ITBS20130146A1

ITBS20130146A1 - Valvola per metano in sistemi per autotrazione con sistema di by-pass del dispositivo di blocco per eccesso di flusso

Info

Publication number: ITBS20130146A1
Application number: IT000146A
Authority: IT
Inventors: Paride Saleri
Original assignee: Omb Saleri S P A
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2015-04-19
Also published as: US20160273492A1; US10113510B2; WO2015056184A1

Description

DESCRIZIONE

Forma oggetto della presente invenzione una valvola applicabile ad un serbatoio, usualmente a bordo di un veicolo, per la gestione del flusso di metano gassoso in sistemi per autotrazione.

Come è noto, tali valvole sono provviste sia dei componenti per lo svolgimento delle usuali funzioni valvolari di rifornimento del metano al serbatoio e di mandata del metano al motore del veicolo, sia di numerosi dispositivi accessori che svolgono, ad esempio, funzioni di sicurezza.

Ad esempio, sono note valvole provviste di dispositivi di sicurezza termica che, in caso di incendi e conseguente aumento della temperatura ambiente oltre una soglia individuata dalle normative, provvedono ad aprire un passaggio che consente lo scarico rapido del metano nell'ambiente esterno, per evitare l'esplosione del serbatoio.

Sono anche note valvole per metano provviste di un dispositivo di blocco dell'eccesso di flusso che, nel caso di un aumento della portata del metano che fuoriesce dalla mandata al motore, ad esempio dovuto ad una rottura delle tubazioni a valle della valvola, blocca il flusso di metano verso la mandata. Attualmente, nel settore delle valvole per metano è sentita l'esigenza di disporre di valvole in grado di gestire serbatoi molto capienti, ad esempio destinati a veicoli commerciali, veicoli industriali e simili.

Per tali valvole, è necessario prevedere soluzioni tecniche che consentano uno svuotamento ad elevata velocità del serbatoio, ad esempio in caso di incendi, a causa degli elevati quantitativi di metano stipati nel serbatoio.

In tali condizioni, nel corso del rapido svuotamento per azionamento del dispositivo di sicurezza termica, si rende necessario evitare l'intervento del dispositivo di blocco dell'eccesso di flusso, nel rispetto dei limiti di ingombro imposti dalla connessione della valvola al serbatoio.

Scopo della presente invenzione è quello di proporre una valvola per metano che soddisfi le esigenze di cui si è detto.

Tale scopo è raggiunto da una valvola per metano realizzata secondo la rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti descrivono varianti di realizzazione.

Le caratteristiche ed i vantaggi della valvola per metano secondo la presente invenzione saranno evidenti dalla descrizione di seguito riportata, data a titolo esemplificativo e non limitativo, in accordo con le figure allegate, in cui:

- la figura 1 mostra una valvola per metano secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, secondo un primo punto di osservazione;

- la figura 2 rappresenta la valvola della figura 1, secondo un ulteriore punto di osservazione;

- la figura 3 illustra la valvola della figura 2 in una vista in pianta;

- la figura 4 illustra una vista in sezione della valvola della figura 2, secondo il piano di sezione IV – IV in figura 3, con una indicazione del flusso di gas in fase di riempimento del serbatoio;

- la figura 5 mostra una vista in sezione della valvola della figura 2, secondo il piano di sezione V – V in figura 3, in una configurazione di normale funzionamento;

- la figura 6 mostra una vista in sezione della valvola della figura 2, secondo il piano di sezione V – V in figura 3, in una configurazione di intervento di un dispositivo di blocco dell'eccesso di flusso; e

- la figura 7 mostra una vista in sezione della valvola della figura 2, secondo il piano di sezione V – V in figura 3, in una configurazione di intervento di un dispositivo di sicurezza termica (condizione di scarico rapido).

