ITBS940147A1 - Valvola a sfera perfezionata - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE

avente per titolo:

"VALVOLA A SFERA PERFEZIONATA"

La presente invenzione riguarda le valvole a sfera specialmente quelle destinate all'impiego in impianti di distribuzione del gas combustibile.

Le valvole a sfera utilizzano come otturatore una sfera forata diametralmente che è disposta tra due guarnizioni anulari lateralidi tenuta e che può essere ruotata trà una posizione di apertura ad una posizione di chiusura attraverso un perno o stelo con maniglia di presa.

Attualmente, per la distribuzione del gas vengono utilizzate valvole a sfera non finalizzate per questo impiego, ma del tipo generico, comunemente impiegate anche per liquidi e fluidi gassosi e progettate tenendo conto solo delle caratteristiche di pressione e/o temperature massime richieste.

Tuttavia, il controllo della distribuzione di gas combustibile pone problematiche di affidabilità e di sicurezza più rilevanti che nella distribuzione di liquidi o altri fluidi aeriformi. Da ciò la necessità di trovare degli accorgimenti che consentono un impiego più affidabile delle valvole a sfera anche nella distribuzione del gas.

In dette valvole, l'otturatore a sfera è per lo più posto coassialmente nel corpo di valvola, senza contatto con alcuna parte del corpo stesso perchè la sfera non vada soggetta ad usura di superficie, collegato non rigidamente allo stelo di comando e flottante, sia pure in misura limitata, tra le guarnizioni laterali. Queste guarnizioni possono essere montate con una precarica per aderire alla superficie della sfera. Grazie alla possibilità di flottazione laterale e all'elasticità relativa delle guarnizioni, la sfera può così assumere la posizione più consona per la tenuta in dipendenza delle spinte e sollecitazioni cui essa è soggetta, specialmente quando la valvola è chiusa. Però, un usura delle guarnizioni o un loro prolasso anche limitato, per esempio a causa del loro invecchiamento e/o delle variazioni di temperatura e/o pressione di esercizio cui sono soggette, fanno sì che vengano a mancare il corretto sostegno della sfera tra le guarnizioni e la tenuta di queste sulla sfera. Allora, la sfera, per gravità propria e/o per sollecitazioni esterne, mancando di altro sostegno, tende a cadere ed appoggiarsi maggiormente sulla parte più in basso delle guarnizioni laterali. Così, queste non si trovano più ad esercitare una debita e uniforme tenuta sulla sfera e a permettere delle perdite inammissibili speci almente in presenza di gas. Peraltro, aumentanao la precarica delle guarnizioni per limitare un tale inconveniente si aumenta il loro grado di usura, si riduce la libertà di flottazione della sfera e, oltrettutto, si aumenta la forza necessaria per la manovra della sfera, condizioni che vanno a detrimento delle qualità e delle prestazioni nella valvola.

In taluni tipi di valvole a sfera, la sfera fungente da otturatore è centrata, dalla parte opposta dello stelo di comando, su un rilievo cilindrico integrale con il corpo di valvola ed alloggiante in un recesso praticato in una tale parte della sfera, una tale esecuzione permette apparentemente di sostenere in qualche misura la sfera, ma toglie a questa la liberta di flottazione laterale e di autoassestamento tra le guarnizioni ed aumenta gli attriti e l'usura cui va soggetta la sfera. Questa esecuzione implica altresì un aumento della precarica di azione delle guarnizioni per assicurarne la tenuta sulla sfera al variare delle pressioni e/o temperature di esercizio con il risultato di dover associare alle guarnizioni degli elementi di spinta aggiuntivi, di complicare la costruzione delle valvole e di aumentare svantaggiosamente la forza di manovra del e stesse.

La presente invenzione è diretta a risolvere le sopra esposte problematiche delle valvole a sfera in modo nuovo e originale creando nel corpo di valvola un appoggio puntiforme per la sfera sull'asse di rotazione di questa, conservando allo stesso tempo le prerogative di flottazione laterale della sfera e senza dover influire sulle usuali disposizione, precarica e modalità di azióne delle guarnizioni laterali.

Lo scopo viene raggiunto con una valvola a sfera perfezionata sostanzialmente conforme alla rivendicazione 1 e adatta all'intercettazione del flusso di un qualsiasi fluido, ma specialmente di gas in impianti di distribuzione del gas e relativa apparecchiature.

