IT202100014441A1 - Regolatore di pressione - Google Patents

Description

Regolatore di pressione

DESCRIZIONE

Ambito tecnico

La presente invenzione riguarda un regolatore di pressione per un gas, destinato principalmente all?utenza domestica, avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale. La presente invenzione concerne altres? un metodo di regolazione del suddetto regolatore di pressione.

Sfondo tecnologico

Un regolatore di pressione di tipo noto comprende tipicamente un condotto di deflusso per un gas, avente un'estremit? comunicante con il ramo a monte del regolatore e un?altra estremit? comunicante con il ramo a valle del regolatore stesso.

Nel condotto di deflusso ? presente un otturatore che determina una strozzatura nel condotto di deflusso stesso, cos? da causare una riduzione di pressione del gas tra monte e valle dell'otturatore stesso. L'otturatore ? mobile in modo che la sezione di passaggio e, di conseguenza, la pressione del gas, possa venire modificata in funzione della portata del gas stesso. La movimentazione dell'otturatore ? affidata ad un circuito di retroazione che, in presenza di un aumento di pressione del gas rispetto al valore a cui il regolatore ? impostato, detta pressione di taratura, riduce il grado di apertura dell'otturatore, il contrario avvenendo nel caso di una riduzione di pressione.

La suddetta retroazione si basa sull'impiego di un corpo che comprende due camere separate da un elemento di separazione mobile, tipicamente una membrana o un pistone, collegato all'otturatore ed associato ad una molla. Tipicamente, una delle due camere ? in connessione fluidica con in condotto di deflusso. Fintanto che la pressione in tale camera ? in equilibrio con la forza della molla, l?elemento di separazione rimane fisso.

Tale camera ? definita anche camera di movimentazione.

In presenza di una variazione di pressione, l?elemento di separazione si sposta, causando un corrispondente spostamento dell'otturatore, fino a ristabilire la pressione di taratura.

Secondo una prima tecnica nota, la camera di movimentazione viene posta direttamente in comunicazione fluidica con il condotto di deflusso in una sezione a valle dell'otturatore, in modo che l?elemento di separazione mobile sia soggetto alla pressione di mandata del gas.

L?elemento di separazione mobile ? collegato all'otturatore in modo tale che un aumento nella pressione di mandata, ad esempio conseguente ad una sua diminuzione di portata, causi una chiusura dell'otturatore cos? da ristabilire la pressione iniziale di equilibrio.

Il regolatore appena descritto viene detto "ad azione diretta", poich? la parete mobile che controlla l'otturatore risente direttamente della pressione di mandata del gas. In questo caso la pressione di taratura viene regolata agendo sul precarico della molla.

Un regolatore di pressione ad azione diretta presenta un'elevata rapidit? di risposta alle variazioni di pressione, poich? che il ritardo ? soltanto quello legato all'inerzia meccanica e agli attriti dei componenti del regolatore ed al tempo necessario per la propagazione della variazione di pressione dal condotto di deflusso alla camera di movimentazione.

Per contro, il suddetto regolatore ad azione diretta presenta un'accuratezza di regolazione relativamente limitata, derivante del fatto che la forza della molla non ? uniforme al variare della sua deformazione.

In particolare all?aumentare della compressione, la forza elastica della molla aumenta, mentre diminuisce al diminuire della compressione stessa.

Di conseguenza, la pressione del gas necessaria a bilanciare la forza della molla dipende dalla deformazione di quest'ultima e, quindi, dalla posizione dell?elemento di separazione mobile.

Pertanto, la pressione di mandata del gas non ? costantemente uguale alla pressione di taratura, ma si discosta da quest'ultima in funzione della posizione dell'otturatore.

Alcuni di tali regolatori di pressione consentono di variare in modo limitato la pressione di taratura agendo su una vite di regolazione o sistema equivalente che modifica il grado di deformazione della molla stessa in modo tale da variarne la forza esercitata a parit? di posizione dell'otturatore. Tale variazione risulta comunque di entit? molto limitata.

I suddetti regolatori di pressione ad azione diretta presentano quindi l'ulteriore inconveniente di non consentire una modifica significativa della pressione di taratura se non riprogettando la molla e molto spesso l?intero regolatore di pressione che alloggia tale molla.

Un ulteriore svantaggio di tali sistemi di regolazione ? che essi hanno una elevata propagazione del rumore aerodinamico, trasmissione che avviene per via solida proprio attraverso la molla stessa.

Una seconda tecnica nota per il controllo del regolatore di pressione prevede una retroazione indiretta tramite un dispositivo pilota, il quale varia la pressione nella camera di movimentazione in modo tale che la pressione di mandata del gas si mantenga al valore di regolazione impostato nel dispositivo pilota.

Rispetto al sistema di regolazione ad azione diretta, quello a retroazione presenta il vantaggio di consentire una regolazione pi? precisa della pressione di mandata del gas. Tuttavia, il sistema di regolazione di pressione a retroazione presenta lo svantaggio di avere un tempo di risposta superiore rispetto a quello del primo sistema, visto che comprende anche i tempi di reazione del dispositivo pilota.

Un ulteriore inconveniente del sistema appena descritto ? il fatto che un malfunzionamento del dispositivo pilota comporta l'impossibilit? di regolare la pressione di mandata del gas, limitando l'affidabilit? del sistema di regolazione.

Descrizione dell?invenzione

La presente invenzione si prefigge di superare tutti gli inconvenienti sopra menzionati appartenenti ai sistemi di regolazione di pressione di tipo noto. In particolare, ? scopo della presente invenzione realizzare un regolatore di pressione che coniughi i vantaggi di un regolatore ad azione diretta con quelli di un regolatore pilotato.

Questi inconvenienti sono risolti e questi scopi sono conseguiti dal presente trovato mediante un regolatore di pressione in accordo con le rivendicazioni che seguono.

