ITBO20060400A1 - Regolatore di pressione per gas perfezionato. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

REGOLATORE DI PRESSIONE PER GAS PERFEZIONATO.

La presente invenzione concerne un regolatore di pressione per gas. In particolare, la presente invenzione è relativa ad un regolatore di pressione dotato di un dispositivo di riduzione della rumorosità.

I regolatori di pressione attualmente utilizzati sono anche chiamati, comunemente, riduttori di pressione, poiché la loro azione di regolazione è attuata, principalmente, mediante un abbassamento per laminazione della pressione del gas in mandata.

I regolatori di tipo noto comprendono essenzialmente un corpo centrale dotato di una bocca di ingresso per il gas a pressione elevata e di una bocca di uscita per il medesimo gas a pressione ridotta; all’interno del corpo centrale agiscono organi di controllo e regolazione del flusso di gas.

I citati organi di controllo e regolazione comprendono almeno un otturatore azionato da s istemi a m olla - m embrana c he n e p ermettono u no scorrimento lungo un proprio asse, e un dispositivo pilota il quale, controllando la pressione del gas a monte ed a valle del regolatore, comanda la membrana di azionamento dell’otturatore.

L'otturatore, di solito di forma cilindrica, è mobile assialmente tra due posizioni estreme, una prima posizione di chiusura del flusso di gas in corrispondenza delia quale si trova sostanzialmente in battuta con una rispettiva sede, ed una seconda posizione di massima apertura in cui è conseguentemente massima la luce di passaggio del gas.

Materialmente, la chiusura del flusso è attuata mediante una guarnizione ad anello, o pastiglia, normalmente fissata all'otturatore mobile la quale guarnizione è atta ad impegnarsi in battuta con la citata sede. In corrispondenza di tale sede si viene pertanto a concentrare l'effetto di laminazione del gas.

Ciò porta ad un elevato livello di rumorosità riscontrabile nel funzionamento a regime dello stesso riduttore.

L'orìgine di questo rumore si spiega in particolare in base ai fenomeni che hanno luogo durante la riduzione di pressione: il getto di gas che esce dallo strozzamento definito dalla membrana possiede una elevata velocità che, in condizioni di caduta di pressione "ipercritica", può raggiungere anche la velocità del suono; tra la velocità del getto di gas uscente dallo strozzamento e quella del gas nella tubazione a valle vi è quindi una notevole differenza, la quale può dar luogo a bolle di gas di diversa grandezza (chiamate in gergo "bolle di turbolenza") che vengono espulse continuamente dal getto successivo. Le oscillazioni di pressione dovute a questo fenomeno vengono recepite come rumore che risulta tanto più elevato quanto più alta è la velocità del getto. Il rumore dovuto a questo effetto viene trasmesso alla tubazione di valle che diventa essa stessa una sorgente di rumore.

Ulteriore fattore è dato dal fatto che durante la caduta di pressione "ipercrìtica", il passaggio dalla pressione di entrata alla pressione di uscita avviene con salti non stazionari (denominate "onde d'urto") i quali provocano forti insorgenze di rumore. Tali onde inoltre possono anche innescare vibrazioni e quindi produrre ulteriore rumore di sorgente meccanica.

I produttori di regolatori di pressione si sono indirizzati negli ultimi anni verso la ricerca di soluzioni di dispositivi silenziatori in grado di ridurre le emissioni di rumore dei regolatori.

Ad oggi, vi sono essenzialmente due tipologie di dispositivi silenziatori: quelli che agiscono sulla generazione vera e propria del rumore e quelli che riducono il rumore generato.

I primi comprendono sia i dispositivi di ripartizione del flusso sia i dispositivi che provvedono a suddividere il salto di pressione totale in una pluralità di salti di pressione di entità ridotta.

I secondi, cioè quelli che riducono il rumore già generato, agiscono per assorbimento e sono chiaramente collocati a valle della zona di laminazione del gas. Questi dispositivi comprendono generalmente cartucce di materiale poroso adatto ad assorbire le onde sonore.

