IT202100017444A1 - Valvola di non ritorno a doppio piatto - Google Patents

Description

VALVOLA DI NON RITORNO A DOPPIO PIATTO

DESCRIZIONE

La presente invenzione rientra in generale nel settore delle valvole di non ritorno. In particolare, l?invenzione riguarda una valvola di non ritorno a doppio piatto, la quale trova, tra gli altri, impiego per il controllo di flusso di fluidi a temperature criogeniche.

Come noto, le valvole di non ritorno sono valvole progettate per consentire il flusso di un fluido in un?unica direzione, impedendone una inversione. Le valvole di non ritorno sono inoltre valvole ad azionamento autonomo, vale a dire, la loro apertura e chiusura viene determinata direttamente dal fluido che le percorre, pi? precisamente dalla direzione di flusso del medesimo, senza necessit? di un controllo o intervento dall?esterno.

In particolare, le valvole di non ritorno del tipo a doppio piatto comprendono un corpo di valvola avente al proprio interno un elemento trasversale che definisce nel corpo di valvola due aperture. In corrispondenza dell?elemento trasversale sono incernierati due piatti ruotabili a perno tra una posizione di apertura della valvola, in cui ciascun piatto libera una rispettiva apertura, e una posizione di chiusura della valvola, in cui ciascun piatto chiude una rispettiva apertura. Mezzi elastici agiscono sui piatti in modo da mantenerli nella posizione di chiusura. Se la pressione di un fluido a monte della valvola supera un valore di soglia, i piatti, per effetto di tale pressione, ruotano verso la posizione di apertura, consentendo il passaggio del fluido attraverso la valvola nella direzione di flusso ammessa. Quando il flusso diminuisce e la pressione a monte della valvola scende nuovamente sotto il valore di soglia, i piatti ritornano nella posizione di chiusura sotto l?azione dei mezzi elastici, interrompendo il flusso e impedendo che il medesimo si inverta.

Valvole di non ritorno a doppio piatto sono descritte ad esempio in EP 3205 911 A1, WO 2013/011348 A1 e US 5,711,343.

Per quanto le valvole di non ritorno, e in particolare le valvole di non ritorno a doppio piatto, note abbiano prestazioni generalmente soddisfacenti, vi sono specifici settori di impiego che richiedono prestazioni particolarmente elevate e in cui si concentrano gli sforzi di miglioramento dei produttori. In particolare, le valvole di non ritorno destinate al controllo di flusso di fluidi a temperature criogeniche devono di norma garantire una tenuta pi? elevata rispetto a quella di analoghe valvole destinate ad applicazioni a temperatura ambiente, in riferimento alle normative applicabili.

Scopo principale della presente invenzione ? pertanto mettere a disposizione una valvola di non ritorno a doppio piatto avente una capacit? di tenuta elevata, adatta in particolare per applicazioni in ambito criogenico.

Un altro scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione una valvola di non ritorno a doppio piatto che garantisca un funzionamento affidabile e il mantenimento delle condizioni di tenuta previste in modo sicuro e ripetibile durante tutta la sua vita in servizio.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? mettere a disposizione una valvola di non ritorno a doppio piatto con le caratteristiche suddette che permetta anche una realizzazione compatta, leggera e relativamente semplice.

Secondo l?invenzione, tali scopi vengono raggiunti tramite una valvola di non ritorno a doppio piatto avente le caratteristiche enunciate nella rivendicazione 1 allegata. Aspetti preferiti di tale valvola sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

In particolare, l?invenzione riguarda una valvola di non ritorno a doppio piatto comprendente un corpo di valvola avente un asse longitudinale e provvisto di un elemento trasversale definente una coppia di aperture all?interno del corpo di valvola, e una coppia di piatti ruotabili a perno tra una posizione di apertura della valvola, in cui ciascun piatto libera una rispettiva apertura della coppia di aperture, e una posizione di chiusura della valvola, in cui ciascun piatto chiude una rispettiva apertura della coppia di aperture. In corrispondenza di ciascuna apertura della coppia di aperture ? definita una sede di tenuta anulare del corpo di valvola avente un rispettivo piano di chiusura e ciascun piatto della coppia di piatti comprende un bordo di tenuta anulare configurato per impegnarsi a tenuta con la sede di tenuta della rispettiva apertura della coppia di aperture in corrispondenza del rispettivo piano di chiusura. Ciascuna sede di tenuta anulare del corpo di valvola comprende una superficie di tenuta inclinata rispetto ad una direzione perpendicolare al rispettivo piano di chiusura in modo da formare un primo angolo minore di 90?, e il bordo di tenuta anulare di ciascun piatto in detta posizione di chiusura realizza con la superficie di tenuta della rispettiva sede di tenuta del corpo di valvola un contatto lineare.

Nell?ambito della presente descrizione e delle successive rivendicazioni, per ?contatto lineare? si intende un contatto che si sviluppa lungo una linea, o comunque lungo una fascia avente una estensione trasversale trascurabile rispetto all?estensione trasversale della superficie di tenuta di una sede di tenuta del corpo di valvola.

