ITMI20012725A1 - Valvola di regolazione e misura della partata di un flusso di fluido - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale di:

Forma oggetto del presente trovato una valvola di regolazione e misura della portata di un flusso di fluido attraverso un collettore e un condotto di derivazione interno al collettore stesso in cui i mezzi di intercettazione del fluido risultano indipendenti dallo strumento di misura durante il loro movimento in senso assiale verso/da il condotto di derivazione e i mezzi di intercettazione del fluido prevedono aperture per l'iigresso in senso radiale del fluido stesso nel condotto di derivazione.

E' nota nella tecnica di realizzazione delle reti di distribuzione di fluidi, la necessità di predisporre elementi collettori multivia per 11invio/ritorno del fluido verso/dagli utilizzatori finali; un esempio di tali applicazioni è rappresentato dalle condutture di distribuzione dell'acqua per impianti di riscaldamento, particolarmente del tipo a pannelli sottopavimento.

E' anche noto che ciascuno dei rami di conduttura che dipartono dal collettore deve essere dotato di una valvola dì intercettazione e regolazione della portata per poter compensare le differenti perdite di carico che si verificano in corrispondenza dei differenti pannelli a causa del loro specifico dimensionamento e della loro distanza dal collettore di distribuzione. Sono anche note valvole applicabili a dette condutture le quali sono in grado di attuare la regolazione della portata, effettuando contemporaneamente una misura di quest'ultima, misura che è visualizzata su una scala tarata presente sul corpo della valvola.

Esempi di tali valvole sono ad esempio note da DE 3509 718 il quale descrive una valvola che, pur svolgendo correttamente la propria duplice funzione (regolazione/misura), presenta tuttavia un limite dovuto al fatto che, durante la regolazione, l'elemento di rilevazione della pressione è mobile in senso assiale con il corpo di chiusura portante la scala graduata in corrispondenza della quale si effettua la lettura della misura.

Ciò comporta che per ottenere costanza di misura al variare della portata (maggiore apertura/chiusura dell'otturatore) si deve obbligatoriamente attuare il condotto di misura in forma cilindrica.

Tale forma cilindrica determina tuttavia l'inconveniente rappresentato dal fatto che in tali condizioni non è possibile ottenere una scala sostanzialmente lineare di misura, il che obbliga ad una elevata densità della scala di lettura con evidente difficoltà di corretta lettura da parte dell'utilizzatore.

Oltre a ciò è noto che nei citati impianti si dispone l'elemento di misura/regolazione (=flussimetro) sul ramo di ritorno e la valvola di intercettazione del fluido con attuatore di comando elettrico e/o pneumatico e/o simili sul ramo di mandata.

In tal modo tuttavia la valvola principale lavora con flusso orientato nel senso della chiusura della valvola e in condizioni di elevata pressione si potrebbe anche determinare la chiusura irreversibile della valvola con conseguente interruzione del riscaldamento.

Si può allora prevedere di disporre il flussimetro sul ramo di mandata e la valvola di intercettazione sul ramo di ritorno, ma tale soluzione incontra delle difficoltà a causa del fatto che i flussimetri di tipo noto sono adatti a lavorare sul ramo di ritorno ovvero con flusso del fluido che entra nel condotto di distribuzione del collettore, il che origina turbolenze e cavitazioni che sono causa di rumore e di una vibrazione dello strumento di misura che non è più in grado di fornire una misura precisa.

Per dare soluzione a tale tipo di problema DE-U-9404156 suggerisce di disporre una strozzatura in corrispondenza della luce di ingresso del fluido nel condotto di derivazione della valvola.

Ciò comporta tuttavia una costruzione della valvola che risulta complicata, costosa e che non risolve i problemi di precisione della misura e di linearità della lettura sul corrispondente strumento.

Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare una valvola d'intercettazione e regolazione della portata di condutture di distribuzione di fluidi, con strumento di misura e visualizzazione del valore della portata stessa incorporato, la quale sia adatta ad essere installata sul ramo di mandata all'utilizzo dell'impianto, consenta una efficace regolazione e misura della portata, con indicazione della misura precisa e il più possibile lineare.

