ITFI20110142A1

ITFI20110142A1 - A poppet valve with an impact damper and method for reducing impact wear in hyper compressors

Info

Publication number: ITFI20110142A1
Application number: IT000142A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Bagagli; Michele Sanesi; Leonardo Tognarelli; Guido Volterrani
Original assignee: Nuovo Pignone Spa
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-01-20
Also published as: US20130019745A1; EP2549159A1; EP2549159B1; US9080676B2

Description

â€œUNA VALVOLA A FUNGO CON UNO SMORZATORE D'URTO E METODO PER RIDURRE L'USURA DA IMPATTO NEGLI IPERCOMPRESSORIâ€

DESCRIZIONE

Ambito dell'invenzione

Le realizzazioni qui divulgate si riferiscono generalmente alle valvole a pressione differenziale, cioÃ ̈ a valvole ad apertura o chiusura automatica, comprendenti un otturatore che si apre e si chiude per effetto della pressione differenziale attraverso la valvola. Tipiche valvole a pressione differenziale sono le valvole dei compressori alternativi. Alcune realizzazioni si riferiscono specificatamente alle valvole a fungo di ipercompressori.

Descrizione dellâ€™arte anteriore

Gli ipercompressori, quelli capaci di produrre pressioni del gas pari o superiori ai 3.000 bar, sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni industriali, compresa, ma non limitata a, la produzione di polietilene a bassa densitÃ , anche noto come LDPE. Il rendimento efficiente di questi compressori viene controllato almeno in parte dalle valvole automatiche a fungo di aspirazione e scarico. La Fig. 1 illustra uno spaccato di una porzione di un ipercompressore 2 dell'arte nota, comprendente due valvole a fungo 10. La Fig.2 illustra una sezione ingrandita di una delle valvole a fungo convenzionali del compressore mostrato in Fig.1, in posizione aperta. Una guida del fungo secondo lo stato dell'arte Ã ̈ divulgata in US-A-2010/0024891.

Come mostrato in Fig.1, un ipercompressore 2 solitamente comprende un alloggiamento 3 nel quale Ã ̈ formato un cilindro 4. Un'asta del pistone 5 si muove di moto alternato nel cilindro 4 per aspirare un fluido da un condotto di aspirazione 6 e scaricare il fluido ad alta pressione nel condotto di scarico 7. Una valvola a fungo 10 viene collocata in ciascuno di condotti di aspirazione 6 e di scarico 7. In Fig.1 il numero di riferimento 10S indica la valvola a fungo nel condotto di aspirazione 6 e il numero di riferimento 10D indica la valvola a fungo nel condotto di scarico 7. Ogni valvola a fungo 10S, 10D Ã ̈ progettata come mostrato in Fig.2, ove Ã ̈ indicata con il numero 10.

Come mostrato in Fig.2, la valvola a fungo convenzionale 10 comprende un corpo 11 della valvola che contiene un fungo od otturatore od otturatore a fungo 12 configurato per aprire e chiudere il percorso del flusso gassoso in entrata e in uscita dell'ipercompressore 1, una molla 14 configurata per tenere l'otturatore a fungo 12 in posizione chiusa contro una sede di chiusura 13 formata da una porzione della superficie interna del corpo 11 della valvola e una guida 16 dell'otturatore che contiene l'otturatore a fungo 12 e la molla 14. Come mostrato, quando l'otturatore a fungo 12 viene aperto, viene formato un passaggio di flusso 17 (identificato da diverse frecce in Fig. 2) da un ingresso di flusso 18 ad un'uscita di flusso 20 della valvola a fungo convenzionale 10, il percorso di flusso essendo definito dallo spazio fra l'otturatore a fungo 12 e il corpo 11 della valvola cosÃ¬ come fra la guida 16 dell'otturatore e il corpo 11 della valvola. La guida 16 dell'otturatore della valvola a fungo convenzionale 10 comprende, inoltre, un'apertura di scarico 22 lungo un asse A-A della guida 16 dell'otturatore, che collega una camera interna 26 della guida 16 dell'otturatore al passaggio di flusso 17 in una regione a stagnazione di flusso, la pressione di ritorno nella camera interna 26 essendo definita almeno in parte dalla pressione statica nella regione del passaggio di flusso 17 intorno all'asse A-A della valvola a fungo convenzionale 10.

L'apertura e la chiusura delle valvole a fungo 10, 10S e 10D vengono controllate automaticamente dalla pressione differenziale attraverso le valvole. Per questo motivo, queste valvole sono talvolta definite â€œvalvole automaticheâ€ e si differenziano dalle valvole controllate, come quelle comunemente utilizzate nei motori a combustione interna, in cui l'apertura e la chiusura delle valvole vengono controllate da un azionatore esterno, ad esempio tramite la rotazione di un albero a camme.

La valvola a fungo di aspirazione 10S Ã ̈ disposta in modo da aprirsi quando la pressione nel cilindro 4 dell'ipercompressore 2 diminuisce durante la corsa di aspirazione dell'asta del pistone 5. La pressione nel condotto di aspirazione 6 supera la forza della molla 14; la pressione differenziale attraverso la valvola causa l'apertura della valvola e il fluido viene aspirato nel cilindro 4 del compressore. La valvola di scarico 10D Ã ̈ chiusa. Una volta che l'asta del pistone 5 raggiunge il punto morto inferiore, la corsa si inverte e inizia la compressione del fluido nel cilindro. L'aumentata pressione nel cilindro 4 chiude automaticamente la valvola di aspirazione 10S e apre la valvola di scarico 10D quando la pressione differenziale attraverso la valvola di scarico 10D, fra il cilindro 4 del compressore e il condotto di scarico 7, supera la forza della molla relativa.

A ogni movimento di chiusura, l'otturatore a fungo 12 della valvola a fungo relativa 10, 10S, 10D urta violentemente contro la sede 13 del corpo 11 della valvola e ogni corsa di apertura provoca l'urto dell'otturatore 12 contro la guida 16 dell'otturatore.