Inoltre, con il termine ?piano di chiusura? si intende il piano in corrispondenza del quale un piatto, nella propria posizione di chiusura, contatta con il proprio bordo di tenuta la rispettiva sede di tenuta nel corpo di valvola.

L?invenzione propone vantaggiosamente di migliorare la tenuta di una valvola di non ritorno a doppio piatto senza aumentare l?estensione superficiale della zona di contatto tra il bordo di tenuta dei piatti e le rispettive sedi di tenuta nel corpo di valvola, ma, al contrario, riducendo tale estensione, in modo da determinare una concentrazione degli sforzi e un conseguente aumento della pressione specifica di contatto tra i piatti e le rispettive sedi di tenuta.

In particolare, la predisposizione di sedi di tenuta nel corpo di valvola aventi una superficie di tenuta inclinata in modo da formare un angolo acuto rispetto ad una direzione perpendicolare al rispettivo piano di chiusura, e di piatti aventi bordi di tenuta configurati in modo tale da contattare tale superficie di tenuta inclinata della rispettiva sede di tenuta solamente lungo una linea ha sorprendentemente permesso di ottenere coefficienti di perdita particolarmente bassi, adeguati anche per applicazioni in ambito criogenico.

Le caratteristiche tecniche sopradescritte non solo permettono di ottenere prestazioni elevate in termini di tenuta, ma si ripercuotono anche vantaggiosamente sul funzionamento e sulla progettazione della valvola dell?invenzione.

Infatti, in particolare la ridotta estensione superficiale del contatto tra il bordo di tenuta dei piatti e le rispettive sedi di tenuta nel corpo di valvola contribuisce a evitare eventuali fenomeni di adesione dei piatti alle rispettive sedi di tenuta, che possono verificarsi pi? facilmente in presenza di contatto superficialmente esteso, nonch? a ridurre i punti soggetti ad usura nelle zone della valvola preposte alla tenuta. Ci? si traduce in una maggiore affidabilit? di funzionamento della valvola e contribuisce positivamente al mantenimento inalterato delle prestazioni della stessa durante tutto l?arco della vita in servizio prevista. Inoltre, a parit? di altre caratteristiche strutturali, ? possibile realizzare valvole aventi ingombro e/o peso minore.

Secondo una forma di realizzazione preferita, il bordo di tenuta anulare di ciascun piatto contatta la superficie di tenuta della rispettiva sede di tenuta del corpo di valvola tramite una sporgenza di contatto formata di pezzo con il piatto ed estesa da un lato del piatto rivolto verso la sede di tenuta. L?impiego di una sporgenza di contatto formata di pezzo con il piatto premette vantaggiosamente di realizzare il suddetto contatto lineare tra il bordo di tenuta del piatto e la superficie di tenuta inclinata della corrispondente sede di tenuta del corpo di valvola in modo particolarmente preciso e stabile, oltre a semplificare le operazioni di assemblaggio della valvola.

In questo caso, preferibilmente, un fianco trasversalmente esterno della sporgenza di contatto pu? essere definito da una superficie piana che interseca un fianco trasversalmente interno della sporgenza di contatto in modo da formare una linea di cresta, e la sporgenza di contatto pu? contattare la superficie di tenuta della rispettiva sede di tenuta del corpo di valvola lungo detta linea di cresta.

Preferibilmente, la superficie piana del fianco trasversalmente esterno della porzione di contatto ? inclinata rispetto ad una direzione perpendicolare al rispettivo piatto in modo da formare un secondo angolo minore di detto primo angolo formato dalla superficie di tenuta della rispettiva sede di tenuta del corpo di valvola rispetto alla direzione perpendicolare al piano di chiusura della stessa sede di tenuta, e tale per cui la differenza tra il primo angolo e il secondo angolo ? preferibilmente maggiore di 0? e minore di 90?. Pi? preferibilmente, tale differenza angolare ? maggiore di 0? e minore di o uguale a 5?, ad esempio circa 2?, oppure ? maggiore di o uguale a 40? e minore di o uguale a 70?, ad esempio circa 45?. Nel primo caso, la superficie piana del fianco trasversalmente esterno della porzione di contatto del piatto ha una inclinazione prossima a quella della superficie di tenuta della sede di tenuta nel corpo di valvola, il che pu? essere vantaggioso in fase di realizzazione dei piatti. Nel secondo caso, la superficie piana del fianco trasversalmente esterno della porzione di contatto del piatto ha una inclinazione sostanzialmente differente rispetto a quella della superficie di tenuta della sede di tenuta nel corpo di valvola, il che pu? essere vantaggioso in fase operativa per massimizzare la possibilit? di adattamento del bordo di tenuta del piatto alla corrispondente della sede di tenuta nel corpo di valvola.

In alternativa, il fianco trasversalmente esterno della sporgenza di contatto pu? preferibilmente comprendere una porzione curvilinea convessa e la sporgenza di contatto pu? contattare la superficie di tenuta della rispettiva sede di tenuta del corpo di valvola lungo una linea di tangenza in corrispondenza della porzione curvilinea convessa, il che pu? essere vantaggioso per mantenere una linea di contatto continua tra piano e sede anche in caso di deformazioni sotto sforzo del piatto.