Nell'ambito di tale problema costituisce ulteriore necessità che la valvola sia costituita da un ridotto numero di pezzi e risulti di facile ed economica realizzazione ed assemblaggio.

Tali problemi tecnici sono risolti secondo il presente trovato da una valvola di regolazione e misura della portata di un flusso di fluido attraverso un collettore e un condotto di derivazione interno al collettore stesso, la quale comprende mezzi di intercettazione della luce del condotto di derivazione, mobili assialmente su comando di relativi mezzi di azionamento, mezzi di rilevazione della pressione esercitata dal flusso del fluido, uno strumento di misura della portata del fluido la cui scala è riportata sulla superficie esterna di detti mezzi di azionamento in cui detti mezzi di intercettazione della luce del condotto di derivazione sono accoppiati ai detti mezzi di azionamento in modo che ad una rotazione dei secondi corrisponda il solo movimento assiale dei primi e i mezzi di intercettazione risultino indipendenti dallo strumento di misura durante il loro movimento in senso assiale in cui la superficie circonferenziale di detti mezzi di intercettazione presenta aperture per l'ingresso del fluido nel condotto di derivazione secondo una direzione radiale. Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di un esempio non limitativo di attuazione del trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati nei quali si mostra:

in figura 1 : una vista parzialmente sezionata secondo un piano verticale di un esempio di attuazione della valvola secondo il trovato in condizioni di valvola chiusa; in figura 2 : una sezione analoga a quella di fig. 1 in condizioni di valvola aperta e

in figura 3 : una vista in dettaglio della apertura di ingresso radiale del fluido nel condotto di derivazione.

Come illustrato in fig.l, un collettore 1 prevede almeno un condotto di distribuzione 2, di forma sostanzialmente troncoconica, con conicità dal collettore 1 verso il ramo di mandata le dell'impianto, ed estendentesi all'interno del collettore in direzione sostanzialmente trasversale a quella di flusso del fluido; nell'esempio di figura il condotto di distribuzione 2 è reso solidale al collettore 1 tramite un accoppiamento a vite 2a/madrevite la con interposizione di un anello di tenuta 3.

Il bordo libero 2b corrispondente alla base minore del condotto di distribuzione 2 costituisce la luce di ingresso della valvola mentre la luce 2c opposta costituisce l'uscita della valvola, il flusso del fluido avviene quindi dal collettore 1 al condotto di distribuzione 2 verso il detto ramo di mandata le.

L'apertura della luce 2b può essere regolata tramite la testa IOa di un otturatore 10 sostanzialmente cilindrico e dotato di una filettatura esterna 10b atta all'accoppiamento con la madrevite 20b di un raccordo 20 costituente l'elemento di accoppiamento dello strumento di misura al collettore 1, come sarà ulteriormente spiegato nel seguito.

La detta testa IOa dell'otturatore 10 presenta forma a campana cilindrica, con cavità 11 rivolta verso il condotto di distribuzione 2; sulla superficie circonferenziale di detta testa IOa sono realizzate delle aperture 12 atte a consentire l'ingresso del fluido nel condotto di derivazione secondo una direzione radiale.

Come illustrato in fig.3, dette aperture presentano preferibilmente forma sostanzialmente triangolare con base disposta verso la luce 2c di uscita del condotto di derivazione 2, al fine di ottenere una riduzione della portata concordemente all'azionamento della valvola nel senso della sua chiusura.

In una forma preferita di attuazione la base dell'apertura 12 presenta un allargamento in senso circonferenziale con profilo arrotondato.

Oltre a ciò la particolare forma di attuazione delle luci di ingresso del fluido consente di migliorare la regolazione e la precisione di lettura dello strumento in tutto il suo campo di regolazione e misura.