Queste valvole a fungo rivestono un ruolo importante nell'affidabilitÃ degli ipercompressori utilizzati negli impianti di produzione di LDPE. Il rendimento di queste valvole dipende non solo dalle proprietÃ del materiale selezionato e dal progetto adatto a tollerare le elevate pressioni di gas, ma anche dal un opportuno comportamento dinamico dell'otturatore a fungo 12. Le operazioni di corretta apertura e chiusura della valvola vengono influenzate da vari vincoli progettuali relativi a diverse forze dinamiche che agiscono sulla valvola, comprese tra l'altro: una forza di trascinamento che agisce sull'otturatore a fungo 12 e sulla guida 16 dell'otturatore per aprire la valvola, questa forza di trascinamento essendo generata dall'interazione del flusso gassoso con le citate parti di valvola; una forza della pressione del gas che agisce sulla guida 16 dell'otturatore per chiudere la valvola convenzionale 10, questa forza di pressione del gas essendo generata dalla pressione di ritorno del flusso che agisce su una superficie posteriore della guida 16 dell'otturatore; una forza di inerzia associata alla massa dell'otturatore a fungo 12; e una forza della molla generata dalla molla 14 per chiudere la valvola.

Gli ipercompressori di solito operano in un intervallo di velocitÃ compreso fra 150 e 300 giri/minuto. A ogni ciclo, tutte le valvole effettuano un movimento di apertura e chiusura con corrispondenti impatti dell'otturatore a fungo sulla sede 13 e sulla guida 16. I ripetuti impatti possono causare un'usura da impatto e danni frontali, che alla fine portano alla rottura dell'otturatore. L'usura da impatto causa il consumo del materiale e crea irregolaritÃ sulla superficie, che possono creare siti preferenziali di formazione di cricche. Queste cricche possono allargarsi a causa delle onde d'urto generate dai carichi dinamici causati dagli impatti, fino alla rottura definitiva dell'otturatore a fungo. In caso di velocitÃ di impatto elevate, la fatica da impatto puÃ² determinare delle cricche, anche in assenza di usura da impatto.

In caso rottura della molla, le sollecitazioni da impatto sull'otturatore a fungo 12 puÃ² aumentare sensibilmente e portare alla rottura della valvola in tempi brevi, poichÃ© le velocitÃ degli impatti aumentano.

Pertanto, sarebbe desiderabile sviluppare una valvola a pressione differenziale migliorata e, nello specifico, una valvola a fungo per un ipercompressore che abbia una maggiore resistenza all'usura da impatto, ai danni frontali e alla fatica da impatto, e, quindi, meno probabilitÃ di rompersi.

Sommario dell'invenzione

Prevedendo almeno uno smorzatore configurato e disposto per dissipare, cioÃ ̈ assorbire almeno in parte l'energia di impatto dell'otturatore a fungo in una valvola a fungo quando l'otturatore a fungo apre o chiude l'ingresso di flusso della valvola, la sollecitazione generata dall'impatto a ogni movimento di apertura o chiusura dell'otturatore viene ridotta. Questo, a sua volta, riduce la fatica da impatto e la sollecitazione da impatto.

Pertanto, secondo un aspetto, viene fornita una valvola a fungo comprendente: un corpo della valvola dotato di un asse centrale, un ingresso di flusso e un'uscita di flusso; una guida dell'otturatore situata all'interno del corpo della valvola; un otturatore a fungo guidato dalla guida dell'otturatore; un passaggio per il flusso dall'ingresso di flusso all'uscita di flusso, detto passaggio essendo formato fra una superficie interna del corpo della valvola e una superficie esterna della guida dell'otturatore e dell'otturatore a fungo; almeno un organo di sollecitazione configurato per sollecitare l'otturatore a fungo verso una superficie o sede di chiusura del corpo della valvola per bloccare il passaggio del flusso attraverso l'ingresso di flusso; almeno un primo smorzatore configurato e collocato per assorbire, cioÃ ̈ dissipare almeno in parte l'energia di impatto dell'otturatore a fungo, quando detto otturatore a fungo apre o chiude l'ingresso di flusso.

In alcune realizzazioni particolarmente vantaggiose, viene previsto anche un secondo smorzatore. I due smorzatori sono configurati e disposti per assorbire o dissipare, almeno parzialmente, l'energia di impatto di detto otturatore a fungo quando detto otturatore a fungo apre e chiude detto ingresso di flusso.

Il o gli smorzatori possono essere collocati fra l'otturatore a fungo e una superficie fissa di pezzo con la guida dell'otturatore o con il corpo della valvola. In alcune realizzazioni, almeno uno degli smorzatori puÃ² essere disposto nell'otturatore a fungo stesso.

In alcune realizzazioni, l'otturatore a fungo comprende due o piÃ¹ porzioni collegate fra loro. In alcune realizzazioni, l'otturatore a fungo Ã ̈ formato da due o piÃ¹ porzioni. Le porzioni possono essere collegate fra loro, ad esempio tramite mezzi a vite o qualunque altra idonea disposizione di collegamento. Ãˆ preferibile che il collegamento fra le parti che formano l'otturatore a fungo sia reversibile. Per reversibile si deve intendere che il collegamento Ã ̈ tale che le due parti dell'otturatore a fungo possono essere nuovamente scollegate se necessario come per esempio per la manutenzione o per la riparazione. Quando il collegamento fra le porzioni dell'otturatore a fungo avviene tramite viti, Ã ̈ possibile prevedere un liquido adesivo che impedisce lo sviamento accidentale delle porzioni dell'otturatore a fungo quando sono soggette a sollecitazioni dinamiche durante l'uso. Ãˆ possibile utilizzare altri mezzi di collegamento, come la saldatura o la semplice colla. Il collegamento per avvitatura fornisce il vantaggio di consentire lo smontaggio dell'otturatore a fungo ad esempio in caso di manutenzione, pulizia o riparazione.

In alcune realizzazioni, la guida dell'otturatore comprende due o piÃ¹ porzioni collegate fra loro. In una realizzazione, la guida dell'otturatore Ã ̈ formata da due porzioni che possono essere avvitate o altrimenti collegate fra loro. Anche in questo caso Ã ̈ possibile utilizzare la colla per evitare che le due porzioni della guida dell'otturatore si svitino accidentalmente. Il collegamento Ã ̈ preferibilmente reversibile, dove ''reversibile'' deve intendersi nel senso prima descritto in riferimento alla struttura dell'otturatore a fungo.