Con riferimento alle figure allegate, con 1 si è complessivamente indicata una valvola applicabile ad un serbatoio (non rappresentato) per la gestione del flusso di metano in sistemi per autotrazione. Usualmente, il serbatoio è installato a bordo di un veicolo ed il metano è ivi conservato ad alta pressione. La valvola è applicata permanentemente alla bocca di tale serbatoio, salvo interventi di manutenzione straordinaria.

La valvola 1 comprende un corpo valvola 2, preferibilmente realizzato in un solo pezzo, ad esempio in materiale metallico, quale ottone, alluminio e simili.

Il corpo valvola 2 comprende in particolare un collo 4, preferibilmente filettato, ad esempio esternamente, per l’avvitamento con la bocca del serbatoio, e un condotto serbatoio 6, realizzato attraverso il collo 4, per il transito del metano verso il vano interno del serbatoio in una fase di riempimento del serbatoio e dal serbatoio in una fase di svuotamento, in caso di intervento di un dispositivo di sicurezza termica.

Preferibilmente, il condotto serbatoio 6 si estende lungo un asse di attacco Z rettilineo e termina in una pluralità di aperture principali 8, ad esempio in forma di finestre che si susseguono circonferenzialmente, poste attraverso la parete laterale del collo 4, per il transito del gas.

Inoltre, il corpo valvola 2 comprende un condotto di ingresso 10, che si estende lungo un asse di ingresso X rettilineo, per l’ingresso del metano durante il rifornimento.

In particolare, il condotto di ingresso 10 è adatto al collegamento con una tubazione di carica, a monte della quale l’utente può inserire il bocchettone per eseguire il rifornimento di metano.

In una variante di realizzazione, la valvola 1 comprende un dispositivo di non ritorno 12, disposto fra il condotto di ingresso 10 ed il condotto serbatoio 6, e preferibilmente alloggiato nel condotto di ingresso 10.

Il dispositivo di non ritorno 12 è sensibile alla pressione del metano in carica ed è adatto a passare da una configurazione di apertura, in cui consente il transito del metano dal condotto di ingresso 10 al condotto di uscita 6, ad una configurazione di chiusura, in cui impedisce il transito del metano dal condotto serbatoio 6 al condotto di ingresso 10.

In altre parole, il dispositivo di non ritorno 12 impedisce il ritorno del metano, risalente dal condotto serbatoio 6, verso l’ingresso al termine del rifornimento.

Preferibilmente, inoltre, il corpo valvola 2 comprende un condotto serbatoio ausiliario 14 destinato ad essere collegato ad un ulteriore serbatoio, per aumentare l’autonomia del veicolo.

Preferibilmente, il condotto serbatoio ausiliario 14 si estende lungo un asse di attacco ausiliario K, ad esempio coassiale con l’asse di ingresso X.

Inoltre, il corpo valvola 2 comprende un condotto di mandata 20 adatto ad essere collegato con il motore del veicolo per alimentarlo con il metano.

Preferibilmente, il condotto di mandata 20 si estende lungo un asse di mandata Y rettilineo, ad esempio distinto e parallelo all’asse di ingresso X e, se previsto, all’asse serbatoio ausiliario K.

La valvola 1 comprende inoltre un condotto di alimentazione 30 collegabile a monte con il vano interno al serbatoio e a valle con il condotto di mandata 20, separato fluidicamente dal condotto serbatoio 6.

In particolare, il condotto di alimentazione 30 comprende un condotto di by-pass 32, collocato all'interno del condotto serbatoio 6, separato da detto condotto serbatoio 6; ad esempio, il condotto di bypass 32 è definito da un tubetto di by-pass 34 alloggiato nel condotto serbatoio 6, preferibilmente coassiale a detto condotto serbatoio 6.

Il condotto di alimentazione 30 comprende inoltre, di preferenza, un passaggio ausiliario 36, realizzato nel corpo valvola 2, collegabile a monte con il condotto di by-pass 32 e a valle collegabile con il condotto di mandata 20.

Preferibilmente, fra il condotto di by-pass 32 del condotto di alimentazione 30 ed il passaggio ausiliario 36, il corpo valvola 2 presenta una sede di chiusura 38 e fra il passaggio ausiliario 36 ed il condotto di mandata 6, una sede di valvola 40.