Tra i vari dispositivi sopra indicati, quelli del tipo ad assorbimento risultano decisamente molto complessi ed ingombranti in quanto richiedono l'inserimento delle citate cartucce all’interno del corpo del regolatore di pressione, implicando quindi una necessaria maggiorazione delle sue dimensioni con ovvio incremento di peso e costi.

Le soluzioni che prevedono la suddivisione del salto di pressione sono anch’esse assai complesse già in fase di progettazione, richiedendo notevoli complicazioni strutturali nella conformazione stessa del regolatore.

I dispositivi a ripartizione di flusso risultano senz’altro, tra quelli descritti, i più pratici ed economici in quanto comprendono essenzialmente una superficie di passaggio del gas in grado di scomporre il flusso del gas in una pluralità di flussi di minore portata, circostanza che provoca, come ampiamente sperimentato, un notevole abbattimento del rumore generato; questi stessi dispositivi non sono comunque esenti da inconvenienti.

II principale di tali inconvenienti è costituito dal fatto che per la loro installazione è necessario operare con il regolatore di pressione totalmente disassemblato. Questo implica che, una volta montato un determinato dispositivo silenziatore, non è possibile sostituirlo senza procedere allo smontaggio completo del regolatore. Di contro, sono invece circostanze molto frequenti il dover inserire un dispositivo silenziatore dopo aver verificato che in uso il rumore generato supera i livelli di tolleranza o il dover modificare le caratteristiche del dispositivo silenziatore già montato per adattarlo, ad esempio, ad una diversa portata a regime instaurata attraverso il regolatore.

Inoltre, la sostituzione del dispositivo silenziatore già installato può essere richiesta da una sopravvenuta usura dello stesso.

Le circostanze sopra elencate comportano pertanto, nei regolatori di pressione noti, notevoli difficoltà nel montaggio o nella sostituzione dei dispositivi silenziatori.

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un regolatore di pressione che permetta il superamento degli inconvenienti sopra elencati e sia, quindi, di semplice ed economico assemblaggio e di pratica manutenzione.

Le caratteristiche tecniche della presente invenzione, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente deducibili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, in particolare dalla rivendicazione 1 e, inoltre, da una qualsiasi rivendicazione dipendente, direttamente o indirettamente, dalla rivendicazione 1.

I vantaggi della presente invenzione risulteranno, inoltre, maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, la quale è fatta con riferimento ai disegni allegati che rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa della stessa invenzione, in cui:

la figura 1 illustra, in una vista schematica in sezione, una preferita forma realizzativa del regolatore di pressione secondo la presente invenzione;

la figura 2 illustra, in una vista prospettica dall’alto, due particolari smontati dal regolatore di pressione di figura 1 ;

la figura 3 illustra, in una vista prospettica dall’alto, i due particolari di figura 2 durante una fase di assemblaggio;

la figura 4 illustra, in una vista prospettica dall'alto, i due particolari di figura 2 tra loro assemblati;

la figura 5 illustra, in una vista schematica in sezione, il regolatore di pressione di figura 1 , in una fase di montaggio/smontaggio dei particolari di cui alle precedenti figure da 2 a 4;

la figura 6 illustra, in una vista schematica in sezione in elevazione laterale, i particolari di figura 2 in una loro variante realizzativa;

la figura 7 illustra, in una vista schematica in sezione, i due particolari di figura 6 tra loro assemblati.

Conformemente alla figura 1 , con il numero 1 di riferimento è indicato, nel suo complesso, un regolatore di pressione per gas realizzato in conformità alla presente invenzione.

Il regolatore 1 di pressione comprende un corpo 2 centrale in cui sono previste una bocca 3 di ingresso per il gas ad una prima pressione di mandata, la quale bocca 3 è associata ad un relativo primo condotto 4 d'ingresso, ed una bocca 5 di uscita per il gas medesimo, associata ad un corrispondente secondo condotto 6 di uscita, in cui il gas si trova ad una pressione diversa da quella di entrata.