Formare la guida dell'otturatore e l'otturatore a fungo in almeno due porzioni facilita l'assemblaggio dei vari componenti delle valvole. In alcune realizzazioni, solo l'otturatore a fungo o la guida dell'otturatore comprende due o piÃ¹ porzioni. In altre realizzazioni, sia l'otturatore a fungo sia la guida dell'otturatore comprendono due o piÃ¹ porzioni.

La descrizione che precede menziona caratteristiche delle varie realizzazioni della presente invenzione, facilitando cosÃ¬ la comprensione della descrizione dettagliata seguente, cosÃ¬ da apprezzare al meglio i contributi alla tecnica forniti da questa invenzione. Chiaramente vi sono altre caratteristiche dell'invenzione che verranno descritte qui di seguito e che verranno esposte nelle rivendicazioni accluse.. In questo senso, prima di spiegare in dettaglio realizzazioni dell'invenzione, sia chiaro che le diverse realizzazioni dell'invenzione non si limitano nella loro applicazione ai dettagli costruttivi e alle disposizioni dei componenti indicati nella seguente descrizione o illustrati nei disegni. L'invenzione Ã ̈ capace di altre realizzazioni e puÃ² essere implementata e realizzata in vari modi. Inoltre, resta inteso che la terminologia e fraseologia impiegate nel presente documento ha fini descrittivi e non Ã ̈ da considerarsi in senso restrittivo.

Gli esperti del ramo apprezzeranno che il concetto, sul quale si basa la divulgazione presente, puÃ² essere immediatamente utilizzato come base per progettare ulteriori strutture, metodi e/o sistemi per conseguire i diversi scopi della presente invenzione. Pertanto, Ã ̈ importante che le rivendicazioni siano intese ad inclusione di queste costruzioni equivalenti in quanto rientrino nello spirito e nel campo di applicazione della presente invenzione.

Breve descrizione dei disegni

Una piÃ¹ completa comprensione delle realizzazioni descritte dell'invenzione e dei molti vantaggi di essa sarÃ ottenuta mentre la stessa verrÃ meglio compresa con riferimento alla seguente descrizione dettagliata prendendo in esame i seguenti disegni, in cui:

la Figura 1 mostra una sezione di una porzione di un ipercompressore alternativo secondo lo stato dell'arte;

la Figura 2 mostra la sezione lungo un asse longitudinale di una valvola a fungo un ipercompressore secondo lo stato dell'arte;

la Figura 3 mostra la sezione longitudinale di una porzione di un ipercompressore secondo una realizzazione esemplificativa;

la Figura 4 mostra la sezione longitudinale di una valvola a fungo in posizione aperta secondo una realizzazione esemplificativa;

la Figura 5 illustra la valvola a fungo della Fig.4 in posizione chiusa;

la Figura 6 mostra la sezione longitudinale di una valvola a fungo in posizione aperta secondo un'ulteriore realizzazione esemplificativa;

la Figura 7 mostra la sezione longitudinale di una valvola a fungo in posizione aperta secondo ancora un'ulteriore realizzazione esemplificativa;

Descrizione dettagliata di realizzazioni dell'invenzione

La seguente descrizione dettagliata di realizzazioni esemplificative fa riferimento ai disegni allegati. Numeri di riferimento uguali, ricorrenti in disegni diversi, indicano elementi simili o identici. I disegni non sono necessariamente in scala. Inoltre, la seguente descrizione dettagliata non limita lâ€™invenzione. Al contrario, l'ambito dellâ€™invenzione Ã ̈ definito dalle rivendicazioni incluse.

In tutta la descrizione dettagliata il riferimento a â€œuna realizzazioneâ€ o a â€œalcune realizzazioniâ€ sta a indicare che una particolare caratteristica, struttura o proprietÃ descritta in relazione a una realizzazione Ã ̈ inclusa in almeno una realizzazione dell'oggetto divulgato. Pertanto, l'utilizzo dell'espressione "in una realizzazione" o "in alcune realizzazioni" in vari punti della descrizione dettagliata non farÃ necessariamente riferimento alla medesima realizzazione. Inoltre, le particolari funzioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in qualsiasi modo adatto in una o piÃ¹ forme di realizzazione.

La seguente descrizione dettagliata fa riferimento a una valvola a fungo singola. Resta tuttavia inteso che almeno alcune delle caratteristiche qui descritte potrebbero essere realizzate in una valvola a fungo multipla, cioÃ ̈ una valvola che comprende piÃ¹ otturatori e relative guide. Per esempio, una contro-sede comprendente una pluralitÃ di guide per una pluralitÃ di otturatori a fungo puÃ² essere utilizzata in combinazione con una sede di valvola dotata di una pluralitÃ di aperture di aspirazione, ciascuna corrispondente ad un rispettivo otturatore a fungo.

Con iniziale riferimento alla Fig.3, verrÃ ora descritta la struttura generale di un ipercompressore, limitatamente a quelle parti che sono importanti per comprendere l'invenzione. L'ipercompressore 102 comprende un alloggiamento 3 nel quale Ã ̈ formato un cilindro 104. Un'asta 105 del pistone scorre alternativamente nel cilindro 104 per aspirare un fluido da almeno un condotto di aspirazione 106 e scaricare il fluido ad una pressione piÃ¹ elevata in almeno un condotto di scarico 107. Una rispettiva valvola a fungo Ã ̈ disposta rispettivamente in ciascun condotto di aspirazione 106 e di scarico 107. Il numero di riferimento 110S indica la valvola a fungo nel condotto di aspirazione 106 e il numero di riferimento 110D indica la valvola a fungo nel condotto di scarico 107. La disposizione del condotto di aspirazione e del condotto di scarico rispetto al cilindro 104 puÃ² essere diversa da quella mostrata nei disegni. In particolare, la posizione degli assi delle valvole rispetto all'asse del cilindro puÃ² variare e puÃ² dipendere dai valori di progetto della pressione di ingresso e di uscita dell'ipercompressore.

L'asta 105 del pistone Ã ̈ azionata da una manovella (non mostrata). In alcune realizzazioni, la velocitÃ di rotazione della manovella Ã ̈ compresa nell'intervallo tra 150 e 300 giri/minuto, cioÃ ̈ l'asta 105 del pistone esegue un movimento di compressione-aspirazione completo per 150-300 volte in un minuto. Di conseguenza, ogni valvola 110S, 110D esegue un movimento di chiusura/apertura per 150-300 volte in un minuto. La pressione di scarico del compressore varia tra 800 e 4000 bar, per esempio fra i 1500 e i 3500 bar.