In un suo primo aspetto, pertanto, la presente invenzione ? diretta ad un regolatore di pressione di un gas comprendente

- un condotto di deflusso per tale gas;

- un otturatore mobile per l?apertura e la chiusura del condotto di deflusso in una sua sezione di passaggio;

- un corpo principale comprendente:

- una prima camera in comunicazione fluidica con il condotto di deflusso, - una seconda camera in contatto atmosferico,

- un elemento di separazione,

tali prima e seconda camera essendo definite nel corpo principale ed essendo separate dall?elemento di separazione, tale elemento di separazione essendo mobile all?interno del corpo principale in modo tale da definire una parete di separazione mobile tra la prima e la seconda camera ed essendo solidale all?otturatore mobile,

caratterizzato dal fatto che il corpo principale comprende inoltre:

- un primo elemento magnetico collocato nella prima camera,

- un secondo elemento magnetico collocato nella seconda camera, e

- un terzo elemento magnetico associato all?elemento di separazione ed avente polarit? tale da essere in attrazione con uno tra il primo e il secondo elemento magnetico e in repulsione con l?altro tra il primo e il secondo elemento magnetico.

Ci? consente di avere un regolatore di pressione regolato da una forza magnetica totale che ? la risultante di due campi magnetici, uno attrattivo e uno repulsivo, tali da esercitare sull?elemento di separazione mobile una forza predefinita che contrasta l?azione della pressione del gas presente nella prima camera, equilibrandola in corrispondenza di una pressione di taratura.

Tale regolatore di pressione ha quindi una pressione di taratura che ? regolata da due campi magnetici, uno attrattivo e uno repulsivo, e non per mezzo di un sistema solo repulsivo come quello di un tradizionale regolatore di pressione a molla.

Fintanto che la pressione della prima camera ? in equilibrio con la forza magnetica totale data dai due campi magnetici suddetti, la parete mobile rimane fissa, in modo analogo a quanto succede per un regolatore di pressione a molla, in cui la parete mobile rimane fissa fintanto che la pressione della prima camera ? in equilibrio con la forza della molla stessa. Vantaggiosamente, tale regolatore di pressione agisce a forza pressoch? costante nell?intorno della pressione di taratura, al contrario di quelli a molla in cui la molla, come detto, in funzione del suo allungamento o accorciamento, varia la sua forza elastica.

Un ulteriore vantaggio del presente regolatore di pressione ? che esso presenta una propagazione acustica per via solida fortemente ridotta rispetto ai tradizionali regolatori di pressione tipo quelli a molla.

Vantaggiosamente, inoltre, il magnete centrale si sposter? sotto una forza pressoch? costante attorno alla posizione di equilibrio, corrispondente alla pressione di taratura, mentre avvicinandosi ad una delle due estremit? risentir? di una forza che ? corrispondentemente pi? elevata; in particolare risentir? di una forza repulsiva che cresce esponenzialmente quando si avvicina al magnete con concordanza polare e di una forza attrattiva che decresce esponenzialmente quando si allontana dal magnete con discordanza polare e viceversa.

La valvola quindi sar? in grado di garantire ottime prestazioni anche in situazioni in cui ? richiesto un overboost, cio? una elevata portata del gas, che un cut off, quando cio? ? necessario ridurre drasticamente la stessa. Infatti le valvole tradizionali come quelle a molla hanno normalmente una pressione di overboost che soffoca il regolatore di pressione, cio? in caso di overboost, quando si ha la necessit? di avere un picco della potenza istantanea del regolatore di pressione, in realt? esso ? nelle condizioni pi? sfavorevoli, perch? la forza elastica della molla a quel punto risulta sensibilmente ridotta.

Con il regolatore di pressione della presente invenzione si ha invece un sistema opportunamente regolabile e in grado di raggiungere una sproporzione di forze che ? contraria all?equilibrio elastico di una molla.

In un suo secondo aspetto, la presente invenzione riguarda un metodo di regolazione di tale regolatore di pressione caratterizzato dal variare la pressione di taratura e/o la pressione di overboost e/o la pressione di cut off variando il flusso del campo magnetico intercettato dal terzo elemento magnetico.

Vantaggiosamente, questo consente di variare la forza magnetica totale a cui ? sottoposto il terzo elemento magnetico, che ? la risultante tra la forza di attrazione con uno tra il primo e il secondo elemento magnetico e quella di repulsione con l?altro tra il primo e il secondo elemento magnetico, garantendo al regolatore di pressione una ampia flessibilit? di settaggio della pressione di taratura e delle prestazioni in overboost e in cut off.

Nella presente descrizione come pure nelle rivendicazioni ad essa accluse, alcuni termini ed espressioni sono ritenuti assumere, a meno di diverse esplicite indicazioni, il significato espresso nelle definizioni che seguono.

Preferibilmente l?otturatore mobile ? disposto lungo il condotto di deflusso in modo da definire tale variazione di sezione nel condotto di deflusso atta a causare una variazione di pressione del gas da una pressione di adduzione, presente in una prima zona del condotto di deflusso a monte dell?otturatore rispetto alla direzione di deflusso del gas, ad una pressione di mandata, presente in una seconda zona del condotto di deflusso a valle dell?otturatore.

Preferibilmente, la prima camera ? in comunicazione fluidica con il condotto di deflusso a valle dell?otturatore mobile.

Preferibilmente, l?elemento di separazione ? solidale all?otturatore mobile in modo tale che l?aumento della pressione di mandata provochi un movimento della parete di separazione mobile e corrispondentemente un movimento dell?otturatore atto a ridurre la sezione di passaggio e viceversa.

Preferibilmente il terzo elemento magnetico ? interposto tra il primo e il secondo elemento magnetico.

Preferibilmente tali elementi magnetici hanno un asse magnetico disposto lungo un asse X.

Vantaggiosamente, questo consente di ottenere la massima efficienza degli elementi magnetici, comportando inoltre un equilibrio generale tra gli elementi magnetici e quindi del sistema di regolazione di pressione nel suo complesso, essendo la risultante delle forze magnetiche anch?essa diretta lungo l?asse X.

Preferibilmente il terzo elemento magnetico ? mobile tra il primo e il secondo elemento magnetico lungo l?asse X.

Vantaggiosamente, questo consente di sfruttare al massimo la variazione della forza magnetica totale che agisce sul terzo elemento magnetico e che ? la risultante della forza attrattiva verso uno tra il primo e il secondo elemento magnetico e della forza repulsiva verso l?altro tra il primo e il secondo elemento magnetico.

Preferibilmente l?otturatore mobile ? atto a spostarsi lungo l?asse X per l?apertura e la chiusura del condotto di deflusso nella sua sezione di passaggio.