Preferibilmente, la valvola 1 comprende un rubinetto manuale 50, applicato al corpo valvola 2, adatto ad essere manipolato per impegnare un proprio organo otturatore 52 con la sede di chiusura 38 per ostruire, in tutto o in parte, il transito del metano dal condotto di by-pass 32 al passaggio ausiliario 36 (e quindi al condotto di mandata 20).

Preferibilmente, il rubinetto 50 comprende detto organo otturatore 52 ed una manopola 54, collegata all'organo otturatore tramite un alberino 56, ruotabile tramite la manopola 54 attorno ad un asse di manopola Q.

Secondo una variante di realizzazione, l'organo otturatore 52 è impegnato con le pareti di una sede ricavata nel corpo valvola 2, che realizzano una guida di traslazione per detto organo otturatore 52, in modo da essere traslabile lungo detto asse di manopola Q. L'alberino 56 è collegato all'organo otturatore 52 tramite filettatura.

Per rotazione della manopola 54 e quindi dell'alberino 56, l'organo otturatore 52, vincolato dalla guida di traslazione, realizza un movimento solo traslatorio di avvicinamento (in chiusura) o allontanamento (in apertura) dalla sede di otturatore 38.

Tale intervento di chiusura manuale si rende necessario per eseguire operazioni di manutenzione a valle della valvola 1. Vantaggiosamente, il sistema adottato in tale variante, che prevede solo un movimento traslatorio dell'organo otturatore, evita di danneggiare la sede di otturatore, per assicurare una eccellente tenuta anche ad alte pressioni del gas ed anche dopo numerosi utilizzi del rubinetto.

Nel normale funzionamento, il rubinetto 50 è chiaramente aperto ed il transito di metano dal condotto di by-pass 32 al passaggio ausiliario 36 è libero.

Ulteriormente, la valvola 1 comprende un’elettrovalvola 60, applicata al corpo valvola, adatta ad essere azionata in remoto, elettronicamente, per regolare il flusso di metano verso il condotto di mandata 20, ad esempio in funzione della condizione di accensione o spegnimento del motore o più in generale dei comandi provenienti dalla centralina elettronica di governo del veicolo.

A tale scopo, un organo otturatore 62 dell’elettrovalvola 60 coopera con la sede di valvola 40 per parzializzare il flusso di metano verso il condotto di mandata 20.

La valvola 1 comprende inoltre un dispositivo di blocco dell'eccesso di flusso 70, operante a monte del condotto di alimentazione 30, ed in particolare a monte del condotto di by-pass 32 di questo, e a valle dell'apertura principale 8 del condotto serbatoio 6 verso il vano interno del serbatoio.

Il dispositivo di blocco 70 è adatto ad interrompere il transito del metano verso il condotto di alimentazione 30 in presenza di un flusso di metano superiore ad un valore soglia predefinito.

Nelle normali condizioni di lavoro, invece, il dispositivo di blocco 70 consente il passaggio del flusso di metano dal vano interno del serbatoio verso il condotto di alimentazione 30.

Ad esempio, tale dispositivo di blocco 70 entra in azione quando, a causa di una rottura di una tubazione a valle del condotto di mandata 20, si ha un aumento del flusso di metano che fuoriesce.

Secondo una forma preferita di realizzazione, il dispositivo di blocco 70 comprende un codolo 72 applicato al corpo valvola 2, ad esempio per avvitamento, a monte delle aperture primarie 8 e a monte del condotto di alimentazione 30. In particolare, il codolo 72 è collegato a tenuta con il tubetto 34 del condotto di by-pass 32.

Il codolo 72 è inoltre provvisto di almeno un'apertura secondaria 74, preferibilmente una pluralità disposte circonferenzialmente attraverso la parete laterale, realizzate attraverso la parete laterale, per consentire il flusso di gas dal serbatoio verso il condotto di alimentazione 30.