Ciascuna valvola a fungo 110S, 110D puÃ² essere realizzata come illustrato nella realizzazione esemplificativa mostrata nelle Figure 4 e 5, in cui la valvola a fungo Ã ̈ indicata complessivamente con 110. La Figura 4 mostra la valvola a fungo 110 in posizione aperta e la Figura 5 mostra la stessa valvola a fungo 110 in posizione chiusa.

La valvola a fungo 110 comprende un corpo 111 di valvola avente un asse A-A, un otturatore a fungo 112, un organo di sollecitazione 114 una guida 116 dell'otturatore. Nelle realizzazioni esemplificative mostrate nei disegni allegati, l'organo di sollecitazione 114 comprende una molla di compressione elicoidale. Si possono utilizzare organi di sollecitazione diversi. In alcune realizzazioni non mostrate, l'organo di sollecitazione puÃ² comprendere molle a tazza per esempio. In altre realizzazioni, l'organo di sollecitazione puÃ² comprendere piÃ¹ di una molla elicoidale, ad esempio due molle elicoidali in parallelo o una combinazione di diversi tipi di molla.

La valvola a fungo 110 comprende anche un ingresso di flusso 118 e un'uscita di flusso 120. In fase operativa, la molla 114 sollecita l'otturatore a fungo 112 ad allontanarsi dalla guida 116 dell'otturatore verso una posizione chiusa in cui una porzione 122 di una superficie dell'otturatore 112 si appoggia su una sede di chiusura 124 costituita da una parte della superficie del corpo 111 della valvola (Fig. 5), per impedire il flusso di gas dall'ingresso di flusso 118 all'uscita di flusso 120 o viceversa. Quando la forza esercitata sull'otturatore a fungo 112 dalla pressione differenziale del gas attraverso la valvola Ã ̈ superiore alla forza di sollecitazione della molla 114, l'otturatore a fungo 112 si sposta nella posizione aperta (Fig.4), consentendo cosÃ¬ al gas di fluire dall'ingresso di flusso 118 all'uscita di flusso 120 attraverso i passaggi 126 formati fra l'otturatore a fungo 112 e una superficie interna del corpo 111 della valvola e fra la guida 116 dell'otturatore e la superficie interna del corpo 111 della valvola, come illustrato dalle frecce 128 in Fig.4.

Nella realizzazione mostrata nelle Figure 4 e 5, l'otturatore a fungo 112 comprende due porzioni 112A, 112B collegate fra loro, per esempio tramite una filettatura interna formata in un foro filettato della porzione 112A e una filettatura esterna formata sulla porzione 112B. In alcune realizzazioni, Ã ̈ possibile utilizzare una colla idonea per unire le due porzioni evitando che si svitino accidentalmente ad esempio a causa delle vibrazioni indotte dalle sollecitazioni dinamiche cui l'otturatore a fungo 112 Ã ̈ soggetto durante l'uso. Le due porzioni possono essere scollegate utilizzando un solvente idoneo, per rimuovere la colla prima di svitare le due porzioni 112A e 112B l'una dall'altra.

Le due porzioni 112A, 112B dell'otturatore a fungo 112 si comportano quindi come un corpo unico di otturatore a fungo. La porzione 122 della superficie dell'otturatore 112 che coopera con la sede di chiusura 124 del corpo 111 della valvola per chiudere il passaggio del gas, Ã ̈ disposta sulla parte 112A dell'otturatore, la quale comprende una prima testa 134 e una estensione piÃ¹ stretta centrale 136 con un foro filettato cieco 138 formato in essa. La porzione 112B dell'otturatore comprende una seconda testa 140 e uno stelo 142 che si estende dalla seconda testa 140 verso la porzione 112A. Lo stelo 142 Ã ̈ filettato all'esterno ed Ã ̈ avvitato nel foro filettato 138 della porzione 112A dell'otturatore. L'otturatore a fungo 112 Ã ̈ quindi formato da un corpo allungato a due teste, la prima testa 134 e la seconda testa 140 essendo collegate da una connessione intermedia formata dallo stelo 142 e dalla estensione 136.

In alcune realizzazioni, anche la guida 116 dell'otturatore comprende una prima porzione esterna 116A e una seconda porzione interna 116B collegate fra loro, per esempio tramite una filettatura interna formata nella prima porzione esterna 116A e una filettatura esterna sulla seconda porzione interna 116B. Le due porzioni 116A e 116B della guida sono avvitate insieme a formare la guida 116 dell'otturatore. Per evitare che si svitino, Ã ̈ possibile ad esempio incollare le due porzioni 116A e 116B. La porzione di guida 116A Ã ̈ a forma di coppa con un'apertura 144 rivolta verso l'ingresso di flusso 118 e un'apertura di scarico 142 rivolta verso l'uscita di flusso 120. La porzione interna 116B ha una forma cilindrica con una flangia anulare interna 146, in cui lo stelo 142 della porzione 112B dello stelo Ã ̈ vincolata scorrevolmente per muoversi lungo l'asse A-A del corpo 111 della valvola. La porzione interna 116B Ã ̈ alloggiata in una cavitÃ interna 117 formata nella prima porzione esterna 116B della guida. La guida 116 dell'otturatore quindi in genere forma una camera interna con una sezione piÃ¹ stretta costituita dalla flangia anulare interna 146. L'otturatore 112 viene guidato a scorrimento nel passaggio piÃ¹ stretto formato dalla flangia anulare interna 146. Inoltre o in alternativa, l'otturatore a fungo puÃ² essere guidato a scorrimento dalla seconda testa 140 lungo la superficie interna della seconda porzione 116B della guida, prevista oltre la flangia anulare interna 146.

La molla 114 Ã ̈ collocata fra la prima testa 134 della prima porzione 112A dell'otturatore e la flangia anulare interna 146 formata sulla seconda porzione 116B della guida.