Il secondo condotto 6 d'uscita è disposto a valle del primo condotto 4 d’ingresso rispetto al flusso del gas che attraversa il regolatore 1 secondo il verso indicato dalla freccia F1.

Tra il primo condotto 4 ed il secondo condotto 6 è disposto un corpo 7 assialsimmetrico, che sarà dettagliatamente descritto nel seguito, il quale corpo 7 definisce una sezione 8 calibrata di passaggio del gas.

II regolatore 1 comprende inoltre, disposto al suo interno, un otturatore 9 mobile longitudinalmente secondo una prima direzione D determinata per regolare l’apertura della citata sezione 8 calibrata di passaggio, tra una prima posizione estrema di chiusura della sezione stessa, illustrata in figura 1 , ed una posizione estrema di massima apertura, non illustrata nelle figure allegate.

L’otturatore 9 comprende un corpo 10 cilindrico cavo avente un asse A centrale e, ad una sua estremità 9a inferiore, un organo 11 di chiusura della citata sezione 8 calibrata di passaggio.

L’organo 11 di chiusura comprende due blocchi 11 a, 11 b fissati al corpo 10 cilindrico tra i quali blocchi 11 a, 11 b è serrata, in modo amovibile, una pastiglia 12 di tenuta, atta ad impegnarsi con una rispettiva sede 101 di riscontro per determinare la chiusura della sezione 8 di passaggio del gas. Secondo quanto illustrato nella figura 2, la sede 101 di riscontro ha sviluppo anulare ed è realizzata integrata nel citato corpo 7 assialsimmetrico.

La citata sezione 8 calibrata è illustrata in figura 1 sostanzialmente chiusa e, in uso, la sua definizione è stabilita dalla luce che si stabilisce tra la pastiglia 12 di tenuta e la rispettiva sede 101 di riscontro a seguito del movimento dell’otturatore 9.

Con riferimento alla figura 1 , sul corpo 2 centrale si innesta un dispositivo 14 di azionamento dell’otturatore 9 il quale dispositivo 14 comprende un primo coperchio 15 concavo ed un secondo coperchio 16 concavo, rispettivamente superiore ed inferiore, tra loro accoppiati in modo da presentare le rispettive concavità tra loro affacciate per definire un volume V circoscritto.

All’interno del citato volume V è alloggiata una membrana 17 anulare la cui periferia esterna è serrata tra i due citati coperchi 15, 16, la membrana 17 suddividendo il citato volume V in due camere V1 , V2 di estensione volumetrica variabile in funzione dei parametri di funzionamento del regolatore 1 di pressione.

Il dispositivo 14 di azionamento comprende inoltre due flangie 18 e 19, rispettivamente superiore ed inferiore, tra le quali è serrato un bordo interno della citata membrana 17 anulare.

Il regolatore 1 comprende inoltre una camicia 13 cilindrica all’interno della quale è inserito scorrevolmente l’otturatore 9, la quale camicia 13 è fissata stabilmente al coperchio 16 concavo inferiore.

Nel dettaglio, come chiaramente visibile nella figura 5, il citato coperchio 16 inferiore presenta un’apertura 200 centrale, circolare, internamente alla quale è ricavata una porzione 201 filettata.

Corrispondentemente, su una porzione 13a della parete esterna della camicia 13 cilindrica è ricavata una filettatura atta ad impegnarsi in avvitamento con la citata porzione 201 filettata del coperchio 16.

In tal modo, il montaggio e lo smontaggio della camicia 13, ne e da l’interno del corpo 2 centrale, possono essere attuati senza la necessità di rimuovere il coperchio 16 inferiore dal suo alloggiamento.