Il codolo 70 è provvisto di una cavità interna 76 passante assialmente (lungo l'asse di attacco Z), con la quale le aperture secondarie 74 sono in comunicazione.

Il dispositivo 70 comprende inoltre un otturatore di blocco 78, traslabile nella cavità interna 76, ed almeno un elemento elastico 79 in compressione fra l'otturatore di blocco 78 ed il codolo 72.

L'otturatore di blocco 78 presenta una testa 78a provvista di un foro passante 78b, attraverso il quale passa parte del metano verso il condotto di alimentazione 30.

L'otturatore di blocco 78 lascia normalmente aperte le aperure secondarie 74 in virtù dell'azione dell'elemento elastico 79. Quando invece il flusso di metano aumenta oltre una soglia prestabilita, e quindi aumenta anche la parte di flusso che attraversa il foro passante 78b, l'azione del fluido vince l'azione dell'elemento elastico 79 e porta l'otturatore in chiusura delle aperture secondarie 74. Il passaggio di metano verso il condotto di alimentazione 30 è così ridotto alla sola quantità che può passare attraverso il foro passante 78b.

Preferibilmente, il dispositivo di blocco 70, ed in particolare il codolo 72, presenta ingombro radiale tale da essere contenuto internamente alla superficie laterale immaginaria che delimita esternamente il collo 4 del corpo valvola.

Inoltre, preferibilmente, il dispositivo di blocco 70 è disposto esternamente al corpo valvola 2, ed in particolare subito al di fuori del collo 4.

Inoltre, il corpo valvola 2 comprende un condotto di scarico 80 in comunicazione a valle con l’ambiente esterno e a monte collegabile con il condotto serbatoio 6 e, nelle varianti che prevedono il condotto serbatoio ausiliario 14, con detto condotto serbatoio ausiliario 14.

Il condotto di scarico 80 si estende lungo un asse di scarico W rettilineo, ad esempio parallelamente all’asse di mandata Y e/o all’asse di attacco ausiliario K.

Secondo un esempio di realizzazione, l’asse di ingresso X, l’asse di scarico W e l’asse di mandata Y, e ove previsto l’asse di attacco ausiliario K, sono complanari, ossia giacenti su uno stesso piano immaginario degli assi.

Ad esempio, detto piano immaginario degli assi è ortogonale all’asse di attacco Z del condotto serbatoio 6.

Secondo l’invenzione, la valvola 1 comprende inoltre un dispositivo di sicurezza termica 90 sensibile alla temperatura operante fra il condotto serbatoio 6 ed il condotto di scarico 80 ed adatto, in una configurazione di chiusura, ad impedire il transito di metano dal condotto serbatoio 6 al condotto di scarico 80, e in una configurazione di apertura, a consentire il transito di metano dal condotto serbatoio 6 al condotto di scarico 80.

Il dispositivo di sicurezza termica 90 è adatto a consentire lo scarico del metano dal condotto serbatoio 6 verso il condotto di scarico 80 (ossia verso l'ambiente esterno) quando la temperatura esterna supera un valore soglia predefinito e ad impedire altrimenti detto scarico.

Ad esempio, il dispositivo di sicurezza termica 90 comprende un elemento sensibile alla temperatura che, al di sopra di un valore predefinito della temperatura, si scioglie o scoppia.

In una configurazione di rifornimento del serbatoio (ad esempio, illustrata in figura 4), il metano entra nel corpo valvola 2 attraverso il condotto di ingresso 10; il dispositivo di non ritorno 12, se previsto, per azione del metano, si porta in una configurazione di apertura e il metano fluisce dal condotto di ingresso 10 verso il condotto serbatoio 6, entrando nel vano interno del serbatoio attraverso le aperture principali 8.

Analogamente, in presenza del condotto serbatoio ausiliario 14, il metano fluisce dal condotto di ingresso 10 verso il condotto serbatoio ausiliario 14. Al termine del rifornimento, l'azione del metano in pressione agisce sul dispositivo di non ritorno 12, se previsto, portandolo nella configurazione di chiusura ed impedendo così la fuoriuscita del metano verso l'ambiente esterno.

