui:
la FIG. 1 ? una vista prospettica di un regolatore di pressione secondo il trovato;
la FIG. 2 ? una vista laterale del regolatore di Fig. 1 parzialmente sezione secondo un piano diametrale assiale;
le FIGG. 3 e 4 sono viste prospettiche parzialmente sezionate del regolatore di Fig. 1;
la FIG. 5 ? una vista laterale del regolatore di Fig. 3;
la FIG. 6 ? una vista dall?alto del regolatore di Fig. 4;
le FIGG. 7, 8 e 9 sono viste laterali del regolatore di Fig. 6 secondo tre differenti piani diametrali;
la FIG. 10 ? una vista prospettica esplosa del regolatore di Fig.1; le FIGG. 11, 12 e 13 sono rispettivamente una vista prospettica, laterale e dall?alto di un particolare del regolatore di Fig.10;
la FIG. 14 ? un grafico della pressione di ingresso Pinlet e della pressione di uscita Poutlet di un regolatore dello stato della tecnica e di un regolatore secondo l?invenzione.
Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito [0025] Con particolare riferimento alle figure citate, ? illustrato un regolatore di pressione di un liquido, indicato globalmente con il numero di riferimento 1.
[0026] A titolo di esempio non limitativo, il regolatore 1 potr? essere installato in impianti di irrigazione per la distribuzione di un liquido, ad esempio acqua, su una zona predeterminata da irrigare o raffreddare, non illustrata nei disegni.
[0027] Nel seguito con il termine ?a monte? si intender? una posizione arretrata rispetto alla direzione del flusso del liquido che attraversa il regolatore e con il termine ?a valle? una posizione avanzata rispetto alla direzione del flusso che attraversa il regolatore.
[0028] Il dispositivo di regolazione 1 potr? essere installato a monte di uno o pi? irrigatori provvisti di ugelli, non illustrati nelle figure, per mantenere sostanzialmente costante la pressione del getto di liquido erogato, in modo pressoch? indipendente dalle dimensioni degli ugelli di erogazione montati sugli irrigatori.
[0029] Come illustrato nelle FIGG. 1 e 2, il dispositivo regolatore di pressione 1 secondo il trovato comprende generalmente un involucro 2 definente un asse longitudinale L ed avente una porzione di ingresso 3 ed una porzione di uscita 4 del liquido, con rispettivi raccordi di ingresso 5 e di uscita 6 internamente filettati per il collegamento ad una linea di alimentazione del liquido e ad un irrigatore, entrambi non illustrati nei disegni, nei quali la direzione del flusso ? indicata rispettivamente con frecce IN e OUT.
[0030] Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure, l?involucro 2 ? cavo e definisce un vano interno 7 che si estende tra il raccordo di ingresso 5 e il raccordo di uscita 6.
[0031] Le porzioni di estremit? 3, 4 possono avere forma leggermente svasata con rispettive flange di collegamento 8, 9 provviste di fori 10 per il collegamento amovibile, ad esempio mediante viti 11.
[0032] Come chiaramente visibile nella FIG. 2, all?interno del vano 7 dell?involucro 2 ? presente un corpo valvola 12 stazionario avente una superficie 13 curva ed inclinata nella direzione di uscita ed una superficie opposta sostanzialmente piana e perpendicolare all?asse longitudinale L definente una sede valvola 14.
[0033] Nel vano 7 ? alloggiato un elemento valvolare 15 di forma tubolare con un passaggio centrale 16 e con possibilit? di scorrimento bidirezionale lungo l?asse L.
[0034] L?elemento valvolare 15 presenta un?estremit? a monte 17 con un bordo di ingresso 18 del liquido ed un?estremit? a valle 19 con un bordo di uscita 20 dal quale il liquido esce dopo aver attraversato il passaggio centrale 16.
[0035] La sede 14 del corpo valvola 12 ? configurata per interagire con il bordo di ingresso 18 dell?elemento valvolare 15 e definire con quest?ultimo una luce 21 per il passaggio del liquido in relazione al flusso richiesto dall?ugello o distributore a valle del regolatore.