Le due flangie 18, 19 sono quindi stabilmente connesse tra loro e sono collegate all’otturatore 9 mediante una pluralità di organi 21 di aggancio. All’interno del corpo 10 cilindrico dell’otturatore 9 è alloggiato un gruppo 30 elastico comprendente una molla 31 elicoidale agente per compressione lungo il proprio asse A di sviluppo, e un primo ed un secondo piattello 33, 34, rispettivamente superiore e inferiore, disposti ciascuno a contatto con rispettive estremità longitudinali opposte della molla 31. Il piattello 34 inferiore poggia su uno spallamento circonferenziale realizzato internamente al corpo 10 cilindrico cavo.

Una ghiera 45 filettata è avvitata su una rispettiva zona interna filettata disposta ad un’estremità 9b superiore dell’otturatore 9 stesso.

Il regolatore 1 comprende inoltre, disposto all’interno del citato corpo 7 assialsimmetrico, un organo 102 silenziatore di tipo a ripartizione di flusso.

Secondo quanto chiaramente illustrato nelle figure da 2 a 4, l'organo 102 silenziatore comprende una parete 103 sostanzialmente cilindrica sulla quale sono realizzati una pluralità di fori 104 definenti le citate aperture di passaggio del gas; di tali fori 104 solamente alcuni sono illustrati, per semplicità, nelle allegate figure.

Secondo un’ulteriore forma realizzativa illustrata nelle figure 6 e 7, l'organo 102 silenziatore comprende una parete 110 cilindrica realizzata in rete metallica.

La parete 110 cilindrica comprende due bordi 112 circonferenziali opposti in corrispondenza dei quali sono disposti rispettivi anelli 113 di irrigidimento e supporto atti a permetterne l’accoppiamento con il corpo 7 assialsimmetrico.

Con riferimento alla figura 2, che illustra i citati organo 102 e corpo 7 estratti dal regolatore 1, il corpo 7 assialsimmetrico comprende una parete 70 periferica cilindrica sulla quale sono ricavate una pluralità di finestre 71, di forma approssimativamente quadrangolare e distribuite equidistanziate lungo lo sviluppo circonferenziale della parete 70 stessa. Le finestre 71 definiscono altrettante luci per il passaggio del gas tra il primo condotto 4 ed il secondo condotto 6 del regolatore 1.

Come detto, la figura 2 illustra chiaramente l'organo 102 silenziatore estratto dal corpo 7 assialsimmetrico; l'organo 102 è realizzato vantaggiosamente ma non necessariamente in lamiera metallica e su di esso, come detto, sono realizzati i citati fori 104.

I fori 104 esplicano l'effetto di ripartire, almeno per un breve tratto in prossimità della zona di regolazione della pressione, il flusso di gas in transito tra il primo condotto 4 ed il secondo condotto 6, in una pluralità di flussi di minore portata. Da tale ripartizione del flusso, in base a eventi fluidodinamici sostanzialmente noti e che qui non saranno considerati in quanto esulano dalle finalità della presente trattazione, consegue una notevole riduzione del rumore generato la quale riduzione è stata riscontrata sperimentalmente.

II corpo 7 assialsimmetrico comprende inoltre una porzione 72 anulare la quale si origina da una zona 70a inferiore della parete 70 cilindrica e si sviluppa verso l'interno del corpo 7 stesso.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, la porzione 72 anulare definisce la citata sede 101 di riscontro dell’otturatore 9.

La citata porzione 72 anulare del corpo 7 comprende inoltre una cavità 73, anch’essa anulare.

Come chiaramente illustrato nelle figure allegate e come sarà più dettagliatamente illustrato nel seguito, l’organo 102 silenziatore è inserito amovibilmente all’interno del corpo 7 assialsimmetrico.

Nel dettaglio, secondo quanto illustrato nella figura 1 , all interno della citata cavità 73 anulare ricavata nella porzione 72, è inserito, nella sua configurazione assemblata, un bordo 103a inferiore della parete 103 cilindrica dell’organo 102 silenziatore.