Secondo un?altra forma di realizzazione preferita, il bordo di tenuta anulare di ciascun piatto contatta la superficie di tenuta della rispettiva sede di tenuta del corpo di valvola tramite un elemento di tenuta anulare, preferibilmente una guarnizione O-ring in materiale metallico, o un anello sagomato in materia plastica, ad esempio PTFE, accolto in una sede ricavata in detto bordo di tenuta. In caso di usura ? qui vantaggiosamente possibile una sostituzione del solo elemento di tenuta, anzich? di tutto il piatto.

Preferibilmente, detto primo angolo formato dalla superficie di tenuta di ciascuna sede di tenuta del corpo di valvola rispetto alla direzione perpendicolare al piano di chiusura definito dalla medesima sede di tenuta ? maggiore di o uguale a 5? e minore di o uguale a 85?. In questo intervallo si ? riscontrato un effetto sinergico particolarmente marcato tra l?inclinazione della superficie di tenuta di ciascuna sede di tenuta e il contatto lineare del bordo di tenuta del rispettivo piatto ai fini dell?ottenimento di una tenuta elevata.

Preferibilmente, il piano di chiusura di ciascuna sede di tenuta del corpo di valvola ? inclinato in una direzione di flusso attraverso la valvola rispetto all?asse longitudinale del corpo di valvola. Tale disposizione vantaggiosamente favorisce il distacco dei piatti dalle rispettive sedi di tenuta del corpo di valvola, e pertanto contribuisce ad una apertura pi? facile e veloce dei piatti, nonch? ad ottenere una pressione minima di apertura (breaking pressure) inferiore. ? inoltre emerso che tale disposizione ha un effetto positivo anche sul comportamento fluidodinamico della valvola.

In questo caso, una direzione perpendicolare al piano di chiusura di ciascuna sede di tenuta del corpo di valvola forma con l?asse longitudinale del corpo di valvola un terzo angolo preferibilmente maggiore di 0? e minore di o uguale a 50?, pi? preferibilmente maggiore di o uguale a 15? e minore di o uguale a 35?.

Secondo una forma di realizzazione preferita, ciascun piatto della coppia di piatti ? montato nel corpo di valvola per mezzo di un rispettivo perno di rotazione. La predisposizione di un perno di rotazione distinto per ciascun piatto permette vantaggiosamente di ridurre le tolleranze di montaggio dei piatti e pertanto i giochi che intervengono durante la rotazione degli stessi. Ci? si riflette in un posizionamento pi? preciso e ripetibile dei piatti in corrispondenza delle rispettive sedi di tenuta del corpo di valvola nella loro posizione di chiusura e contribuisce pertanto alla qualit? e affidabilit? della tenuta della valvola.

Preferibilmente, ciascun piatto della coppia di piatti ? precaricato nella posizione di chiusura della valvola tramite un rispettivo elemento elastico. La predisposizione di un elemento elastico distinto per precaricare ciascun piatto facilita una installazione e un funzionamento ottimale dei piatti, contribuendo positivamente alle prestazioni della valvola in termini di tenuta e affidabilit?.

Al fine di ottenere una struttura di valvola il pi? possibile semplice e con un numero di ridotto di componenti da assemblare, ciascun piatto della coppia di piatti ? preferibilmente formato di pezzo.

Preferibilmente, ciascun piatto di detta coppia di piatti ha uno spessore ridotto in corrispondenza del rispettivo bordo di tenuta, il che risulta vantaggioso per conferire al bordo del piatto una maggiore elasticit?, massimizzando l?adattabilit? del bordo di tenuta del piatto alla sede di tenuta.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione preferite, fatta qui di seguito, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

- Fig. 1 mostra una vista schematica prospettica di una valvola di non ritorno a doppio piatto secondo la presente invenzione;

- Fig. 2 mostra una vista schematica prospettica in sezione longitudinale della valvola di Fig. 1, con i piatti nella posizione di apertura;

- Fig. 3 mostra una vista schematica frontale della valvola di Fig. 1 dal lato della sua sezione di ingresso;

- Fig. 4 mostra una vista schematica frontale della valvola di Fig. 1 dal lato della sua sezione di uscita;

- Fig. 5 mostra una vista schematica in sezione longitudinale della valvola di Fig.1, in cui i bordi di tenuta dei piatti sono configurati secondo una prima forma di realizzazione preferita della presente invenzione;

- Fig. 6 mostra una vista in scala ingrandita del particolare A di Fig.5;

- Fig. 7 mostra una vista schematica prospettica in sezione longitudinale della valvola di Fig. 5;

- Fig. 8 mostra una vista schematica in sezione longitudinale della valvola di Fig.1, in cui i bordi di tenuta dei piatti sono configurati secondo una seconda forma di realizzazione preferita della presente invenzione;

- Fig. 9 mostra una vista in scala ingrandita del particolare A di Fig.8;

- Fig. 10 mostra una vista schematica prospettica in sezione longitudinale della valvola di Fig. 8;