In una realizzazione, un primo smorzatore 148 Ã ̈ collocato fra la testa 140 della seconda porzione 112B dell'otturatore e una battuta anulare formata dalla flangia anulare interna 146 della seconda porzione interna 116B della guida. Nella realizzazione esemplificativa, lo smorzatore 148 ha la forma di un anello con una sezione trasversale rettangolare, realizzato ad esempio in un materiale che attutisce gli urti, ad esempio un materiale elastico o resiliente. In alcune realizzazioni, lo smorzatore puÃ² essere realizzato in elastomero o in un materiale composito come resina rinforzata in fibra. Un secondo smorzatore 150 viene collocato in fondo alla prima porzione esterna 116A della guida dell'otturatore. Nella realizzazione mostrata nel disegno, il secondo smorzatore 150 ha la forma di un anello con una sezione trasversale rettangolare per consentire al gas di fluire attraverso l'apertura di scarico 144. Analogamente al primo smorzatore 148, il secondo smorzatore 150 viene preferibilmente realizzato in un idoneo materiale che attutisce gli urti, come un materiale elastico. Per esempio, il secondo smorzatore 150 puÃ² essere realizzato in elastomero o in un materiale composito.

Entrambi gli smorzatori 148, 150 sono collocati nella camera interna formata dalla guida 116 dell'otturatore, per consentire agli smorzatori di spostarsi rispetto alla guida 116 dell'otturatore senza il rischio di perdere lo smorzatore.

La costruzione dell'otturatore a fungo 112 e della guida 116 in due porzioni, rispettivamente 112A, 112B e 116A, 116B, consente all'otturatore 112 di essere guidato dalla guida 116 dell'otturatore e, allo stesso tempo, di assemblare facilmente gli smorzatori nella guida 116 dell'otturatore.

Quando l'otturatore a fungo 112 si sposta secondo la doppia freccia f112 per effetto della pressione differenziale attraverso la valvola 110, gli smorzatori 148 e 150 riducono la forza d'impatto quando l'otturatore a fungo 112 urta la sede di chiusura 124 e la guida 116 dell'otturatore, rispettivamente alla chiusura e all'apertura. PiÃ¹ specificatamente, quando la valvola 110 si chiude, il primo smorzatore 148 assorbe almeno in parte l'energia cinetica dell'otturatore a fungo 112 nel momento in cui la testa 140 della porzione 112B dell'otturatore urta contro il primo smorzatore 148, riducendo pertanto la dissipazione di energia sulle superfici 122 e 124. Durante il movimento di apertura, la testa 140 della porzione 112B dell'otturatore urta contro il secondo smorzatore 150, che assorbe l'energia cinetica dell'otturatore a fungo 112, di nuovo riducendo la sollecitazione di urto.

Un'ulteriore realizzazione dell'invenzione viene illustrata in Figura 6 che mostra la sezione longitudinale di una valvola a fungo 110 in posizione aperta. La valvola a fungo 110 comprende un corpo 111, un otturatore a fungo 112, un organo di sollecitazione, come una molla di compressione elicoidale 114, e una guida 116 dell'otturatore. Lâ€™otturatore a fungo 112 presenta una cavitÃ interna 113 dove Ã ̈ collocato un distanziatore 115. La guida 116 dellâ€™otturatore ha una camera interna 117, con una parete laterale 117A, lungo la quale lâ€™otturatore a fungo 112 Ã ̈ guidato a scorrimento. La molla 114 Ã ̈ alloggiata parzialmente nella cavitÃ 113 e in parte sporge da essa estendendosi verso il fondo 117B della camera interna 117 della guida 116 dellâ€™otturatore.

La valvola a fungo 110 comprende inoltre un ingresso di flusso 118 e un'uscita di flusso 120. La molla 114 sollecita lâ€™otturatore a fungo 112 ad allontanarsi dalla guida 116 dell'otturatore in una posizione chiusa, dove una porzione 122 della superficie dellâ€™otturatore 112 impegna a tenuta una sede di chiusura 124 del corpo 111 della valvola, per impedire il flusso di gas dall'ingresso di flusso 118 all'uscita di flusso 120 o viceversa. Quando la forza esercitata sullâ€™otturatore a fungo 112 derivante dalla pressione differenziale attraverso la valvola Ã ̈ superiore alla forza di sollecitazione della molla 114, lâ€™otturatore a fungo 112 si muove in posizione aperta (Fig. 6), consentendo al gas di fluire dall'ingresso di flusso 118 all'uscita di flusso 120 attraverso il passaggio di flusso 126 formato fra lâ€™otturatore a fungo 112 e il corpo 111 della valvola e fra la guida 116 dellâ€™otturatore e il corpo 111 della valvola, come illustrato dalle frecce 128 in Fig.6.

Analogamente alle Figure 4 e 5, anche nella realizzazione di Figura 6 lâ€™otturatore a fungo 112 comprende una prima porzione 112A dell'otturatore e una seconda porzione 112B dell'otturatore collegate fra loro, per esempio tramite avvitatura e incollaggio, od in qualunque altro modo opportuno. Anche la guida 116 dellâ€™otturatore comprende due porzioni 116A e 116B stabilmente collegate fra loro, ad esempio tramite avvitatura e incollaggio, od in qualunque altro modo idoneo. La prima porzione 112A dellâ€™otturatore forma una testa 134 dellâ€™otturatore a fungo 112 e si estende per formare anche, insieme con la seconda porzione 112B dell'otturatore, una estensione ridotta sviluppantesi in una camera interna 117 della guida 116 dell'otturatore. Come menzionato in precedenza, la prima porzione 112A dellâ€™otturatore Ã ̈ collegata alla seconda porzione 112B ad esempio tramite avvitatura. In una realizzazione, la seconda porzione 112B dellâ€™otturatore presenta un corpo cavo. In alcune realizzazioni, il corpo cavo Ã ̈ cilindrico. Sulla superficie esterna della seconda porzione 112B dellâ€™otturatore, Ã ̈ previsto un risalto anulare 162. Il risalto anulare 162 Ã ̈ posizionato in una sede anulare 164 formata dalle due porzioni 116A, 116B della guida 116 dellâ€™otturatore. PiÃ¹ specificatamente, nella realizzazione illustrata in Fig. 6, la sede anulare Ã ̈ formata da una superficie cilindrica e da un primo spallamento della prima porzione 116A della guida e da un secondo spallamento formato dalla seconda porzione 116B della guida, opposta al primo sballamento. Lâ€™otturatore a fungo 112Ã ̈ guidato a scorrimento dalla superficie esterna della porzione piÃ¹ stretta di esso, che impegna a scorrimento la superficie interna 117A della camera interna 117 della guida 116 dellâ€™otturatore, detta superficie interna 117A essendo costituita dalle superfici interne della prima e seconda porzione 116A e 116B della guida, posizionate adiacentemente alla sede anulare 164. Un primo smorzatore 148 e un secondo smorzatore 150 sono disposti sui due lati del risalto anulare 162. Gli smorzatori 148, 150 possono essere montati fissi sullâ€™otturatore a fungo 112, o sulla guida 116 dellâ€™otturatore, oppure uno sullâ€™otturatore a fungo 112 e l'altro sulla guida 116 dellâ€™otturatore. In alcune realizzazioni, gli smorzatori 148, 150 possono essere montati laschi, in modo che possano spostarsi assialmente rispetto alla guida 116 dellâ€™otturatore. Gli smorzatori 148 e 150 possono essere realizzati in elastomero o in un materiale composito, come descritto in relazione agli smorzatori 148, 150 illustrati in riferimento alle Figure 4 e 5.