Come illustrato in figura 2, l’organo 102 silenziatore presenta una discontinuità circonferenziale, in sostanza un taglio nella parete 103 cilindrica, la quale discontinuità è atta a permettere una deformazione elastica dell’organo 102 stesso. Tale deformazione determina, come visibile dalla figura 3, una riduzione dell’ingombro circonferenziale dell’organo 102 silenziatore stesso.

La citata discontinuità circonferenziale è presente vantaggiosamente, ma non necessariamente, nel'organo 102 realizzato in lamiera metallica. Nel caso in cui, l’organo 102 silenziatore comprenda una parete 110 realizzata in rete metallica, esso non presenta la citata discontinuità circonferenziale.

Secondo ulteriori possibili forme realizzative non illustrate dell’organo 102 silenziatore, la parete 103 cilindrica, in alternativa al materiale metallico, è realizzata in materiale plastico o ceramico.

In altre parole, la parete 103 cilindrica che definisce l’organo 102 silenziatore è interrotta nel suo sviluppo circonferenziale e presenta quindi due bordi 103b, 103c d’estremità tra loro affacciati i quali risultano tra loro distanziati in corrispondenza di una configurazione estratta dal corpo 7 assialsimmetrico.

L’elasticità del materiale con il quale è realizzata la parete 103 permette, con uno sforzo limitato, di avvicinare tali bordi 103b, 103c distanziati attuando una deformazione elastica della parete 103 cilindrica stessa. A seguito del citato avvicinamento reciproco dei bordi 103b, 103c si determina conseguentemente una riduzione dell'ingombro circonferenziale complessivo dell’organo 102 silenziatore il quale può quindi essere introdotto all’interno del corpo 7 assialsimmetrico, come chiaramente illustrato nelle figure 3 e 4.

L'organo 102 silenziatore, inserito all'interno del corpo 7 assialsimmetrico in configurazione elasticamente deformata, esercita una corrispondente forza elastica in direzione sostanzialmente radiale contro una faccia 70b interna della parete 70 cilindrica del corpo 7 assialsimmetrico.

Secondo quanto illustrato nella figura 1 , il corpo 7 assialsimmetrico è interposto tra la camicia 13 ed una porzione del corpo 2 centrale per definire un passaggio obbligato per il gas in arrivo alla sezione 8 calibrata proveniente dal condotto 4 d'ingresso.

La citata forza elastica contribuisce a garantire un accoppiamento stabile tra l’organo 102 silenziatore ed il corpo 7 assialsimmetrico, in modo da evitare movimenti relativi tra gli stessi anche in presenza di elevate pressioni del gas in transito all'interno del regolatore 1.

Nel caso in cui l'organo 102 silenziatore comprenda una parete 110 in rete metallica, esso è vantaggiosamente inserito all'interno del corpo 7 assialsimmetrico per accoppiamento forzato degli anelli 113 di irrigidimento con la faccia 70b interna del corpo 7, in modo da risultare collegato stabilmente al corpo 7 stesso in fase di esercizio e da essere comunque rimovibile durante le operazioni di manutenzione e/o sostituzione. Sempre con riferimento a quanto illustrato nelle figure 1 e 2, il corpo 7 assialsimmetrìco è inserito in un alloggiamento 202 circonferenziaie a gradino ricavato sul corpo 2 centrale del regolatore 1 e, nel regolatore 1 assemblato, è mantenuto in posizione dalla camicia 13. Sulla camicia 13 infatti, in corrispondenza di una sua estremità 13b inferiore un rispettivo gradino 203 atto ad impegnarsi con un bordo 70c superiore del corpo 7 assialsimmetrìco.

Secondo quanto illustrato nella figura 5, per il montaggio e/o lo smontaggio del corpo 7 assialsimmetrìco e/o dell’organo 102 silenziatore nel e dal regolatore 1 di pressione, è sufficiente la rimozione di alcune parti del regolatore 1 stesso, senza che, ad esempio, sia necessario rimuovere il coperchio 16 inferiore.