[0036] Verso la sua estremit? a valle 19, l?elemento valvolare 15 presenta una flangia 22 avente una scanalatura anulare 23 rivolta verso il raccordo di ingresso 5.
[0037] Inoltre, tra l?elemento valvolare 15 e la superficie interna dell?involucro 2 ? inserito un manicotto 24 che presenta verso la sua estremit? superiore un colletto 25 con un foro centrale calibrato che serve a guidare assialmente l?elemento valvolare 15.
[0038] Per assicurare un movimento perfettamente assiale dell?elemento valvolare 15, sulla superficie esterna della sua estremit? a valle 19 sono formate nervature longitudinali 26 di spessore calibrato.
[0039] Sulla faccia del colletto 25 rivolta verso il raccordo di uscita 6 ? formata una scanalatura anulare 27 e sulla faccia opposta sono ricavate due scanalature anulari per alloggiare rispettivi O-ring R1 e R2 formanti una tenuta rispetto alla porzione di ingresso 3 dell?involucro 2.
[0040] In posizione periferica rispetto all?elemento valvolare 15 ? posta una molla elicoidale 28 con estremit? alloggiate rispettivamente nella scanalatura 23 della flangia 22 e nella scanalatura 27 del colletto 25 per spingere l?elemento valvolare 15 verso il raccordo di uscita 6 con una forza calibrata F1 diretta verso il raccordo di uscita 6, determinata dalla costante elastica della molla 28.
[0041] Come meglio raffigurato in FIG. 3, la porzione di ingresso 3 comprende una camera di raccolta 29 posizionata immediatamente a valle del raccordo di entrata 5 e il corpo valvola 12 comprende un elemento a sbalzo 30 che si estende trasversalmente dalla parete interna 29? della camera di raccolta 29.
[0042] Secondo il trovato, tra il raccordo di entrata 5 ed il bordo di ingresso 18 dell?elemento valvolare 15 sono posti in successione primi mezzi di deviazione 31 e secondi mezzi di deviazione 32 atti a favorire il convogliamento del flusso verso la luce 21 e verso il passaggio longitudinale 16 dell?elemento valvolare 15.
[0043] Come meglio illustrato nelle FIGG. 3-9, i primi mezzi di deviazione 31 comprendendo una coppia di puntoni 33 per rinforzare il collegamento dell?elemento a sbalzo 30 alla parete interna 29? della camera di raccolta 29.
[0044] Vantaggiosamente, l?elemento a sbalzo 30 presenta una superficie a monte 30? investita dal flusso e inclinata rispetto all?asse longitudinale L ed i puntoni 33 presentano sostanzialmente una forma di pinne aventi altezza decrescente dalla parete interna 29? della camera 29 verso la superficie a monte 30? dell?elemento a sbalzo 30 in modo da non ostacolare e canalizzare il flusso verso la luce 21, come meglio illustrato in FIG.2.
[0045] Come meglio illustrato in FIG. 6, i puntoni a pinna 33 si sviluppano lungo piani ?, ? sostanzialmente paralleli all?asse longitudinale L, hanno uno spessore s sostanzialmente costante ed un bordo superiore 33? inclinato verso la zona a valle per favorire il flusso verso la camera 29.
[0046] Inoltre, la camera 29 definisce un piano geometrico diametrale ? passante per l?asse longitudinale L ed i piani di sviluppo ?, ? dei puntoni a pinna 33 sono simmetricamente distanziati rispetto al piano geometrico diametrale ? in modo da formare tra loro un canale di scorrimento 34 atto a convogliare il flusso verso lo spazio della camera 29 non occupato dal corpo valvola 12, senza ostacolarlo.
[0047] Preferibilmente, i piani di sviluppo ?, ? dei puntoni a pinna 33 formano con il piano geometrico diametrale ? un angolo di deviazione laterale ? per favorire il convogliamento del flusso da parti opposte rispetto al piano geometrico diametrale ?.
[0048] L?angolo di deviazione laterale ? ? compreso tra 1? e 5? ed ? preferibilmente prossimo a 3?.