In alcune forme di realizzazione preferite, il terzo elemento magnetico e l?otturatore mobile giacciono entrambi lungo l?asse X.

Vantaggiosamente, questo consente una realizzazione funzionalmente semplice del regolatore di pressione.

In alcune forme di realizzazione, uno o pi? di tali primo, secondo e terzo elemento magnetico comprendono uno o pi? magneti.

Vantaggiosamente questo consente una ampia flessibilit? di realizzazione di tali elementi magnetici e del campo magnetico di ciascuno di essi.

Preferibilmente, quando uno o pi? di tali primo, secondo e terzo elemento magnetico comprendono un solo magnete, esso ha la forma di un solido di rotazione con asse di rotazione coincidente con l?asse X, pi? preferibilmente ? di forma cilindrica o toroidale.

Questo consente di avere una disposizione spaziale omogenea rispetto all?asse X delle linee di flusso del campo magnetico dell?elemento magnetico.

Preferibilmente, quando uno o pi? di tali primo, secondo e terzo elemento magnetico comprendono pi? magneti, hanno una pluralit? di alloggiamenti in cui tali magneti possono essere ospitati.

Questo consente di variare la forza magnetica di ciascun elemento magnetico senza dover riprogettare il regolatore o sostituendo l?elemento magnetico ma semplicemente aggiungendo o riducendo il numero di magneti in esso ospitati.

Con il termine magneti si intende tutti quegli elementi atti a generare un campo magnetico, siano essi magneti permanenti, come ad esempio i materiali ferromagnetici, quali le ferriti e i magneti al neodimio, o temporanei, come gli elettromagneti.

Preferibilmente tali uno o pi? magneti sono magneti permanenti.

Vantaggiosamente, questo consente il funzionamento del regolatore di pressione senza la necessit? di una fonte di alimentazione, che sia interna al regolatore od esterna ad esso.

Quando uno o pi? di tali magneti sono elettromagneti, il regolatore di pressione comprende anche mezzi di alimentazione elettrica e/o ? atto a ricevere una alimentazione elettrica.

Preferibilmente tali magneti sono disposti in ciascuno di tali uno o pi? elementi magnetici simmetricamente attorno all?asse X.

Questo consente di avere una disposizione spaziale omogenea rispetto all?asse X delle linee di flusso del campo magnetico dei magneti nel singolo elemento magnetico.

Preferibilmente i magneti in ciascuno di tali uno o pi? elementi magnetici hanno polarit? orientata nello stesso verso e parallelamente all?asse X.

Questo consente di minimizzare il numero e la forza magnetica dei magneti per ottenere un certo tipo di risposta del regolatore di pressione, nonch? evitare squilibri di forze del sistema di regolazione nel suo complesso che potrebbero generarsi con una orientazione non nello stesso verso dei dipoli dei magneti in un elemento magnetico.

In alcune forme di realizzazione, la distanza relativa tra il primo, il secondo e il terzo elemento magnetico lungo l?asse X ? variabile.

Vantaggiosamente, ci? permette di avere un regolatore di pressione in cui si pu? regolare sia la pressione di equilibrio, cio? di taratura, continuando ad avere una zona attorno alla pressione di equilibrio a forza pressoch? costante, nonch? la forza di risposta del regolatore di pressione in situazioni in cui sono richieste prestazioni di overboost e di cut off.

Infatti, regolando la posizione di equilibrio del terzo elemento magnetico, cio? la posizione attorno a cui viene gestita la pressione di taratura, in una posizione che non ? equidistante con il primo e il secondo elemento magnetico, si crea un disequilibrio di forze che permette di regolare il comportamento del regolatore di pressione nelle situazioni di overboost e di cut off.

Ad esempio, in condizioni di overboost, con un regolatore di pressione normalmente aperto regolando la posizione di equilibrio del terzo elemento magnetico vicino al primo elemento magnetico, con cui ? in attrazione, aumenta la forza elastica che tende a portare il regolatore in posizione aperta.

Infatti, sebbene l?andamento tipicamente di tipo iperbolico della forza magnetica attrattiva tra poli opposti sembri praticamente identico in valore assoluto all?andamento della forza magnetica repulsiva tra poli del medesimo segno, in realt? la forza magnetica attrattiva ? leggermente superiore, in valore assoluto, a quella repulsiva, soprattutto al diminuire della distanza. In particolare, quando due magneti uguali si toccano, l'attrazione fra due poli opposti ? circa il 5-10% pi? forte della repulsione fra poli uguali.

Per cui un magnete a trazione ha sempre una forza che ?, in valore assoluto leggermente superiore rispetto ad uno a repulsione.

Questo significa che con distanze che non sono simmetriche tra i tre elementi magnetici, e in particolare se si ha un equilibrio di regolazione che comporta che il terzo elemento magnetico sia pi? vicino all?elemento magnetico in attrazione, la forza che agisce sull?otturatore aumenta, che ? l?opposto di quello che si verifica con un tradizionale regolatore di pressione a molla.

In questo caso si ha quindi, nelle condizioni di overboost, una pressione equivalente pi? elevata, che va a compensare l?aumento di perdite di carico che si hanno in seguito all?aumento della portata che si ha in uscita del regolatore di flusso.

In un regolatore di pressione di pressione tradizionale, al contrario, si ha che all?aumento della portata in uscita dal regolatore, la pressione di regolazione, cio? la pressione nella camera di movimentazione, ? sempre pi? distante dalla pressione reale che arriva all?utenza, poich? dalla sezione di regolazione all?utenza si ha un tratto di condotta non nullo e di conseguenza delle perdite di carico associate a questo tratto.

Preferibilmente la posizione di almeno uno tra tali primo e secondo elemento magnetico lungo l?asse X ? variabile.

Questo consente di regolare la pressione di taratura, continuando ad avere una zona attorno alla pressione di equilibrio a forza pressoch? costante, nonch? la forza di risposta del regolatore di pressione in situazioni di overboost e di cut off.

Preferibilmente la posizione del terzo elemento magnetico lungo detto asse X ? variabile.

Anche in questo caso ci? consente di regolare la pressione di taratura e la forza di risposta del regolatore di pressione in situazioni di overboost e di cut off.

In alcune forme realizzative la distanza relativa tra gli elementi magnetici ? regolabile mediante elementi di regolazione.