Anche in questa realizzazione, la divisione dellâ€™otturatore a fungo 112 e della guida 116 dellâ€™otturatore in due porzioni, rispettivamente 112A, 112B e 116A, 116B, facilita il montaggio della valvola. Inoltre, gli smorzatori 148, 150 disposti nella camera interna 117 della guida 116 dellâ€™otturatore, fra la guida 116 dellâ€™otturatore e l'otturatore a fungo 112, sono protetti dal contatto diretto con il gas in entrata.

Quando lâ€™otturatore a fungo 112 si muove verso la posizione chiusa, l'impatto dellâ€™otturatore a fungo contro la sede di chiusura 124 viene smorzato dal risalto anulare 162 che urta contro il primo smorzatore 148, in modo che almeno una parte dell'energia cinetica dellâ€™otturatore a fungo 112 venga assorbita dal primo smorzatore 148. Quando la valvola Ã ̈ aperta, lâ€™otturatore a fungo 112 si allontana dall'ingresso di flusso 118 e dalla sede di chiusura 124 comprimendo la molla 116 finchÃ© il risalto anulare 162 va a battuta contro il secondo smorzatore 150. L'energia cinetica dellâ€™otturatore a fungo 112 viene almeno in parte dissipata o assorbita dal secondo smorzatore 150.

La Figura 7 mostra un'ulteriore realizzazione esemplificativa di una valvola a fungo secondo l'oggetto illustrato. La valvola viene mostrata in sezione longitudinale e in posizione aperta. La valvola a fungo 110 comprende un corpo 111, un otturatore a fungo 112, un organo di sollecitazione, come una molla di compressione elicoidale 114, e una guida 116 dellâ€™otturatore. Lâ€™otturatore a fungo 112 presenta una cavitÃ interna 113 dove Ã ̈ possibile collocare un distanziatore 115. La guida 116 dellâ€™otturatore ha una camera interna 117, con una parete laterale 117A, lungo la quale Ã ̈ guidato a scorrimento lâ€™otturatore a fungo 112. La molla 114 si trova in parte nella cavitÃ 113 e in parte si estende da essa verso un fondo 117B della camera interna 117 della guida 116 dellâ€™otturatore.

La valvola a fungo 110 comprende anche un ingresso di flusso 118 e un'uscita di flusso 120. La molla 114 sollecita lâ€™otturatore a fungo 112 ad allontanarsi dalla guida 116 dellâ€™otturatore verso una posizione chiusa, dove una porzione 122 della superficie dellâ€™otturatore a fungo 112 impegna a tenuta la sede di chiusura 124 del corpo 111 della valvola, evitando cosÃ¬ che il gas fluisca dall'ingresso di flusso 118 all'uscita di flusso 120 o viceversa. Quando la forza esercitata sullâ€™otturatore a fungo 112 dalla pressione differenziale attraverso la valvola 110 Ã ̈ superiore alla forza di sollecitazione della molla 114, lâ€™otturatore a fungo 112 viene spostato nella posizione aperta mostrata in Fig. 7, consentendo al gas di fluire dall'ingresso di flusso 118 all'uscita di flusso 120 attraverso il passaggio di flusso 126 formato fra lâ€™otturatore a fungo 112 e il corpo 111 della valvola e fra la guida 116 dellâ€™otturatore e il corpo 111 della valvola, come illustrato dalle frecce 128 in Fig.7.

Lâ€™otturatore a fungo 112 comprende due porzioni 112A, 112B di otturatore collegate stabilmente fra loro. In alcune realizzazioni, una vite 119 collega le due porzioni 112A e 112B dell'otturatore fra loro. Uno smorzatore 148 Ã ̈ impegnato fra le due porzioni 112A, 112B dellâ€™otturatore. Nella realizzazione esemplificativa mostrata in Fig. 7, la prima porzione 112A dellâ€™otturatore Ã ̈ di forma circa discoidale. La superficie di esso orientata verso lâ€™ingresso di flusso 118 comprende una porzione di superficie sostanzialmente a tronco di cono 122 disposta per cooperare con la sede di chiusura 124 del corpo 111 della valvola per chiudere a tenuta la valvola. In alcune realizzazioni la superficie della prima porzione 112A dellâ€™otturatore orientata verso l'uscita di flusso 120 presenta un recesso circolare 112R in cui Ã ̈ collocato il primo smorzatore 148. Il recesso Ã ̈ chiuso dalla seconda porzione 112B dellâ€™otturatore a fungo 112. Con questa configurazione, lo smorzatore 148 Ã ̈ sostanzialmente protetto dal gas che entra attraverso l'ingresso di flusso 118 e fluisce nel passaggio di flusso 126.

La superficie 117A della camera interna 117 della guida 116 dellâ€™otturatore forma uno spallamento anulare 121 su cui Ã ̈ montato un secondo smorzatore 150. Anche il secondo smorzatore 150, disposto nella camera interna 117 della guida 116 dellâ€™otturatore, Ã ̈ protetto dal contatto diretto con il gas.

Entrambi gli smorzatori 148 e 150 possono essere realizzati in elastomero o in un materiale composito, come una resina rinforzata, come indicato in relazione agli smorzatori 148, 150 descritti in riferimento alle Figure 4 e 5.