[0049] Come meglio illustrato nelle FIGG. 3, 10-13, i secondi mezzi di deviazione 32 comprendono una pluralit? di scivoli deviatori 35 disposti perifericamente all?elemento a sbalzo 30 ed orientati verso il centro della camera 29 per convogliare il liquido verso la luce 21 e conferire al flusso un movimento rotatorio a vortice.
[0050] Gli scivoli deviatori 35 sono solidali ad un inserto anulare 36 posizionabile sul fondo della camera 29, come meglio illustrato in FIG. 2. In particolare, l?inserto anulare 36 ? posto in battuta sul bordo a monte del manicotto 24 e gli scivoli deviatori 35 sono formati sulla parete interna 36? dell?inserto anulare 36.
[0051] Secondo un aspetto particolare dell?invenzione, gli scivoli deviatori 35 sono angolarmente equidistanti e di larghezza circonferenziale crescente da monte a valle per favorire lo svuotamento della camera 29.
[0052] In questo modo viene ridotta la resistenza all?avanzamento del liquido sulle parti del regolatore 1, accelerando il flusso verso il centro della camera 29.
[0053] Appare evidente che i primi mezzi di deviazione 31 ed i secondi mezzi di deviazione 32 favoriscono singolarmente ed in combinazione tra loro il convogliamento del flusso verso la luce 21 ed il passaggio longitudinale 16 dell?elemento valvolare 15.
[0054] La configurazione descritta elimina gli inconvenienti dei regolatori dello stato della tecnica in quanto il liquido in entrata affluisce verso la luce 21 in modo uniforme a vantaggio di un migliore rendimento idraulico del dispositivo ed al contempo favorendo la durata nel tempo del regolatore 1.
[0055] Quindi, il regolatore di pressione 1 secondo il trovato, a differenza dei regolatori di pressione dello stato della tecnica, non presenta ostacoli lungo il cammino del liquido n? provoca resistenze e/o perdite fluodinamiche, con il risultato di aumentarne l?efficacia del regolatore e del circuito idraulico nel suo insieme.
[0056] La FIG. 14 mostra un grafico della pressione di ingresso Pinlet e della pressione Poutreg regolata in uscita di un regolatore 1 provvisto dei primi 31 e dei secondi mezzi deviatori 32 secondo la presente invenzione e di un regolatore sprovvisto dei primi e dei secondi mezzi deviatori. Entrambe le pressioni Pinlet e Poutreg sono rilevate mediante opportuni sensori, ad esempio manometri digitali modello LEO della ditta KELLER AG.
[0057] La pressione regolata Poutreg in uscita dal regolatore 1 provvisto dei primi 31 e dei secondi mezzi deviatori 32, grazie al miglior flusso idraulico all?interno della camera 29, riesce a raggiungere in tempi migliori la pressione nominale, la quale rimane pressoch? invariata all?aumentare della pressione di ingresso Pinlet.
[0058] Infatti, in tale figura si nota come il regolatore 1 provvisto dei primi 31 e dei secondi mezzi deviatori 32 raggiunge la pressione nominale ad un valore di pressione di ingresso ?A? minore rispetto a ad un regolatore dello stato della tecnica sprovvisto di tali mezzi, il quale raggiunge la sua pressione nominale alla pressione di ingresso ?B? maggiore della pressione di ingresso ?A?. La differenza tra le pressioni A e B rappresenta il differenziale di rendimento idraulico del regolatore con i mezzi di deviazione 31, 32 rispetto a quello sprovvisto di tali mezzi.
[0059] Il regolatore di pressione per un liquido secondo il trovato ? suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito del trovato.
[0060] Anche se il regolatore di pressione per un liquido ? stato descritto con particolare riferimento alle figure allegate, i numeri di riferimento usati nella descrizione e nelle rivendicazioni sono utilizzati per migliorare l'intelligenza del trovato e non costituiscono alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.
Applicabilita? Industriale
[0061] La presente invenzione ? industrialmente applicabile in quanto pu? essere realizzata su scala industriale da parte di industrie appartenenti al settore della realizzazione di componenti idraulici per fluidi o al settore della produzione di componenti per gli impianti di irrigazione.