Questo consente una regolazione della distanza relativa tra gli elementi magnetici in modo semplice ed efficace.

Preferibilmente tali elementi di regolazione sono accoppiamenti filettati, pi? preferibilmente accoppiamenti filettati con filettatura micrometrica.

Ci? permette una regolazione fine della distanza relativa tra gli elementi magnetici e di conseguenza della forza magnetica a cui ? sottoposto il terzo elemento magnetico in una qualsiasi delle sue posizioni tra il primo e il secondo elemento magnetico.

Preferibilmente l?elemento di separazione ? una membrana o un pistone. In una forma di realizzazione, la disposizione e la polarit? del primo, del secondo e del terzo elemento magnetico sono tali che il regolatore di pressione ? normalmente aperto.

La pressione di taratura e/o la pressione di overboost e/o la pressione di cut off di tale regolatore di pressione possono essere variate variando il flusso del campo magnetico intercettato dal terzo elemento magnetico, in particolare variando la forza di attrazione del terzo elemento magnetico con uno tra il primo e il secondo elemento magnetico e lasciando inalterata la forza di repulsione del terzo elemento magnetico con l?altro tra il primo e il secondo elemento magnetico, variando la forza di repulsione del terzo elemento magnetico con uno tra il primo e il secondo elemento magnetico e lasciando inalterata la forza di attrazione con l?altro tra il primo e il secondo elemento magnetico oppure variando entrambe tali forze di attrazione e di repulsione.

Preferibilmente, la pressione di taratura e/o la pressione di overboost e/o la pressione di cut off possono essere variate variando la distanza relativa tra il primo, il secondo e il terzo elemento e/o la forza magnetica di uno o pi? di tali elementi magnetici.

Questo permette di regolare la forza che serve per spostare l?otturatore in modo semplice, mediante gli elementi di regolazione e/o agendo sugli elementi magnetici, per esempio variando il numero di magneti di uno o pi? degli elementi magnetici o la geometria di uno o pi? degli elementi magnetici.

Preferibilmente la pressione di taratura e/o la pressione di overboost e/o la pressione di cut off sono variate variando la posizione di almeno uno tra il primo e il secondo elemento magnetico e/o del terzo elemento magnetico. Ci? consente di modificare la pressione di taratura e/o la pressione di overboost e/o la pressione di cut off del regolatore di pressione in modo semplice senza dover sostituire degli elementi o dover riprogettare completamente il regolatore stesso, come pu? avvenire nel caso di un regolatore di pressione a molla.

In una forma di realizzazione, la pressione di taratura e/o la pressione di overboost e/o la pressione di cut off sono variate variando il numero di magneti di uno o pi? degli elementi magnetici o la geometria di uno o pi? degli elementi magnetici.

Anche questo consente di modificare la pressione di taratura e/o la pressione di overboost e/o la pressione di cut off del regolatore di pressione in modo semplice senza doverlo riprogettare interamente, come pu? avvenire nel caso di un regolatore di pressione a molla.

Le caratteristiche e i vantaggi dell?invenzione meglio risulteranno in seguito dalla descrizione dettagliata di alcuni suoi preferiti esempi di realizzazione, illustrati a titolo indicativo e non limitativo con riferimento agli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 ? un grafico esemplificativo e non limitativo della forza magnetica in funzione della distanza tra due magneti;

- la figura 2 ? una vista schematica in sezione lungo un piano di sezione A-A di un regolatore di pressione secondo una prima forma realizzativa in accordo con la presente invenzione;

- la figura 3 ? una vista schematica in sezione lungo un piano di sezione B-B del regolatore di pressione della figura 2;

- la figura 4 ? una vista schematica in sezione lungo un piano di sezione A-A di un regolatore di pressione secondo una seconda forma realizzativa in accordo con la presente invenzione;

- la figura 5 ? una vista schematica in sezione lungo un piano di sezione B-B del regolatore di pressione della figura 4;

- la figura 6 ? una vista schematica in sezione lungo un piano di sezione A-A di un regolatore di pressione secondo una terza forma realizzativa in accordo con la presente invenzione;

- la figura 7 ? una vista schematica in sezione lungo un piano di sezione B-B del regolatore di pressione della figura 6.

Come ? noto, la forza magnetica tra due magneti ? di tipo attrattivo tra poli di segno opposto e di tipo repulsivo tra poli dello stesso segno.

Con riferimento alle figura accluse, in figura 1 ? riportato l?andamento ricavato sperimentalmente della forza magnetica attrattiva tra poli opposti di due magneti uguali al variare della distanza; come si vede, tale andamento ? tipicamente di tipo iperbolico.

Tra due poli uguali la forza magnetica ? di tipo repulsivo ma ha lo stesso tipo di andamento iperbolico, anche se la forza magnetica attrattiva ? leggermente superiore, in valore assoluto, a quella repulsiva, soprattutto al diminuire della distanza.

Quindi un magnete interposto tra due altri magneti identici tra loro e in attrazione con uno di essi, con cui ? quindi in discordanza polare, ed in repulsione con l?altro, con cui ? quindi in concordanza polare, ? sottoposto ad una forza che ? la risultante tra la forza attrattiva di tipo iperbolico con il primo e la forza repulsiva di tipo iperbolico con il secondo. Il risultato ? che il magnete centrale ? sottoposto ad una forza magnetica totale, definibile come forza di spostamento, che ha un andamento pressoch? lineare in funzione della sua posizione tra i due magneti stessi.

Cos? quando il magnete centrale ? equidistante dagli altri due, risentir? di una forza di attrazione di un certo valore verso uno, quello con cui ha discordanza polare, e di una forza di repulsione di un certo valore verso l?altro, con cui ha concordanza polare. In una posizione vicina al magnete con concordanza polare e lontana al magnete con discordanza polare, la forza di spostamento a cui ? sottoposto il magnete centrale sar? la risultante di una forza di repulsione elevata e di una forza di attrazione bassa; viceversa, in una posizione vicina al magnete con discordanza polare e lontana al magnete con concordanza polare, la forza di spostamento a cui ? sottoposto il magnete centrale sar? la risultante di una forza di attrazione elevata e di una forza di repulsione bassa.

E? quindi possibile sfruttare questo comportamento per realizzare un regolatore di flusso che lavori a forza costante nei dintorni della pressione di taratura.