Se il motore è fermo, l'elettrovalvola 60 intercetta la sede di valvola 40, per cui l'accesso al condotto di mandata 20 è ostruito. Inoltre, il dispositivo di sicurezza termica 90 è nella configurazione di chiusura e l'accesso verso il condotto di scarico 80 è ostruito. Infine, il rubinetto 50 è nella configurazione di apertura, ma ciò non provoca alcuna fuoriuscita di metano, poiché l'elettrovalvola è nella configurazione di chiusura.

In una configurazione di normale funzionamento (figura 5), a seguito dell'accensione del motore del veicolo, l'elettrovalvola 60 passa in una configurazione di apertura in cui il corpo otturatore 62 si separa dalla sede di valvola 40 e consente il transito del metano verso il condotto di mandata 20.

Il metano fluisce dal vano interno del serbatoio attraverso le aperture secondarie 74, verso il condotto di alimentazione 30, ed in particolare percorre il condotto di by-pass 32, la sede di chiusura 38, il passaggio ausiliario 36, per giungere al condotto di mandata 20.

Nel caso in cui il flusso di metano verso il condotto di mandata 20 superi un valore soglia predefinito, ad esempio a causa di una rottura intervenuta alle tubazioni a valle della valvola, il dispositivo di blocco dell'eccesso di flusso 70, sensibile al flusso di metano verso il condotto di alimentazione 30, normalmente aperto, passa nella configurazione di chiusura, strozzando il passaggio del metano dal vano interno al serbatoio verso il condotto di alimentazione 30 (figura 6).

Il flusso di metano verso il condotto di mandata è quindi strozzato.

In caso di innalzamento della temperatura dell'ambiente esterno oltre un valore di soglia predefinito, ad esempio a causa di un incendio, il dispositivo di sicurezza termica 90, normalmente chiuso, passa nella configurazione di apertura, aprendo l'accesso al condotto di scarico 80.

Il metano contenuto nel vano interno del serbatoio trova sfogo attraverso le aperture principali 8 del condotto serbatoio 6, percorrendo detto condotto serbatoio 6 e giungendo nel condotto di scarico 80, collegato con l'ambiente esterno.

In tale condizione, nonostante il flusso elevato di metano attraverso il condotto serbatoio 6, il dispositivo di blocco 70, operante a monte delle aperture principali 8 del condotto serbatoio 6 e sensibile al flusso verso il condotto di alimentazione 30 che, ad esempio grazie al tubetto 34, è separato dal condotto serbatoio 6, non ostruisce lo sfogo e non compromette pertanto le condizioni di sicurezza.

Innovativamente, la valvola per metano sopra descritta soddisfa le esigenze di cui si è detto con riferimento alla gestione di serbatoi di elevata capacità e supera gli inconvenienti di ingombro manifestati dall'arte nota per quanto attiene allo scarico in tempi brevi. In particolare, vantaggiosamente, la valvola secondo l'invenzione prevede un condotto serbatoio di notevoli dimensioni, tali da consentire uno scarico molto rapido del gas quando interviene il dispositivo di sicurezza termica, ed un rapido rifornimento. E' quindi particolarmente adatta a gestire serbatoi molto capienti. Nel contempo, l'ingombro esterno complessivo del collo del corpo valvola è contenuto, in modo da limitare le sollecitazioni meccaniche, particolarmente consistenti alla luce anche delle pressioni di stoccaggio del gas.