Claims (11)
1. Un regolatore di pressione (1) coassiale per un liquido, comprendente:
- un involucro (2) definente un asse longitudinale (L) ed avente una porzione di ingresso (3) ed una porzione di uscita (4);
- un elemento valvolare (15) sostanzialmente tubolare alloggiato scorrevolmente all?interno di detto involucro (2) ed avente un passaggio assiale longitudinale (16) ed un?estremit? a monte (17) con un bordo di ingresso (18) del liquido;
- un corpo valvola (12) fissato all?interno di detta porzione di ingresso (3) definente una sede (14) configurata per interagire con detto bordo di ingresso (18) di detto elemento valvolare (15) e formare con lo stesso una luce (21) di ampiezza variabile (W);
in cui detta porzione di ingresso (3) comprende un raccordo di entrata (5) per il collegamento ad una linea di alimentazione del liquido, ed una camera di raccolta (29) immediatamente a valle di detto raccordo di entrata (5);
in cui detto corpo valvola (12) comprende un elemento a sbalzo (30) che si estende trasversalmente dalla parete interna (29?) di detta camera di raccolta (29);
in cui tra detto raccordo di entrata (5) e detto bordo di ingresso (18) sono posti in successione primi (31) e secondi mezzi di deviazione (32) atti a favorire il convogliamento del flusso verso detta luce (21) e detto passaggio longitudinale (16) di detto elemento valvolare (15).
2. Regolatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi di deviazione (31) comprendendo una coppia di puntoni (33) per rinforzare il collegamento di detto elemento a sbalzo (30) alla parete interna (29?) di detta camera (29).
3. Regolatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento a sbalzo (30) presenta una superficie a monte (30?) investita dal flusso inclinata rispetto a detto asse longitudinale (L), detti puntoni (33) avendo sostanzialmente forma di pinne di altezza decrescente dalla parete interna (29?) di detta camera (29) verso detta superficie a monte (30?) di detto elemento a sbalzo (30) in modo da non ostacolare e canalizzare il flusso verso detta luce (21).
4. Regolatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti puntoni a pinna (33) si sviluppano lungo piani (?, ?) sostanzialmente paralleli a detto asse longitudinale (L), hanno uno spessore (s) sostanzialmente costante e bordi liberi (33?) inclinati verso la zona a valle per favorire il flusso verso detta camera (29).
5. Regolatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta camera (29) definisce un piano geometrico diametrale (?) passante per detto asse longitudinale (L), detti piani di sviluppo (?, ?) di detti puntoni a pinna (33) essendo simmetricamente distanziati rispetto a detto piano geometrico diametrale (?) in modo da formare tra loro un canale di scorrimento (34) atto a convogliare il flusso verso lo spazio di detta camera (29) non occupato da detto corpo valvola (12).
6. Regolatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti piani di sviluppo (?, ?) formano con detto piano geometrico (?) un angolo di deviazione laterale (?) per favorire il convogliamento del flusso da parti opposte rispetto a detto piano geometrico diametrale (?).
7. Regolatore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto angolo di deviazione laterale (?) ? compreso tra 1? e 5?, preferibilmente prossimo a 3?.
8. Regolatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi di deviazione (32) comprendono una pluralit? di scivoli deviatori (35) disposti perifericamente a detto elemento a sbalzo (30) ed orientati verso il centro di detta camera (29) per convogliare il liquido verso detta luce (21) e conferire al flusso un movimento rotatorio a vortice.
9. Regolatore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti scivoli deviatori (35) sono formati sulla parete laterale interna (36?) di un inserto anulare (36) posizionabile sul fondo di detta camera (29).
10. Regolatore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti scivoli deviatori (35) sono angolarmente equidistanti e di larghezza circonferenziale crescente da monte a valle per favorire lo svuotamento di detta camera (29).
11. Regolatore secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che all?interno di detta porzione di ingresso (3) di detto involucro (2) ? inserito un manicotto (24) sostanzialmente tubolare con un colletto (25) anulare avente un foro centrale calibrato atto a guidare assialmente detto elemento valvolare (15), detto inserto anulare (36) essendo posto in battuta del bordo a monte di detto manicotto (24).
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