Inoltre, grazie all’utilizzo del corpo 7 assialsimmetrìco, è possibile adottare, in modo intercambiabile e con una grande facilità di montaggio e smontaggio, differenti tipi di silenziatori ad esempio quelli del tipo a lamiera forata o quelli a rete metallica.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Regolatore di pressione per gas comprendente - un corpo (2) centrale in cui sono previsti un primo condotto (4) d'ingresso ed un secondo condotto (6) d’uscita di detto gas, - una sezione (8) calibrata di passaggio del gas da detto primo condotto (4) a detto secondo condotto (6), - un otturatore (9) alloggiato almeno parzialmente all'interno di detto corpo (2) centrale e mobile per regolare l’apertura di detta sezione (8) tra una posizione estrema di massima apertura della sezione (8) ed una posizione estrema di chiusura della sezione (8) stessa, in corrispondenza di detta posizione estrema di chiusura detto otturatore impegnandosi in battuta con una rispettiva sede (101) di riscontro, - un organo (102) silenziatore disposto in corrispondenza di detta sezione (8) di passaggio per ridurre il rumore generato all’interno del regolatore di pressione, detto organo (102) silenziatore comprendendo una parete (103) sostanzialmente cilindrica presentante una pluralità di aperture (104) di passaggio del gas, caratterizzato dal fatto di comprendere, in corrispondenza di detta sezione (8) di passaggio del gas, un corpo (7) assialsimmetrico di contenimento e alloggio di detto organo (102) silenziatore, detta sede (101) di riscontro essendo solidale a detto corpo (7) assialsimmetrico.
2. 2. Regolatore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto detto corpo (7) assialsimmetrico comprende una parete (70) periferica presentante una pluralità di finestre (71) definenti rispettive luci di passaggio del gas.
3. 3. Regolatore di pressione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dai fatto che detto corpo (7) assialsimmetrico comprende una porzione (72) anulare dipartentesi da detta parete (70) periferica verso l’interno del corpo (7) stesso, detta porzione (72) anulare definendo detta sede (101) di riscontro dell'otturatore.
4. 4. Regolatore di pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 e 3, caratterizzato dal fatto che detto organo (102) silenziatore è inserito amovibilmente all’interno di detta parete (70) periferica di detto corpo (7) assialsimmetrico.
5. 5. Regolatore di pressione secondo le rivendicazioni 3 e 4, caratterizzato dal fatto che detta porzione (72) anulare comprende una cavità (73) anulare all'interno della quale si inserisce un bordo (103a) inferiore di detta parete (103) cilindrica dell’organo (102) silenziatore.
6. 6. Regolatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che detto organo (102) silenziatore presenta una discontinuità circonferenziale atta a permettere una deformazione elastica determinante una riduzione dell’ingombro circonferenziale dell’organo (102) silenziatore stesso.
7. 7. Regolatore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto organo (102) silenziatore è inserito, elasticamente deformato, all'interno di detta parete (70) periferica del corpo (7) assialsimmetrico.
8. 8. Regolatore di pressione secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto organo (102) silenziatore esercita una forza elastica in direzione sostanzialmente radiale contro detta parete (70) periferica del corpo assialsimmetrico.
9. 9. Regolatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detto organo (102) silenziatore è realizzato in lamiera metallica e dette aperture (104) di passaggio del gas sono costituite da fori circolari.
10. 10. Regolatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detto organo (102) silenziatore è realizzato in rete rigida metallica.
11. 11. Regolatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detto organo (102) silenziatore è realizzato in materiale ceramico.
12. 12. Regolatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detto organo (102) silenziatore è realizzato in materiale plastico.
13. 13. Regolatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui detto otturatore (9) è inserito scorrevolmente all’interno di una camicia (13) cilindrica fissata stabilmente al corpo (2) centrale, caratterizzato dal fatto che detto corpo (7) assialsimmetrico è interposto tra detta camicia (13) ed una porzione di detto corpo (2) centrale per definire un passaggio obbligato per il gas in arrivo a detta sezione (8) calibrata.