Questo andamento della forza ? stato dimostrato con un dinamometro equipaggiato con uno schema magnetico equivalente a quanto descritto di seguito. Tale andamento di forze rappresenta un esempio non limitativo degli equilibri magnetici realizzabili con il presente regolatore di pressione. I dati sono riportati in Tabella 1 riportata di seguito; in particolare sono riportati i dati della forza, espressa in Newton, a cui ? sottoposto il terzo elemento magnetico al variare della sua distanza dal primo elemento magnetico, con una distanza tra primo e secondo elemento magnetico rispettivamente pari a 10 mm (colonna A), 9 mm (colonna B), 6 mm (colonna C), 5 mm (colonna D) e 3 mm (colonna E).

Tabella 1

Come si pu? notare, per qualsiasi distanza tra primo e secondo magnete, il terzo magnete ? sottoposto, in una zona intermedia tra i due, ad una forza che rimane costante per piccoli spostamenti attorno alla posizione intermedia, salvo poi aumentare alle estremit?, cio? quando si avvicina al primo elemento magnetico, con cui ? in attrazione, o al secondo elemento magnetico, con cui ? in repulsione.

La possibilit? di variare la distanza tra i tre elementi magnetici permette quindi di avere un regolatore di pressione che ? completamente regolabile in tutto il suo campo di operativit?, gestendo non solo la sua pressione di taratura, ma anche le sue prestazioni in condizioni di overboost e di cut off. In figura 2 ? complessivamente indicato un regolatore di pressione 1 in accordo con la presente invenzione in sezione secondo un piano di sezione A-A e in figura 3 ? riportato lo stesso regolatore di pressione 1 in sezione secondo un piano di sezione B-B.

Con riferimento alla figura 2, il regolatore di pressione 1 comprende un condotto di deflusso 2 per il passaggio del gas che si sviluppa tra una bocca di ingresso 21 e una di uscita 22. Il gas entra quindi nel condotto di deflusso 2 del regolatore di pressione 1 dalla bocca di ingresso 21 ed esce dalla bocca di uscita 22, definendo cos? una direzione di deflusso che va dalla bocca di ingresso 21 alla bocca di uscita 22.

Il regolatore di pressione 1 comprende inoltre un otturatore mobile 3 disposto lungo il condotto di deflusso 2 per l?apertura e la chiusura del condotto di deflusso 2 in una sua sezione di passaggio 2a. Quando l?otturatore mobile 3 varia la sezione di passaggio 2a, causa una variazione di pressione del gas da una pressione di adduzione, presente in una prima zona 21a del condotto di deflusso 2 a monte dell?otturatore mobile 3 rispetto alla direzione di deflusso del gas, ad una pressione di mandata, presente in una seconda zona 22a del condotto di deflusso 2 a valle dell?otturatore mobile 3.

In particolare, quando l?otturatore mobile 3 impegna il condotto di deflusso 2 riduce la sezione di passaggio 2a fino a renderla pari a zero e quindi ad interrompere il flusso del gas, mentre quando disimpegna il condotto di deflusso 2 aumenta la sezione di passaggio 2a, fino ad un massimo che ? dato dalla geometria del sistema e in particolare dalla geometria del condotto di deflusso 2 stesso.

Nelle figure 2 e 3 il regolatore di pressione 1 ? illustrato nella sua condizione di chiusura, cio? l?otturatore mobile 3 impegna totalmente la sezione di passaggio 2a, impedendo la comunicazione fluidica tra prima zona 21a e seconda zona 22a del condotto di deflusso 2.

Il regolatore ha un corpo principale 4 che comprende una prima camera 4a in comunicazione fluidica con il condotto 2 a valle dell?otturatore mobile 3 attraverso il canale 41, una seconda camera 4b in comunicazione atmosferica mediante l?apertura 14 e un elemento di separazione 5. In particolare, la prima camera 4a e la seconda camera 4b sono definite nel corpo principale 4 e sono separate dall?elemento di separazione 5.

Con riferimento alle figure 2 e 3, quindi, la prima camera 4a ? la camera di movimentazione.

Con riferimento alle figure 2 e 3 tale elemento di separazione 5 ? una membrana 12.

L?elemento di separazione 5 ? mobile lungo un asse X in modo tale da definire una parete di separazione mobile 5a tra la prima camera 4a e la seconda camera 4b che ? vincolato in modo solidale all?otturatore mobile 3 mediante uno stelo 31, in modo tale che l?aumento della pressione di mandata del gas, ad esempio conseguente ad una riduzione della portata richiesta a valle del regolatore di pressione 1, provoca un movimento della parete di separazione mobile 5a, e di conseguenza dell?elemento di separazione 5, e corrispondentemente un movimento dell?otturatore mobile 3 tale da ridurre la sezione di passaggio 2a. Corrispondentemente, una diminuzione della pressione di mandata del gas provoca un movimento della parete di separazione mobile 5a, e di conseguenza dell?elemento di separazione 5, e corrispondentemente un movimento dell?otturatore mobile 3 tale da aumentare la sezione di passaggio 2a.

Lo stelo 31 ? costituito da una prima porzione 31a vincolata all?elemento di separazione 5 e da una seconda porzione 31b vincolata all?otturatore mobile 3. Tali prima porzione 31a e seconda porzione 31b hanno un accoppiamento filettato 311 che consente di regolare la distanza tra la parete di separazione mobile 5a e l?otturatore mobile 3.

Il corpo principale 4 comprende inoltre un primo elemento magnetico 6 collocato nella prima camera 4a, un secondo elemento magnetico 7 collocato nella seconda camera 4b, e un terzo elemento magnetico 8 interposto tra il primo elemento magnetico 6 e il secondo elemento magnetico 7.

Il terzo elemento magnetico 8 ? solidale all?elemento di separazione 5 e all?otturatore mobile 3 a cui ? collegato mediante lo stelo 31.

Il primo elemento magnetico 6 ha un canale passante 6a di forma cilindrica che si sviluppa lungo l?asse X. Lo stelo 31 ha una lunghezza che ? maggiore della lunghezza del canale passante 6a in modo tale che l?elemento di separazione 5 e l?otturatore mobile 3 si trovano lungo l?asse delle X da lati opposti del primo elemento magnetico 6.