- Fig. 11 mostra una vista schematica in sezione longitudinale della valvola di Fig.1, in cui i bordi di tenuta dei piatti sono configurati secondo una terza forma di realizzazione preferita della presente invenzione;

- Fig. 12 mostra una vista in scala ingrandita del particolare A di Fig.11;

- Fig. 13 mostra una vista schematica prospettica in sezione longitudinale della valvola di Fig. 11;

- Fig. 14 mostra una vista schematica in sezione longitudinale della valvola di Fig.1, in cui i bordi di tenuta dei piatti sono configurati secondo una quarta forma di realizzazione preferita della presente invenzione;

- Fig. 15 mostra una vista in scala ingrandita del particolare A di Fig.14, e

- Fig. 16 mostra una vista schematica prospettica in sezione longitudinale della valvola di Fig. 14.

Le Figg. 1-4 mostrano una valvola di non ritorno a doppio piatto secondo la presente invenzione, complessivamente indicata con il riferimento numerico 1.

La valvola 1 comprende un corpo di valvola 2 di forma genericamente tubolare, avente un asse longitudinale X-X. Nelle forme di realizzazione preferite della valvola 1 qui mostrate il corpo di valvola 2 ha una forma sostanzialmente cilindrica. Nell?ambito dell?invenzione sono per? possibili anche forme tubolari differenti, ad esempio forme tubolari aventi sezione trasversale quadrata, rettangolare o ellittica. Il corpo di valvola 2 ? realizzato in metallo o lega metallica, scelto/a in funzione delle condizioni d?uso previste per la valvola 1. Per applicazioni in ambito criogenico possono essere convenientemente utilizzati acciaio inossidabile o leghe a base di nichel idonee al servizio criogenico.

Il corpo di valvola 2 ? preferibilmente formato di pezzo, tramite lavorazione meccanica di tipo sottrattivo o additivo, oppure tramite colata.

Il corpo di valvola 2 comprende una sezione di ingresso 21, visibile in particolare nella Fig. 3, e una sezione di uscita 22, visibile in particolare nelle Figg. 1 e 4. Con riferimento ad una direzione di flusso ammessa attraverso la valvola 1, indicata tramite una freccia F nelle Figg. 1 e 2, la sezione di ingresso 21 rappresenta la sezione di monte, mentre la sezione di uscita 22 rappresenta la sezione di valle.

In corrispondenza della sezione di ingresso 21 e della sezione di uscita 22 il corpo di valvola 2 ? provvisto di flange 20, per il montaggio amovibile della valvola 1 in una linea. La valvola 1, e in particolare il corpo di valvola 2, pu? per? essere configurata per qualsiasi altro tipo di montaggio noto al tecnico del settore, come ad esempio un montaggio tramite giunto con corona di fori filettati (lug joint), un montaggio tramite giunto per saldatura di testa (buttweld joint), o un montaggio wafer.

Il corpo di valvola 2 comprende inoltre un elemento trasversale 23 che definisce all?interno del corpo di valvola 2 stesso due aperture 24a, 24b di forma genericamente a D. Preferibilmente, l?elemento trasversale 23 si estende diametralmente all?interno del corpo di valvola 2 e le aperture 24a, 24 hanno la stessa dimensione. Come visibile in particolare in Fig. 2, l?elemento trasversale 23 ha preferibilmente un profilo di sezione trasversale rastremato, che si allarga procedendo longitudinalmente nel corpo di valvola 2 verso la sezione si uscita 22 e la cui estremit? pi? stretta ? posta in prossimit? della sezione di ingresso di ingresso 21 del corpo di valvola 2.

In corrispondenza di ciascuna apertura 24a, 24b, sul lato rivolto verso la sezione di uscita 22 del corpo di valvola 2, ? rispettivamente formata una sede di tenuta 25a, 25b anulare del corpo di valvola 2. Pi? precisamente, come visibile in particolare in Fig. 2, le sedi tenuta 25a, 25b sono preferibilmente formate in corrispondenza di nervature 240a, 240b anulari, sporgenti dalla parete interna del corpo di valvola 2 e dall?elemento trasversale 23, le quali delimitano la rispettiva apertura 24a, 24b.

Come risulta ancora da Fig. 2, le aperture 24a, 24b e le rispettive sedi di tenuta 25a, 25b del corpo di valvola 2 sono inclinate nella direzione di flusso ammessa F rispetto all?asse longitudinale X-X del corpo di valvola 2. In particolare, ciascuna sede di tenuta 25a, 25b definisce un piano di chiusura della rispettiva apertura 24a, 24b e una direzione X1a-X1a ovvero X1b-X1b perpendicolare a tale piano di chiusura forma con l?asse longitudinale X-X un angolo ? di circa 25?, o comunque preferibilmente compreso tra 0? e 50?, con il valore 0? escluso.