L' appoggio puntiforma per la sfera, sull 'asse di rotazione di questa e dalla parte opposta dello stelo di comando non comporta alcuna sostanziale usura della sfera durante la sua rotazione né alcun apprezzabi le aumento della forza necessaria per la manovra della valvola e contribuisce a sgravare le guarnizioni dal carico della sfera limitando così la loro azione alla tenuta sulla superficie nella sfera.

Dal momento che l'appoggio puntiforme per la sfera all'interno del corpo di valvola impedisce o quanto meno riduce i movimenti radiali della sfera nel piano di giacitura delle guarnizioni, la sfera sì troverà a mantenere sempre lo stesso assetto tra le guarnizioni e ad assicurare così una costante e uniforme tenuta nel tempo.

Gli allegati disegni sono illustrativi di un esempio di pratica real izzazione della valvola a sfera secondo la presente invenzione dove:

la Fig.1 mostra una sezione longitudinale parziale della valvola a sfera perfezionata; e

la Fig.2 mostra una sezione trasversale secondo le frecce II-II in Fig.2.

in detti disegni, con 10 è indicato il corpo di una valvola a sfera avente, in modo usuale, un passaggiodi entrata 11e un passaggio di uscita 12 del fluido da erogare. Questi passaggi 11,12 sono coassiali su un asse X e tra loro è previsto un alloggiamento 13, normalmente cilindrico, nel quale è posta una sfera 14 avente un foro diametrale 15 sull'assedi detti passaggi 11,12 e fungente da otturatore per l'apertura e chiusura della valvola. La sfera 14 è sistemata tra due guarnizioni anulari laterali 16 montate e trattenute nel corpo di valvola, da parti opposte di detto alloggiamento 13, coassialmente ai passaggi di entrata e uscita 11,12. Per la sua rotazione, la sfera 14 è impegnata da uno stelo di manovra 17 guidato radialmente nel corpo di valvola ed 11 cui asse di rotazione Y e perpendicolare all'asse di petti passaggi 11,12 e del foro 15 della sfera 14. Le guarnizione laterali 10 possono essere montate con una precarica desiderata per aderire ed effettuare la tenuta di fluido sulla superficie della sfera.

In accordo all'invenzione, l'alloggiamento 13 per la sfera 14 non è coassiale ai passaggi 11,12 e al foro 15 della sfera 14ma disassato rispetto a questi, che come detto più sopra sono coassiali. L'àlloggiamento 13 è ricavato di lavorazione alle macchine utensili, con un apprapriato sistema di controllo, in modo che il suo asse longitudinale sia parallelo all'asse X di detti passaggi 11,12 e di detto foro 15 della sfera, scostato da questo asse X verso lo stelo di comando 17 di una misura e predeterminata in rapporto anche alle dimensioni proprie della sfera.

Più precisamente, l'eccentricità è dell'alloggiamento 13 rispetto all'asse X è tale che la superficie interna dell‘alloggiamento risulti a contatto, tangenzialmente, con la superficie esterna della sfera in un punto P posto sull'asse Y dello stelodi rotazione 17, dalla parte della sfera opposta allo stelo stesso.

Questo punto di contatto P costituisce un punto di solido appoggio della sfera 14 nel corpo divalvola che consente alla sfera dinon gravare sulle guarnizioni laterali 16, di non seguire o causare eventuali prolassi delle guarnizioni e di raggiungere così i risultati e i vantaggi più sopra riferiti. La superficie interna dell'alloggiamento può essere cilindrica uniformentente per tutta la sua estensione oppure avere una zona eccentrica solo in una sua parte intermedia nell'ambito del punto d'appoggio P. In altri termini non è indispensabile che l'alloggiamento abbia un diametro costante basta che presenti una parte eccentrica nella posizione e nelle condizioni sopra descritte, vale a dire nel piano dell'asse di rotazione 1.

La valvola descritta può essere posta in opera secondo diversi orientamenti con risultati ottimali in talune posizioni, meno eclatanti in altre posizioni ma comunque con più affidabilità che le valvoledi tipo noto.