Lo stelo 31 ? ospitato scorrevolmente in tale canale passante 6a; lo stelo 31 ? quindi atto a scorrere in questo canale passante 6a a seguito del movimento della parete di separazione mobile 5a.

Opportuni elementi elastici a tenuta 9, ad esempio degli o-ring, garantiscono che ci sia completa tenuta tra lo stelo 31 e il canale passante 6a del primo elemento magnetico 6, cos? che non ci sia nessun passaggio di gas tra i due. Ciascuno dei tre elementi magnetici 6,7,8 comprendente almeno un magnete. In particolare, con riferimento alla figura 3, il primo elemento magnetico 6 comprende una prima pluralit? di magneti 61, il secondo elemento magnetico 7 comprende una seconda pluralit? di magneti 71 e il terzo elemento magnetico comprende una terza pluralit? di magneti 81. Ciascuna pluralit? di magneti 61, 71 e 81 ha una disposizione nel rispettivo elemento magnetico 6,7,8 che ? simmetrica rispetto all?asse X ed ha polarit? tale che il terzo elemento magnetico 8 ? in attrazione con il primo elemento magnetico 6 e in repulsione con il secondo elemento magnetico 7. Ci? consente al regolatore di pressione 1 di essere normalmente aperto, cio? di avere la sezione di passaggio 2a normalmente aperta, cio? non impegnata, o impegnata solo parzialmente, dall?otturatore mobile 3.

La distanza relativa tra gli elementi magnetici 6,7,8 lungo l?asse X ? regolabile.

In particolare, il primo elemento magnetico 6 ? fisso all?interno del corpo principale 4 e il secondo elemento magnetico 7 e il terzo elemento magnetico 8 hanno posizioni lungo l?asse X che possono essere regolate. Con riferimento alla figura 3, il primo elemento magnetico 6 e il secondo elemento magnetico 7 sono inoltre vincolati al corpo principale 4 mediante elementi di antirotazione 23, in modo tale da impedire la rotazione degli elementi magnetici 6 e 7 attorno all?asse X.

La posizione del terzo elemento magnetico 8 lungo l?asse X ? regolabile mediante l?accoppiamento filettato 311; in particolare, uno svitamento dell?accoppiamento filettato 311 allunga lo stelo 31, allontanando l?elemento di separazione 5 dall?otturatore mobile 3, e comporta un allontanamento del terzo elemento magnetico 8 dal primo elemento magnetico 6 e un avvicinamento al secondo elemento magnetico 7 e, viceversa, un avvitamento dell?accoppiamento filettato 311 accorcia lo stelo 31, avvicinando l?elemento di separazione mobile 5 e l?otturatore mobile 3, e comporta un avvicinamento del terzo elemento magnetico 8 al primo elemento magnetico 6 e un allontanamento dal secondo elemento magnetico 7.

La posizione del secondo elemento magnetico 7 lungo l?asse X ? regolabile mediante una ghiera 10 posta all?esterno della seconda camera 4b. Nel dettaglio, il secondo elemento magnetico 7 ha una porzione allungata 7a che si sviluppa lungo l?asse X fuori dalla seconda camera 4b. Tale porzione allungata 7a ha una filettatura micrometrica 71a e la ghiera 10 ? atta ad essere avvitata sulla filettatura micrometrica 71a, in modo tale che un avvitamento della ghiera 10 sulla filettatura micrometrica 71a produce un allontanamento del secondo elemento magnetico 7 dal terzo elemento magnetico 8 e uno svitamento della ghiera 10 produce un avvicinamento del secondo elemento magnetico 7 al terzo elemento magnetico 8.

La ghiera 10 ? accessibile dall?esterno del corpo principale 4.

Nelle figure 4 e 5 ? riportato un regolatore di pressione secondo una seconda forma realizzativa in sezione, rispettivamente secondo un piano di sezione A-A e secondo un piano di sezione B-B. In questa forma di realizzazione, tutti gli elementi sono i medesimi della prima forma di realizzazione delle figure 2 e 3 precedentemente descritta; l?unico elemento diverso ? costituito dl fatto che l?elemento di separazione 5 ? un pistone 13 mobile lungo un asse X in modo tale da definire una parete di separazione mobile 5a tra la prima camera 4a e la seconda camera 4b. Anche in questo caso il pistone 13 ? vincolato in modo solidale all?otturatore mobile 3 mediante uno stelo 31 in modo tale che l?aumento della pressione di mandata del gas provoca un movimento della parete di separazione mobile 5a, e di conseguenza del pistone 13, e corrispondentemente un movimento dell?otturatore mobile 3 tale da ridurre la sezione di passaggio 2a. Corrispondentemente, una diminuzione della pressione di mandata del gas provoca un movimento della parete di separazione mobile 5a, e di conseguenza del pistone 13, e corrispondentemente un movimento dell?otturatore mobile 3 tale da aumentare la sezione di passaggio 2a.

Anche in questa forma di realizzazione lo stelo 31 ? costituito da una prima porzione 31a vincolata al pistone 13 e da una seconda porzione 31b vincolata all?otturatore mobile 3. Tali prima porzione 31a e seconda porzione 31b hanno un accoppiamento filettato 311 che consente di regolare la distanza tra la parete di separazione mobile 5a e l?otturatore mobile 3.

Il terzo elemento magnetico 8 ? solidale al pistone 13 e all?otturatore mobile 3 a cui ? collegato mediante lo stelo 31.

Anche in questa forma realizzativa la posizione del terzo elemento magnetico 8 lungo l?asse X ? regolabile mediante l?accoppiamento filettato 311; in particolare, uno svitamento dell?accoppiamento filettato 311 allunga lo stelo 31, allontanando il pistone 13 dall?otturatore mobile 3, e comporta un allontanamento del terzo elemento magnetico 8 dal primo elemento magnetico 6 e un avvicinamento al secondo elemento magnetico 7 e, viceversa, un avvitamento dell?accoppiamento filettato 311 accorcia lo stelo 31, avvicinando il pistone 13 e l?otturatore mobile 3, e comporta un avvicinamento del terzo elemento magnetico 8 al primo elemento magnetico 6 e un allontanamento dal secondo elemento magnetico 7.

La posizione del secondo elemento magnetico 7 lungo l?asse X ? regolabile con lo stesso meccanismo della prima forma realizzativa delle figure 2 e 3 precedentemente descritto.