La valvola 1 comprende inoltre una coppia di piatti 3a, 3b per aprire e chiudere selettivamente le aperture 24a, 24b e quindi permettere o interdire il passaggio di fluido attraverso la valvola 1, in base alla direzione di flusso attraverso la valvola 1 stessa. In particolare, ciascun piatto 3a, 3b ? ruotabile a perno tra una posizione di apertura della valvola 1 (Fig. 2), in cui esso libera la rispettiva apertura 24a, 24b, e una posizione di chiusura della valvola 1 (Figg. 1, 3 e 4), in cui esso chiude la rispettiva apertura 24a, 24b. Il movimento di apertura dei piatti 3a, 3b ? determinato dal fluido stesso che fluisce attraverso la valvola 1, quando la sua pressione nella direzione di flusso ammessa F supera un valore di soglia prefissato, mentre il movimento di chiusa dei piatti 3a, 3b ? assicurato tramite uno o pi? elementi elastici predisposti per generare sui piatti 3a, 3b una forza di precarico verso la posizione di chiusura, i quali riportano automaticamente i piatti 3a, 3b nella posizione di chiusura quando la pressione del fluido nella direzione di flusso ammessa F scende al di sotto del valore di soglia prefissato. Nelle forme di realizzazione preferite qui mostrate sono in particolare previsti due elementi elastici distinti, configurati ad esempio come molle di torsione 4a, 4b, ciascuno dei quali agisce su uno dei piatti 3a, 3b.

I piatti 3a, 3b hanno una forma genericamente a D, corrispondente a quella delle aperture 24a, 24b, e comprendono rispettivi bordi di tenuta 30a, 30b anulari configurati per impegnarsi a tenuta con la sede di tenuta 25a, 25b della rispettiva apertura 24a, 24b in corrispondenza del rispettivo piano di chiusura, come verr? descritto pi? in dettaglio nel seguito. Anche i piatti 3a, 3b sono preferibilmente realizzati in un metallo o lega metallica, uguale o differente rispetto a quello/a del corpo di valvola 2, pi? preferibilmente in acciaio inossidabile o leghe base di nichel idonee al servizio criogenico. Ciascuno dei piatti 3a, 3b ? preferibilmente formato di pezzo, tramite lavorazione meccanica di tipo sottrattivo o additivo, oppure tramite colata. I piatti 3a, 3b hanno una configurazione sostanzialmente planare e presentano preferibilmente uno spessore massimo in corrispondenza della loro zona centrale e uno spessore ridotto in corrispondenza della loro periferia, in particolare del rispettivo bordo di tenuta 30a, 30b.

I piatti 3a, 3b sono montati nel corpo di valvola 2 in corrispondenza dell?elemento trasversale 23 per mezzo di rispettivi perni di rotazione 5a, 5b distinti, disposti parallelamente all?elemento trasversale 23. In particolare, i piatti 3a, 3b fanno convenientemente parte di un gruppo otturatore della valvola 1, che pu? venire preassemblato e successivamente montato, preferibilmente in modo amovibile, come componente singolo nel corpo di valvola 2, dal lato della sua sezione di uscita 22. Come risulta in particolare dalle Figg, 1, 2 e 4, oltre ai piatti 3a, 3b, tale gruppo otturatore comprende un elemento di connessione 6, a cui i piatti 3a, 3b sono incernierati tramite i perni di rotazione 5a, 5b e che ? destinato ad appoggiarsi sull?elemento trasversale 23 del corpo di valvola 2, le molle di torsione 4a, 4b montate su un perno di supporto 7 comune, meglio visibile in Fig. 2, dove per chiarezza le molle di torsione 4a, 4b non sono state raffigurate, un perno di riscontro 8 per limitare la corsa di apertura dei piatti 3a, 3b e per fungere da base di controspinta per le molle a torsione 4a, 4b ed una coppia di supporti laterali 9, parzialmente visibili nelle Figg. 1 e 4. Questi ultimi connettono tra loro l?elemento di connessione 6, il perno di supporto 7 e il perno di riscontro 8 in corrispondenza di rispettive estremit? contrapposte, formando un componente singolo, e sono configurati per venire inseriti in apposite scanalature formate longitudinalmente nella parete interna del corpo di valvola 2 dal lato della sua sezione di uscita 22.

Con riferimento alle Figg. 5-16 verranno ora descritte pi? in dettaglio caratteristiche peculiari delle sedi di tenuta 25a, 25b del corpo di valvola 2 e dei bordi di tenuta 30a, 30b dei piatti 3a, 3b. Per semplicit?, nella descrizione che segue si far? riferimento in particolare alla sede di tenuta 25a dell?apertura 24a e al relativo piatto 3a, ma la stessa descrizione vale in modo analogo anche per la sede di tenuta 25b dell?apertura 24b e per il piatto 3b.

La sede di tenuta 25a comprende una superficie di tenuta 250a anulare, piana, inclinata rispetto alla direzione X1a-X1a perpendicolare al proprio piano di chiusura in modo da formare un angolo? minore di 90?, non nullo. In altre parole, la superficie di tenuta 250a non giace nel piano di chiusura della sede di tenuta 25a, ma ? inclinata rispetto a tale piano in direzione della corrispondente apertura 24a. Preferibilmente, l?angolo ? ? compreso tra 5? e 85?, ad esempio ? pari a circa 60?.