Quando la valvola è posta in opera con l'asse X del suo corpo in verticale e l'asse Y dello stelo di manovra in orizzontale (come avviene normalmente per l'installazione della valvola lungo colonne montanti) la sfera rimane perfettamente centrata rispetto alle guarnizioni e grava su queste concentricamente e uniformemente in ogni loro parte. In tal caso l'appoggio P è ininfluente ma non inficia nemmeno il funzionamento e la tenuta della valvola.

Quando la valvola è posta in opera nella posizione più usuale e appropriata nella quale cioè l'asse X nel suo corpo è in orizzontale e l'asse Y del suo stelo di manovra è in verticale, la sfera si trova in appoggio sul punto eccentrico P dell'alloggiamento assicurando così un corretto funzionamento della valvola anche nelle condizioni di interazione più sfavorevoli tra la sfera e le guarnizioni laterali.

Quando la valvola è posta in opera con l'asse X del suo corpo e l'asse Y del suo stelo di manovra entrambi in orizzontale, nel caso di un leggero cedimento delle guarnizioni, la sfera trova appoggio almeno su un arco di superficie eccentrica dell'alloggiamento per cui essa rimane ancora sostenuta solidamente all'interno del corpo senza gravare esclusivamente sulle guarnizioni.

Infine, date le condizioni in cui vengono a lavorare con la, ed ad essere sgravate dalla, sfera, le guarnizioni possono essere realizzate con materiali e in forme tali da ridurre lo sforzo di manovra della sfera oltre al fatto che il loro carico di montaggio in opera può essere limitato a valori appena sufficienti per la tenuta sulla sfera, potendo così migliorare le prestazioni generali della valvola a sfera riducendone eventualmente difficoltà e costi di produzione e assemblaggio.

Claims (5)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.Valvola a sfera per fluidi liquidi e gassosi con un corpo (10) avente - un passaggio di entrata (11) e un passaggio di uscita (12) del fluido su uno stesso asse (X), ed - un alloggiamento (13) compreso tra detti due passaggi (11,12), ed in cui in detto alloggiamento è posta - una sfera (14) avente un foro diametrale (13) sull'asse (X) di detti passaggi (11,12), disposta tra due guarnizioni anulari laterali (16) trattenute nel corpo di valvola da parti apposte dell'alloggiamento e coassiali ai detti passaggi, e comandata in rotazione tra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura mediante un perno o stelo di manovra (17) con un asse (Y) perpendicolare all'asse di detti passaggi (11,12) e di detto foro diametrale della sfera, caratterizzata dal fatto che detto alloggiamento (13) è disassata rispetto a detto asse (X) in modo da avere un asse longitudinale (Χ') parallelo a detto asse (X) e scostato da questo (e) verso lo stelo di manovra della sfera e in misura tale che la superficie interna delll'alloggiamento risulti a contatto, tangenzialmente,con la superficie esterna della sfera (14) in un punto (P) posto sull'asse (Y) di detto stelo di manovra (17) dalla parte della sfera opposta allo stelo stesso.
2. 2. Valvola a sfera secondo la rivendicazione 1, in cui detto punta di contatto tra le superfici dell'alloggiamento (13) e della sfera (14) costituisce un punto solido di appoggio della sfera nel corpo di valvola per sostenere la sfera e sgravare le guarnizioni dal peso della sfera stessa.
3. 3. Valvola a sfera secondo le rivendicazioni 1 e 2, in cui detto alloggiamento è cilindrico con un diametro costante per tutta la sua estensione e con un asse longitudinale (X') parallelo e non coincidente con l'asse (X) dei passaggi {11,12) e del foro (15) della sfera coassiali.
4. 4. Valvola a sfera secondo le rivendicazioni 1 e 2, in cui detto alloggiamento presenta una zona intermedia eccentrica con un asse longitudinale (X') parallelo e non coincidente con l'asse (X) dei passaggi (11,12) e del foro (15) della sfera coassiali, le rimanenti parti dell'alloggiamento potendo essere coassiali con detto asse (X), il punto d'appoggio (P) per la sfera essendo nell'ambito di detta zona intermedia dell'allaggiamento.
5. 5 . Valvola a sfera perfezionata, come sostanzialmente sopra descritta, illustrata e rivendicata per gli scopi specificati.