Nelle figure 6 e 7 ? riportato un regolatore di pressione secondo una terza forma realizzativa in sezione, rispettivamente secondo un piano di sezione A-A e secondo un piano di sezione B-B.

Anche in questa forma di realizzazione, il regolatore di pressione 1 comprende un condotto di deflusso 2 per il passaggio del gas che si sviluppa tra una bocca di ingresso 21 e una di uscita 22, come si vede in figura 7. Il gas entra quindi nel condotto di deflusso 2 del regolatore di pressione 1 dalla bocca di ingresso 21 ed esce dalla bocca di uscita 22, definendo cos? una direzione di deflusso che va dalla bocca di ingresso 21 alla bocca di uscita 22.

Il regolatore di pressione 1 comprende inoltre un otturatore mobile 3 disposto lungo il condotto di deflusso 2 per l?apertura e la chiusura del condotto di deflusso 2 in una sua sezione di passaggio 2a.

Quando l?otturatore mobile 3 varia la sezione di passaggio 2a, causa una variazione di pressione del gas da una pressione di adduzione, presente in una prima zona 21a del condotto di deflusso 2 a monte dell?otturatore mobile 3 rispetto alla direzione di deflusso di detto gas, ad una pressione di mandata, presente in una seconda zona 22a del condotto di deflusso 2 a valle dell?otturatore mobile 3.

Nelle figure 6 e 7 il regolatore di pressione 1 ? illustrato nella sua condizione di chiusura, cio? l?otturatore mobile 3 impegna totalmente la sezione di passaggio 2a, andando in battuta su una pasticca di tenuta 15 disposta lungo il condotto di deflusso 2 e impedendo la comunicazione fluidica tra la prima zona 21a e la seconda zona 22a del condotto di deflusso 2.

Anche in questa forma di realizzazione, il regolatore ha un corpo principale 4 che comprende una prima camera 4a in comunicazione fluidica con il condotto 2 a valle dell?otturatore mobile 3, una seconda camera 4b in comunicazione atmosferica mediante l?apertura 14 e un elemento di separazione 5. In particolare, la prima camera 4a e la seconda camera 4b sono definite nel corpo principale 4 e sono separate dall?elemento di separazione 5.

Con riferimento alle figure 6 e 7 tale elemento di separazione 5 ? una membrana 12, ma pu? essere anche un pistone 13.

L?elemento di separazione 5 ? mobile lungo un asse X in modo tale da definire una parete di separazione mobile 5a tra la prima camera 4a e la seconda camera 4b che ? vincolato in modo solidale all?otturatore mobile 3 mediante uno stelo 31, in modo tale che l?aumento della pressione di mandata del gas, ad esempio conseguente ad una riduzione della portata richiesta a valle del regolatore di pressione 1, provoca un movimento della parete di separazione mobile 5a, e di conseguenza dell?elemento di separazione 5, e corrispondentemente un movimento dell?otturatore mobile 3 tale da ridurre la sezione di passaggio 2a. Corrispondentemente, una diminuzione della pressione di mandata del gas provoca un movimento della parete di separazione mobile 5a, e di conseguenza dell?elemento di separazione 5, e corrispondentemente un movimento dell?otturatore mobile 3 tale da aumentare la sezione di passaggio 2a.

In questa forma di realizzazione, il condotto di deflusso 2 per il passaggio del gas si sviluppa tra la bocca di ingresso 21 e la bocca di uscita 22 attraverso un canale passante 31c dello stelo 31.

La prima camera 4a, che ? anche in questo caso la camera di movimentazione, si trova lungo il condotto di deflusso 2 stesso, in particolare a valle dell?otturatore 3.

Lo stelo 31 ha una corona circolare esterna di tenuta in modo tale che il passaggio del gas dalla prima zona 21a alla seconda zona 22a del condotto di deflusso 2 avviene solo attraverso il canale passante 31c.

Il gas entra quindi nel condotto di deflusso 2 del regolatore di pressione 1 dalla bocca di ingresso 21, attraversa il canale passante 31c, entra nella prima camera 4a, ed esce infine dalla bocca di uscita 22.

L?otturatore mobile 3, disposto lungo il condotto di deflusso 2 per l?apertura e la chiusura del condotto di deflusso 2 in una sua sezione di passaggio 2a, in questa forma di realizzazione ? posto ad una estremit? del canale passante 31c.

Anche in questa forma di realizzazione, quando l?otturatore mobile 3 varia la sezione di passaggio 2a causa una variazione di pressione del gas da una pressione di adduzione, presente nella prima zona 21a del condotto di deflusso 2 a monte dell?otturatore mobile 3, ad una pressione di mandata, presente nella seconda zona 22a del condotto di deflusso 2 a valle dell?otturatore mobile 3.

Anche in questa forma di realizzazione il corpo principale 4 comprende inoltre un primo elemento magnetico 6 collocato nella prima camera 4a, un secondo elemento magnetico 7 collocato nella seconda camera 4b, e un terzo elemento magnetico 8 interposto tra il primo elemento magnetico 6 e il secondo elemento magnetico 7.

Il terzo elemento magnetico 8 ? solidale all?elemento di separazione 5 e all?otturatore mobile 3 a cui ? collegato mediante lo stelo 31.

Il secondo elemento magnetico 7 ha un canale passante 711 di forma cilindrica che si sviluppa lungo l?asse X. Lo stelo 31 ha una lunghezza che ? maggiore della lunghezza del canale passante 711 in modo tale che l?elemento di separazione 5 e l?otturatore mobile 3 si trovano lungo l?asse delle X da lati opposti del secondo elemento magnetico 7.

Lo stelo 31 ? ospitato scorrevolmente in tale canale passante 711; lo stelo 31 ? quindi atto a scorrere in questo canale passante 711 a seguito del movimento della parete di separazione mobile 5a.

La distanza relativa tra gli elementi magnetici 6,7,8 lungo l?asse X ? regolabile anche in questa forma di realizzazione.

In particolare, la posizione del primo elemento magnetico 6 lungo l?asse X ? regolabile mediante una ghiera 10 posta all?esterno della prima camera 4a e la posizione del terzo elemento magnetico 8 lungo l?asse X ? regolabile variando la posizione lungo l?asse X della pasticca di tenuta 15.