Quando la valvola si apre, l'impatto dellâ€™otturatore a fungo 112 sulla guida 116 dellâ€™otturatore viene smorzato dal secondo smorzatore 150. Pertanto, una parte dell'energia cinetica di impatto viene dissipata o assorbita da detto secondo smorzatore 150. Quando la valvola si chiude, una parte dell'energia cinetica di impatto viene dissipata o assorbita dal primo smorzatore 148, posizionato nellâ€™otturatore a fungo 112, fra la prima e la seconda porzione 112A, 112B dellâ€™otturatore.

Mentre le realizzazioni illustrate dellâ€™oggetto qui descritto sono state mostrate nei dettagli e descritte in dettaglio e nei particolari in ciÃ² che precede, con riferimento a diverse forme di attuazione esemplificative, sarÃ chiaro agli esperti del ramo che molte modifiche, varianti e omissioni sono possibili senza allontanarsi materialmente dagli insegnamenti innovativi, dai principi e dai concetti qui illustrati e dai vantaggi dellâ€™oggetto definito nelle rivendicazioni accluse. Pertanto, il corretto ambito di protezione delle innovazioni descritte deve essere determinato sulla solo in base alla piÃ¹ ampia interpretazione delle rivendicazioni accluse cosÃ¬ da ricomprendere tutte queste modifiche, varianti ed omissioni. Inoltre, lâ€™ordine o la sequenza di qualunque fase di un metodo o procedimento puÃ² essere variato o ri-ordinato secondo forme di realizzazione alternative.