Il bordo di tenuta 30a del piatto 3a ? a sua volta configurato in modo tale da realizzare, quando il piatto 3a si trova nella posizione di chiusura, un contatto lineare con la superficie di tenuta 250a inclinata della sede di tenuta 25a. La riduzione dell?estensione della zona di contatto tra piatto 3a e sede di tenuta 25a ad una linea permette di concentrare gli sforzi che il piatto 3a trasmette alla sede di tenuta 25a, legati dal precarico applicato tramite la molla di torsione 4a nonch? soprattutto, in condizioni operative, dalla pressione di un fluido in direzione opposta alla direzione di flusso ammessa F, e quindi di aumentare la pressione specifica di contatto tra il piatto 3a e la sede di tenuta 25. La combinazione di questo effetto con una disposizione inclinata della superficie di tenuta 250a secondo quanto descritto pi? sopra conferisce alla valvola 1 elevate prestazioni in termini di tenuta, combinate ad una elevata affidabilit? di funzionamento e a dimensioni e peso contenuti.

Le Figg. 5-7 mostrano una valvola 1 in cui i bordi di tenuta 30a, 30b dei piatti 3a, 3b sono configurati secondo una prima forma di realizzazione preferita della presente invenzione. Facendo riferimento in particolare al piatto 3a, si osserva che il suo bordo di tenuta 30a presenta una sporgenza di contatto 300a estesa da un lato del piatto 3a rivolto verso la sede di tenuta 25a. La sporgenza di contatto 300a si estende lungo tutto il bordo di tenuta 30a ed ? preferibilmente formata di pezzo con il piatto 3a. Un fianco trasversalmente esterno della sporgenza di contatto 300a ? definito da una superficie piana 301a che interseca un fianco trasversalmente interno della stessa in modo da formare una linea di cresta 302a, in corrispondenza della quale si realizza il contatto lineare tra sporgenza di contatto 300a del bordo di tenuta 30a del piatto 3a e la superficie di tenuta 250a inclinata della sede di tenuta 25a del corpo di valvola 2.

Come si pu? osservare in particolare in Fig. 6, in questa forma di realizzazione la sporgenza di contatto 300a ha un profilo in sezione trasversale relativamente ampio, con una base di attacco che si estende pressoch? fino all?estremit? trasversalmente esterna del bordo di tenuta 30a. La superficie piana 301a che definisce il fianco trasversalmente esterno della sporgenza di contatto 300a ha in questo caso un?inclinazione prossima a quella della superficie di tenuta 250a della sede di tenuta 25a, per quanto sempre differente da quest?ultima, in modo da assicurare che il contatto tra il bordo di tenuta 30a del piatto 3a e la superficie di tenuta 250a della sede di tenuta 25a avvenga solamente lungo una linea, in particolare qui la linea di cresta 302a della sporgenza di contatto 300a. In particolare, in questa forma di realizzazione la superficie piana 301a della sporgenza di contatto 300a ? inclinata rispetto ad una direzione X2a-X2a perpendicolare al piatto 3a ? direzione che, quando quest?ultimo di trova nella condizione di chiusura come rappresentato nelle figure, coincide con la direzione X1a-X1a perpendicolare al piano di chiusura della sede di tenuta 25a ? in modo da formare un angolo? minore dell?angolo ? formato dalla superficie di tenuta 250a della sede di tenuta 25a rispetto alla direzione X1a-X1a perpendicolare al piano di chiusura della sede di tenuta 25a stessa, e tale per cui la differenza ??? ? preferibilmente compresa tra 0? e 5?, con il valore 0? escluso.

Le Figg.8-10 mostrano una valvola 1 in cui i bordi di tenuta 30a, 30b dei piatti 3a, 3b sono configurati secondo una seconda forma di realizzazione preferita della presente invenzione. Facendo ancora riferimento in particolare al piatto 3a, si osserva che anche qui il suo bordo di tenuta 30a contatta la superficie di tenuta 250a inclinata della corrispondente sede di tenuta 25a del corpo di valvola 2 tramite una sporgenza di contatto 300a. Come visibile in particolare in Fig. 9, la sporgenza di contatto 300a ha complessivamente una configurazione analoga a quella gi? descritta con riferimento alle Figg. 5-7, tuttavia in questo caso essa presenta un profilo in sezione trasversale pi? stretto e la sua base di attacco ? maggiormente localizzata e disposta discosta rispetto all?estremit? trasversalmente esterna del bordo di tenuta 30a. La superficie piana 301a che definisce il fianco trasversalmente esterno della sporgenza di contatto 300a ha in questo caso un?inclinazione sostanzialmente diversa rispetto a quella della superficie di tenuta 250a della sede di tenuta 25a. In particolare, in questa forma di realizzazione la superficie piana 301a ? inclinata rispetto alla direzione X2a-X2a perpendicolare al piatto 3a in modo da formare un angolo ? minore dell?angolo ? e tale per cui la differenza??? ? preferibilmente compresa tra 40?e 70?.