Anche tale regolatore di pressione ? normalmente aperto, cio? il primo elemento magnetico 6, sito nella prima camera 4a, attrae magneticamente il terzo elemento magnetico 8, mentre il secondo elemento magnetico 7, sito nella seconda camera 4b, respinge magneticamente il terzo elemento magnetico 8, in modo tale che, in assenza di gas, la sezione di passaggio 2a non ? impegnata dall?otturatore mobile 3.

Rispetto alle forme di realizzazione delle figure 2-5, questa forma realizzativa ha il vantaggio che la regolazione della pressione non risente assolutamente della pressione di adduzione, ma solo di quella di mandata. Mentre infatti nelle forme di realizzazione delle figure 2-5 la pressione di adduzione presente nella prima zona 21a del condotto 2 agisce in parte direttamente sull?otturatore mobile 3 forzandolo ad impegnare la sezione di passaggio 2a, in questa forma realizzativa ci? non si verifica, non risentendo in nessun modo l?otturatore mobile 3 della pressione di adduzione, ma solo della pressione di mandata del gas attraverso la camera di movimentazione 4a.

Naturalmente, all?invenzione sopra descritta un tecnico del ramo potr? apportare, allo scopo di soddisfare specifiche e contingenti esigenze applicative, ulteriori modifiche e varianti comunque rientranti nell?ambito di protezione quale definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (17)

RIVENDICAZIONI

1. Regolatore di pressione (1) di un gas comprendente:

- un condotto di deflusso (2) per detto gas;

- un otturatore mobile (3) per l?apertura e la chiusura di detto condotto di deflusso (2) in una sua sezione di passaggio (2a);

- un corpo principale (4) comprendente:

- una prima camera (4a) in comunicazione fluidica con detto condotto di deflusso (2), preferibilmente a valle di detto otturatore mobile (3),

- una seconda camera (4b) in contatto atmosferico,

- un elemento di separazione (5),

dette prima (4a) e seconda (4b) camera essendo definite nel corpo principale (4) ed essendo separate da detto elemento di separazione (5), detto elemento di separazione (5) essendo mobile all?interno di detto corpo principale (4) in modo tale da definire una parete di separazione mobile (5a) tra detta prima (4a) e detta seconda (4b) camera ed essendo solidale a detto otturatore mobile (3),

caratterizzato dal fatto che detto corpo principale (4) comprende inoltre:

- un primo elemento magnetico (6) collocato in detta prima camera (4a),

- un secondo elemento magnetico (7) collocato in detta seconda camera (4b), e

- un terzo elemento magnetico (8) associato a detto elemento di separazione (5),

detto terzo elemento magnetico (8) avente polarit? tale da essere in attrazione con uno tra detto primo (6) e detto secondo (7) elemento magnetico e in repulsione con l?altro tra detto primo (6) e detto secondo (7) elemento magnetico.

2. Regolatore di pressione secondo la rivendicazione 1 in cui detti elementi magnetici (6,7,8) hanno un asse magnetico disposto lungo un asse X.

3. Regolatore di pressione secondo la rivendicazione 2 in cui detto terzo elemento magnetico (8) ? mobile tra detto primo (6) e detto secondo (7) elemento magnetico lungo detto asse X.

4. Regolatore di pressione secondo la rivendicazione 2 o la rivendicazione 3 in cui detto otturatore mobile (3) ? atto a spostarsi lungo detto asse X per l?apertura e la chiusura di detto condotto di deflusso (2) in detta sua sezione di passaggio (2a).

5. Regolatore di pressione una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui uno o pi? di detti primo (6), secondo (7) e terzo (8) elemento magnetico comprendono uno o pi? magneti (61,71,81).

6. Regolatore di pressione secondo la rivendicazione 5 in cui detti uno o pi? magneti (61,71,81) sono magneti permanenti.

7. Regolatore di pressione secondo la rivendicazione 5 o la rivendicazione 6 in cui detti magneti (61,71,81) sono disposti in ciascuno di detti uno o pi? elementi magnetici (6,7,8) simmetricamente attorno a detto asse X.

8. Regolatore di pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 7 in cui detti magneti (61,71,81) in ciascuno di detti uno o pi? elementi magnetici (6,7,8) hanno polarit? orientata nello stesso verso e parallelamente all?asse X.

9. Regolatore di pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 8 in cui la distanza relativa tra detto primo (6), detto secondo (7) e detto terzo (8) elemento magnetico lungo detto asse X ? variabile.

10. Regolatore di pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 9 in cui la posizione di almeno uno tra detto primo (6) e detto secondo (7) elemento magnetico lungo detto asse X ? variabile.

11. Regolatore di pressione secondo la rivendicazione 9 o la rivendicazione 10 in cui la posizione di detto terzo elemento magnetico (8) lungo detto asse X ? variabile.

12. Regolatore di pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 11 in cui la distanza relativa tra detti elementi magnetici (6,7,8) ? regolabile mediante elementi di regolazione (11), preferibilmente accoppiamenti filettati, pi? preferibilmente accoppiamenti filettati con filettatura micrometrica.

13. Regolatore di pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto elemento di separazione (5) ? una membrana (12) o un pistone (13).

14. Regolatore di pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui la disposizione e la polarit? di detti primo (6), secondo (7) e terzo (8) elemento magnetico sono tali che detto regolatore di pressione (1) ? normalmente aperto.

15. Metodo di regolazione di un regolatore di pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14 caratterizzato dal variare la pressione di taratura e/o la pressione di overboost e/o la pressione di cut off variando il flusso del campo magnetico intercettato dal terzo elemento magnetico (8).

16. Metodo di regolazione di un regolatore di pressione la rivendicazione 15 caratterizzato dal variare la pressione di taratura e/o la pressione di overboost e/o la pressione di cut off variando la distanza relativa tra detto primo (6), detto secondo (7) e detto terzo (8) elemento magnetico e/o la forza magnetica di uno o pi? di detti elementi magnetici (6,7,8).

17. Metodo di regolazione di un regolatore di pressione secondo la rivendicazione 16 caratterizzato dal variare la pressione di taratura e/o la pressione di overboost e/o la pressione di cut off variando la posizione di almeno uno tra detto primo (6) e detto secondo (7) elemento magnetico e/o di detto terzo elemento magnetico (8).