Claims

Rivendicazioni 1. Una valvola a fungo a pressione differenziale, comprendente: un corpo (111) di valvola, detto corpo di valvola avendo almeno un ingresso di flusso (118) e almeno un'uscita di flusso (120); almeno una guida (116) dell'otturatore, disposta all'interno del corpo (111) della valvola; almeno un otturatore a fungo (112) guidato dalla guida (116) dellâ€™otturatore; almeno un passaggio di flusso (126), dall'ingresso di flusso (118) all'uscita di flusso (120), detto passaggio di flusso essendo formato fra una superficie interna del corpo (111) della valvola e una superficie esterna di detta guida (116) dellâ€™otturatore e di detto otturatore a fungo (112); almeno un organo di sollecitazione (114) configurato per sollecitare lâ€™otturatore (112) verso una posizione di chiusura in modo da bloccare il passaggio di flusso attraverso l'ingresso di flusso (118); almeno un primo smorzatore (148) configurato e disposto per assorbire o dissipare almeno in parte l'energia dell'impatto dellâ€™otturatore a fungo (112) quando detto otturatore a fungo apre o chiude l'ingresso di flusso (118).
2. La valvola a fungo secondo la Rivendicazione 1, comprendente un secondo smorzatore (150), detti primo e secondo smorzatore essendo configurati e disposti per assorbire o dissipare almeno in parte l'energia dell'impatto di detto otturatore a fungo (112) quando detto otturatore a fungo apre e chiude l'ingresso di flusso (118).
3. La valvola a fungo secondo la Rivendicazione 1, in cui la guida dellâ€™otturatore comprende una camera interna (117) ed in cui Ã ̈ disposto detto primo smorzatore (148).
4. La valvola a fungo secondo la Rivendicazione 2, in cui la guida dellâ€™otturatore comprende una camera interna (117) ed in cui detto primo smorzatore (148) e detto secondo smorzatore (150) sono disposti in detta interna (117).
5. La valvola a fungo secondo una o piÃ¹ delle rivendicazioni precedenti, in cui lâ€™otturatore (112) comprende una prima porzione (112A) di otturatore e una seconda porzione (112B) di otturatore assemblate fra loro a formare detto otturatore (112).
6. La valvola a fungo secondo la Rivendicazione 5, in cui detta prima porzione (112A) dellâ€™otturatore e detta seconda porzione (112B) dellâ€™otturatore formano un corpo allungato a due teste, con una prima testa (134) formata dalla prima porzione (112A) dellâ€™otturatore e una seconda testa (140), collegate fra loro da una connessione intermedia, detta connessione intermedia essendo scorrevolmente impegnata in detta guida (116) dellâ€™otturatore.
7. La valvola a fungo secondo una o piÃ¹ delle rivendicazioni precedenti, in cui la guida (116) dellâ€™otturatore comprende una prima porzione (116A)di guida e una seconda porzione (116B) di guida assemblate fra loro a formare detta guida (116) dellâ€™otturatore.
8. La valvola a fungo secondo la Rivendicazione 7, in cui la seconda porzione (116B) della guida Ã ̈ collocata in detta prima porzione (116A) della guida ed Ã ̈ dotata di una flangia anulare interna (146), detto almeno un organo di sollecitazione (114) reagendo su detta flangia anulare interna (146), e detta flangia anulare costituendo una sede di scorrimento per detto otturatore a fungo (112).
9. La valvola a fungo secondo le Rivendicazioni 6 e 8, in cui la connessione intermedia fra la prima testa (134) e la seconda testa (140) Ã ̈ impegnata a scorrimento nella sede formata dalla flangia anulare (146) e detto almeno un organo di sollecitazione (114) Ã ̈ collocato fra la flangia anulare (146) e la prima testa (134) dellâ€™otturatore a fungo (112), detta prima testa (134) avendo una porzione di superficie (122) disposta per cooperare con la sede di chiusura (124) prevista sul corpo (111) della valvola per bloccare il passaggio del flusso attraverso lâ€™ingresso di flusso (118).
10. La valvola secondo la Rivendicazione 9, in cui il primo smorzatore (148) Ã ̈ disposto per agire fra la flangia anulare (146) della seconda porzione (116B) della guida e la seconda testa (140) dellâ€™otturatore a fungo (112) ed Ã ̈ posizionato in modo che la seconda testa (140)dellâ€™otturatore a fungo (112) impatti con detto primo smorzatore (148) alla chiusura dellâ€™otturatore a fungo (112).
11. La valvola a fungo secondo le Rivendicazioni 4 e 10, in cui il secondo smorzatore (150) Ã ̈ disposto fra la seconda testa (140)dellâ€™otturatore a fungo (112) e un fondo della camera interna (117) della guida (116) dellâ€™otturatore ed posizionato in modo che la seconda testa (140) dellâ€™otturatore a fungo (112) impatti con detto secondo smorzatore (150) all'apertura dellâ€™otturatore a fungo (112).
12. La valvola a fungo secondo una o piÃ¹ delle Rivendicazioni da 1 a 5, in cui la guida (116) dellâ€™otturatore comprende una sede anulare (164) in cui Ã ̈ scorrevolmente impegnato un risalto anulare (162) dellâ€™otturatore a fungo (112).
13. La valvola a fungo secondo le Rivendicazioni 7 e 12, in cui lâ€™otturatore a fungo (112) comprende superfici discorrimento su entrambi i lati del risalto anulare (162), cooperanti con corrispondenti superfici di scorrimento formate dalla prima porzione (116A) della guida e la seconda porzione (116B) della guida.
14. La valvola a fungo secondo la Rivendicazione 13, in cui la sede anulare (164) Ã ̈ formata da una superficie cilindrica e da un primo spallamento della prima porzione (116A) della guida e da un secondo spallamento della seconda porzione (116B) della guida, opposta al primo spallamento.
15. La valvola a fungo secondo la Rivendicazione 2 e una qualsiasi delle Rivendicazioni 12, 13 e 14, in cui il primo smorzatore (148) e il secondo smorzatore (150) sono disposti nella sede anulare (164) della guida (116) dellâ€™otturatore su lati opposti del risalto anulare (162) dellâ€™otturatore (112).
16. La a fungo secondo la Rivendicazione 5, in cui il primo smorzatore (148) Ã ̈ collocato fra la prima porzione (112A) dellâ€™otturatore e la seconda (112B) dellâ€™otturatore.
17. La valvola a fungo secondo le Rivendicazioni 2 e 16, in cui il secondo smorzatore (150) Ã ̈ collocato in una camera interna (117) della guida (116) dellâ€™otturatore, nella quale Ã ̈ scorrevolmente impegnato detto otturatore a fungo (112).
18. La valvola a fungo secondo la Rivendicazione 17, in cui la camera interna (117) presenta una superficie cilindrica (117A) che impegna a scorrimento una superficie esterna dellâ€™otturatore a fungo (112) e dotata di uno spallamento (121) sul quale si trova il secondo smorzatore (150).
19. Un ipercompressore comprendente: un cilindro (104); un pistone (105) che scorre nel detto cilindro (104); un condotto di aspirazione (106); un condotto di scarico (107); almeno una valvola a fungo (110), secondo una o piÃ¹ rivendicazioni precedenti disposta in detto condotto di aspirazione ed in detto condotto di scarico; lâ€™ apertura e la chiusura di dette valvole a fungo essendo comandate dalla pressione differenziale attraverso la valvola generata dal movimento del pistone nel detto cilindro.
20. Ipercompressore secondo la Rivendicazione 19, operante fra 150 e 300 giri/minuto.
21. Ipercompressore secondo la Rivendicazione 19 o 20, operante a una pressione di scarico compresa fra 800 e 4000 bar, preferibilmente fra 1500 e 3500 bar.
22. Un metodo per la riduzione delle sollecitazioni da impatto in una valvola a fungo a pressione differenziale comprendente: un corpo (111) di valvola, detto corpo di valvola avendo almeno un ingresso di flusso (118) e un'uscita di flusso (120); almeno una guida (116) di otturatore disposta all'interno del corpo (111) della valvola; almeno un otturatore a fungo (112) guidato dalla guida (116) dellâ€™otturatore; almeno un passaggio di flusso (126) dall'ingresso di flusso (118) all'uscita di flusso (120), detto passaggio essendo formato fra una superficie interna del corpo (111) della valvola e una superficie esterna di detta guida (116) dellâ€™otturatore e di detto otturatore a fungo (112); almeno un organo di sollecitazione (114) configurato per sollecitare lâ€™otturatore (112) verso una posizione chiusa in modo da bloccare il passaggio del flusso attraverso l'ingresso di flusso (118); detto metodo comprendendo: prevedere almeno un primo smorzatore (148); assorbire o dissipare tramite detto primo smorzatore (148) almeno una parte dell'energia di impatto dellâ€™otturatore all'apertura o alla chiusura della valvola a fungo.
23. Il metodo della Rivendicazione 22, comprendente: presenza prevedere un secondo smorzatore (150); assorbire o dissipare tramite detto primo smorzatore (148) e detto secondo smorzatore (150) almeno una parte dell'energia di impatto dellâ€™otturatore all'apertura e alla chiusura della valvola a fungo.
24. Un metodo per il funzionamento di un ipercompressore alternativo, detto compressore comprendendo: un cilindro (104); un pistone (105) scorrevole in detto cilindro (104); un condotto di aspirazione (106) con una valvola di aspirazione (110S); un condotto di scarico (107) con una valvola di scarico (110D), ciascuna valvola comprendendo almeno un otturatore a fungo (112) e un organo di sollecitazione (114) configurato per sollecitare lâ€™otturatore a fungo (112) verso la posizione chiusa; detto metodo comprendendo le seguenti fasi: prevedere almeno un primo smorzatore d'impatto (148; 150) che coopera con detto otturatore a fungo (112); muovere di moto alternativo detto pistone in detto cilindro per aspirare un gas in detto cilindro ad una pressione di aspirazione e scaricare detto gas da detto cilindro ad una pressione di scarico; selettivamente aprire e chiudere detta valvola di aspirazione (110S) e detta valvola di scarico (110D) pressione differenziale attraverso dette valvole; dissipare od assorbire almeno parzialmente l'energia di impatto dellâ€™otturatore a fungo (112) almeno durante una corsa di apertura o una corsa di chiusura di detto otturatore a fungo tramite detto almeno uno smorzatore.
25. Metodo della Rivendicazione 25, comprendente le fasi di: prevedere un secondo smorzatore (150; 148) che coopera con detto otturatore a fungo (112); assorbire o dissipare almeno parzialmente l'energia di impatto dellâ€™otturatore a fungo (112) all'apertura e alla chiusura di detto otturatore a fungo tramite detto primo smorzatore e detto secondo smorzatore.
26. Metodo secondo la Rivendicazione 24 o 25, in cui detto compressore opera fra i 150 e i 300 giri/minuto.
27. Metodo secondo la Rivendicazione 24, 25 o 26, in cui detta pressione di scarico Ã ̈ compresa fra 800 e 4000 bar e preferibilmente fra 1500 e 3500 bar.