Le Figg. 11-13 mostrano una valvola 1 in cui i bordi di tenuta 30a, 30b dei piatti 3a, 3b sono configurati secondo una terza forma di realizzazione preferita della presente invenzione. Facendo ancora riferimento in particolare al piatto 3a, si osserva che anche in questa forma di realizzazione il bordo di tenuta 30a ? provvisto di una sorgenza di contatto 300a tramite la quale esso contatta la superficie di tenuta 250a inclinata della corrispondente sede di tenuta 25a del corpo di valvola 2. Tuttavia, come visibile in particolare in Fig. 12, in questo caso il fianco trasversalmente esterno della sporgenza di contatto 300a comprende una porzione prossimale 303a formata da una superficie piana, avente una inclinazione prossima o eventualmente uguale a quella della superficie di tenuta 250a della sede di tenuta 25a, e una porzione distale 304a formata da una superficie curvilinea convessa, preferibilmente costituita da una calotta cilindrica. La superficie curvilinea convessa della porzione distale 304a sporge trasversalmente rispetto alla superficie piana della porzione prossimale 303a e la sporgenza di contatto 300a contatta la superficie di tenuta 250a della sede di tenuta 25a lungo una linea di tangenza 305a in corrispondenza di tale superficie curvilinea convessa.

Infine, le Figg.14-16 mostrano una valvola 1 in cui i bordi di tenuta 30a, 30b dei piatti 3a, 3b sono configurati secondo una quarta forma di realizzazione preferita della presente invenzione. Facendo sempre riferimento in particolare al piatto 3a, si osserva che in questo caso il bordo di tenuta 30a presenta, in corrispondenza di un suo fianco affacciato verso superficie di tenuta 250a della sede di tenuta 25a, un elemento di tenuta 31a anulare, preferibilmente un O-ring metallico, oppure un anello sagomato in materia plastica, ad esempio PTFE, e che il contatto lineare tra bordo di tenuta 30a del piatto 3a e superficie di tenuta 250a della sede di tenuta 25a si realizza in corrispondenza di tale elemento di tenuta 31a. Come meglio visibile in Fig. 15, l?elemento di tenuta 31a ? accolto in una sede 306a anulare ricavata nel bordo di tenuta 30a. La sede di tenuta 306a ? parzialmente delimitata da un anello di bloccaggio 32a applicato in modo amovibile in corrispondenza del lato del piatto 3a rivolto verso la sede di tenuta 25a per consentire il posizionamento dell?elemento di tenuta 31a nella sede 306a e, quando necessario, una sostituzione dello stesso. In questa forma di realizzazione, inoltre, la superficie di tenuta 250a pu? convenientemente avere una inclinazione maggiore rispetto alle forme di realizzazione precedentemente descritte. In particolare, l?angolo ? formato con la direzione X1a-X1a perpendicolare al piano di chiusura della sede di tenuta 25a pu? essere in questo caso pari a circa 25?.

In tutte le forme di realizzazione precedentemente descritte il contatto lineare tra il bordo di tenuta 30a del piatto 3a e la superficie di tenuta 250a della corrispondente sede di tenuta 25a del corpo di valvola 2 ? di tipo metallo su metallo o, eventualmente, metallo su materiale plastico. Nel caso di contatto metallo su metallo si pu? prevedere il contatto diretto tra i materiali metallici con cui sono realizzati il piatto 3a e il corpo di valvola 2, oppure, per migliorare ulteriormente la qualit? della tenuta, la predisposizione di rivestimenti e/o inserti metallici di metalli differenti, tipicamente metalli relativamente teneri come argento o stagno, in corrispondenza del bordo di tenuta 30a del piatto 3a e/o della superficie di tenuta 250a della sede di tenuta 25a.

Tramite l?invenzione viene pertanto messa a disposizione una valvola di non ritorno a doppio piatto avente elevate prestazioni in termini di tenuta, adatte in particolare per applicazioni in ambito criogenico, combinate ad una elevata affidabilit? di funzionamento, ad una struttura semplice con un ridotto numero di componenti, nonch? a dimensioni e peso contenuti.

Claims (13)

RIVENDICAZIONI

1. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) comprendente:

- un corpo di valvola (2) avente un asse longitudinale (X-X) e comprendente un elemento trasversale (23) definente una coppia di aperture (24a, 24b) all?interno del corpo di valvola (2);

- una coppia di piatti (3a, 3b) ruotabili a perno tra una posizione di apertura della valvola, in cui ciascun piatto della coppia di piatti (3a, 3b) libera una rispettiva apertura della coppia di aperture (24a, 24b), e una posizione di chiusura della valvola, in cui ciascun piatto della coppia di piatti (3a, 3b) chiude una rispettiva apertura della coppia di aperture (24a, 24b),

in cui in corrispondenza di ciascuna apertura della coppia di aperture (24a, 24b) ? definita una sede di tenuta (25a, 25b) anulare del corpo di valvola (2) avente un rispettivo piano di chiusura e ciascun piatto della coppia di piatti (3a, 3b) comprende un bordo di tenuta (30a, 30b) anulare configurato per impegnarsi a tenuta con la sede di tenuta (25a, 25b) della rispettiva apertura della coppia di aperture (24a, 24b) in corrispondenza del piano di chiusura di essa,

caratterizzata dal fatto che

- ciascuna sede di tenuta (25a, 25b) anulare del corpo di valvola (2) comprende una superficie di tenuta (250a, 250b) inclinata rispetto ad una direzione (X1a-X1a, X1b-X1b) perpendicolare al rispettivo piano di chiusura in modo da formare un primo angolo ( ?) minore di 90?, e che