E' chiaro che un tecnico del ramo potrebbe apportare modifiche alla valvola sopra descritta, tutte contenute nell'ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni seguenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Valvola (1) per la gestione del flusso di metano in sistemi per autotrazione, detta valvola essendo applicabile ad un serbatoio, comprendente: - un corpo valvola (2) provvisto di un condotto serbatoio (6) terminante in almeno un'apertura principale (8) verso un vano interno del serbatoio, un condotto di ingresso (10), un condotto di mandata (20) e un condotto di scarico (80); - un dispositivo di sicurezza termica (90), operante fra il condotto serbatoio (6) ed il condotto di scarico (80) e normalmente chiuso per ostruire il passaggio di metano fra il condotto serbatoio (6) ed il condotto di scarico (80), adatto a passare in una configurazione di apertura se la temperatura esterna supera un valore di soglia predefinito; - un dispositivo di blocco (70) dell'eccesso di flusso, operante a monte del condotto di mandata (20), adatto a passare in una configurazione di chiusura in cui strozza il passaggio di metano verso il condotto di mandata se il flusso di metano supera un valore di soglia predefinito, e normalmente aperto, detto dispositivo di blocco (70) essendo disposto a monte dell'apertura principale (8) del condotto serbatoio (6) rispetto al vano del serbatoio; - un condotto di alimentazione (30) separato fluidicamente dal condotto serbatoio (6), collegabile a valle con il condotto di mandata (20) e a monte con il vano interno al serbatoio; in cui il dispositivo di blocco (70) è operante a monte di detto condotto di alimentazione (30) ed è sensibile al flusso di metano attraverso detto condotto di alimentazione (30), e in cui il condotto di alimentazione (30) comprende un condotto di by-pass (32) interno al condotto serbatoio (6).
2. Valvola secondo la rivendicazione 1, in cui il condotto di by-pass (32) è delimitato un tubetto (34) alloggiato nel condotto serbatoio (6).
3. Valvola secondo la rivendicazione 2, in cui il tubetto (34) è coassiale a detto condotto serbatoio (6).
4. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il corpo valvola (2) comprende un collo (4) per il collegamento al serbatoio ed il condotto serbatoio (6) è realizzato attraverso detto collo (4).
5. Valvola secondo la rivendicazione 4, in cui il dispositivo di blocco (70) presenta ingombro radiale tale da essere contenuto internamente ad una superficie laterale immaginaria che delimita esternamente il collo (4) del corpo valvola (2).
6. Valvola secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui il dispositivo di blocco (70) è disposto esternamente al corpo valvola (2), in posizione assialmente affiancata al collo (4).
7. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il condotto di alimentazione (30) comprende inoltre un passaggio ausiliario (36), collegabile a monte con il condotto di by-pass (32) e a valle collegabile con il condotto di mandata (20), ed in cui fra il condotto di by-pass (32) ed il passaggio ausiliario (36) è presente una sede di chiusura (38) impegnabile da un rubinetto (50) manuale e fra il passaggio ausiliario (36) ed il condotto di mandata (6) è presente una sede di valvola (40) impegnabile da un'elettrovalvola (60) a controllo remoto.
8. Valvola secondo la rivendicazione 7, in cui il passaggio ausiliario (36), la sede di chiusura (38) e la sede di valvola (40) sono realizzati nel corpo valvola (2).
9. Valvola secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui il rubinetto (50) comprende un organo otturatore (52) e un alberino (56) ruotabile manualmente attorno ad un asse di manopola (Q), in cui l'organo otturatore (52) è impegnato con una guida di traslazione e l'alberino (56) è collegato all'organo otturatore (52) tramite filettatura, in modo che l'organo otturatore (52) sia solo traslabile lungo detto asse di manopola (Q) per rotazione dell'alberino (56), per impegnare o disimpegnare la sede di otturatore (38).
10. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un dispositivo di non ritorno (12), operante fra il condotto di ingresso (10) ed il condotto serbatoio (6) e normalmente chiuso per ostruire la fuoriuscita di metano attraverso il condotto di ingresso (10) e adatto a passare in una configurazione di aperura per azione del metano in rifornimento.
11. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un condotto ausiliario serbatoio (14) collegabile ad un ulteriore serbatoio.
12. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il corpo valvola è realizzato in un sol pezzo, ad esempio in bronzo o alluminio.