- il bordo di tenuta anulare (30a, 30b) di ciascun piatto della coppia di piatti (3a, 3b) in detta posizione di chiusura realizza con la superficie di tenuta (250a, 250b) della rispettiva sede di tenuta (25a, 25b) del corpo di valvola (2) un contatto lineare.

2. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il bordo di tenuta (30a, 30b) anulare di ciascun piatto della coppia di piatti (3a, 3b) contatta la superficie di tenuta (250a, 250b) della rispettiva sede di tenuta (25a, 25b) del corpo di valvola (2) tramite una sporgenza di contatto (300a) formata di pezzo con il piatto (3a, 3b) ed estesa da un lato del piatto rivolto verso detta sede di tenuta (25a, 25b).

3. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo la rivendicazione 2, in cui un fianco trasversalmente esterno della sporgenza di contatto (300a) ? definito da una superficie piana (301a) che interseca un fianco trasversalmente interno della sporgenza di contatto (300a,) in modo da formare una linea di cresta (302a), e la sporgenza di contatto (300a) contatta la superficie di tenuta (250a, 250b) della rispettiva sede di tenuta (25a, 25b) del corpo di valvola (2) lungo detta linea di cresta (302a).

4. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detta superficie piana (301a) ? inclinata rispetto ad una direzione (X2a-X2a, X2b-X2b) perpendicolare al rispettivo piatto (3a, 3b) in modo da formare un secondo angolo (?) minore di detto primo angolo ( ?) formato dalla superficie di tenuta (250a, 250b) della rispettiva sede di tenuta (25a, 25b) del corpo di valvola (2) rispetto alla direzione (X1a-X1a, X1b-X1b) perpendicolare al piano di chiusura della sede di tenuta (25a 25b) stessa, e tale per cui la differenza tra detto primo angolo ( ?) e detto secondo angolo (?) ? maggiore di 0? e minore di 90?, preferibilmente maggiore di 0? e minore di o uguale a 5?, oppure maggiore di o uguale a 40? e minore di o uguale a 70?.

5. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo la rivendicazione 2, in cui un fianco trasversalmente esterno della sporgenza di contatto (300a) comprende una porzione curvilinea convessa (304a) e la sporgenza di contatto (300a) contatta la superficie di tenuta (250a, 250b) della rispettiva sede di tenuta (25a, 25b) del corpo di valvola (2) lungo una linea di tangenza (305a) in corrispondenza di detta porzione curvilinea convessa (304a).

6. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il bordo di tenuta (30a, 30b) anulare di ciascun piatto della coppia di piatti (3a, 3b) contatta la superficie di tenuta (250a, 250b) della rispettiva sede di tenuta (25a, 25b) del corpo di valvola (2) tramite un elemento di tenuta (31a) anulare accolto in una sede (306a) ricavata in detto bordo di tenuta (30a, 30b).

7. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo angolo ( ?) formato dalla superficie di tenuta (250a, 250b) di ciascuna sede di tenuta (25a, 25b) del corpo di valvola (2) rispetto alla direzione perpendicolare al piano di chiusura (X1a-X1a, X1b-X1b) della sede di tenuta (25a, 25b) ? maggiore di o uguale a 5? e minore di o uguale a 85?.

8. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il piano di chiusura di ciascuna sede di tenuta (25a, 25b) del corpo di valvola (2) ? inclinato in una direzione di flusso (F) attraverso la valvola rispetto all?asse longitudinale (X-X) del corpo di valvola (2).

9. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo la rivendicazione 8, in cui una direzione (X1a-X1a, X1b-X1b) perpendicolare al piano di chiusura di ciascuna sede di tenuta (25a, 25b) del corpo di valvola (2) forma con l?asse longitudinale (X-X) del corpo di valvola (2) un terzo angolo ( ?) maggiore di o uguale a 0? e minore di o uguale a 50?, preferibilmente maggiore di o uguale a 10? e minore di o uguale 40?.

10. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun piatto della coppia di piatti (3a, 3b) ? montato nel corpo di valvola (2) per mezzo di un rispettivo perno di rotazione (5a, 5b).

11. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun piatto della coppia di piatti (3a, 3b) ? precaricato nella posizione di chiusura della valvola tramite un rispettivo elemento elastico (4a, 4b).

12. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun piatto della coppia di piatti (3a, 3b) ha uno spessore ridotto in corrispondenza del rispettivo bordo di tenuta (30a, 30b).

13. Valvola di non ritorno a doppio piatto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun piatto della coppia di piatti (3a, 3b) ? formato di pezzo.