L'otturatore 10 presenta un condotto coassiale passante 14 e una sede anulare, 13 estendentisi per un opportuno tratto in senso assiale da parte opposta a quella della campana 11.

Il raccordo 20 presenta a sua volta una filettatura esterna 20a atta all'accoppiamento con una corrispondente madrevite lb del collettore 1

Da parte opposta, in senso assiale, a detta filettatura lb il raccordo 20 si sviluppa in forma di un coperchio 21 sul quale è inserito uno stelo 30, internamente cavo, assialmente inserito in detto coperchio 21 con interposizione di un elemento di tenuta a 0-ring 31 e assialmente trattenuto al coperchio 21 da una rondella di reazione 32 inserita in una apposita sede del coperchio .

L'estremità 33 dello stelo 30 interna al collettore 1 presenta forma atta a consentire l'accoppiamento in senso assiale con la corrispondente sede 13 del otturatore 10, cui si vincola con interposizione di un elemento di tenuta 34.

Nella cavità assiale 35 dello stelo 30 è inserita un'asta 40 mobile guidata da una bussola 41 solidale alle pareti della cavità 35 stessa.

Detta asta 40 si estende assialmente attraverso il detto condotto 14 dell'otturatore 10 fino all'interno del condotto di distribuzione 2 ed è mobile assialmente rispetto allo stelo 30 da una posizione di fine corsa superiore in battuta contro la testa esterna dello stelo 30, ad una posizione di fine corsa inferiore definita da un riscontro anulare 41 fisso.

L'asta 40 costituisce in sostanza lo strumento di misura vero e proprio della valvola ed è, a tal fine, dotato alle proprie opposte estremità rispettivamente esterna 40a ed interna 40b al collettore 1, di un primo elemento anulare 43, costituente l'indicatore della misura e di un secondo elemento anulare 44, costituente l'elemento di contrasto al passaggio del fluido sul quale quest'ultimo esercita la pressione che determina la misura della portata.

La lettura della misura viene effettuata su una scala graduata 43a, stampata sulla superficie esterna dello stelo 30; al fine di rendere visibile dall'esterno la posizione relativa dell'indicatore 43 rispetto alla scala graduata 43a la parte di stelo esterna al collettore è convenientemente realizzata in materiale trasparente .

Tra il detto elemento indicatore 43 e la bussola 41 di guida è interposta una molla 46, coassialmente disposta sull'asta 40, la quale si oppone alla caduta libera dell'asta stessa, determinando nel contempo la calibratura dello strumento.

Il funzionamento della valvola è il seguente:

- una volta avvitato e bloccato il raccordo 20 sul collettore 1 tramite l'accoppiamento vite 20a/madrevite lb,

- si ruota lo stelo 30 in modo da portare la campana 10a dell'otturatore 10 in posizione assiale di chiusura della luce 2b del condotto di raccordo 2 (fig-1);

- in tale condizione la molla 46 tiene l'indicatore 43 in corrispondenza della posizione di zero della scala graduata 43a, confermando l'assenza di flusso;

- ruotando successivamente lo stelo cavo 30, si determina la contemporanea rotazione dell'otturatore 10 che é rotazionalmente vincolato allo stelo; durante la sua rotazione l'otturatore 10 reagisce sugli accoppiamenti vite 10b/madrevite 20b e vite 20a / madrevite lb che ne determinano il sollevamento in senso assiale con conseguente sollevamento della campana 10a (fig.2) e apertura del condotto 2 nel quale inizia a fluire fluido proveniente dal collettore 1.

Agendo sul disco di reazione 44, il fluido richiama l'asta 40 contro l'azione della molla 46, determinando un corrispondente spostamento dell'indicatore 43 lungo la scala graduata 43a, (fig . 2 )

- continuando nella rotazione dello stelo si perverrà alla lettura del valore di portata di progetto e si arresterà la rotazione.

Va sottolineato come durante la regolazione della portata lo spostamento assiale dell'otturatore 10 non determina un corrispondente spostamento assiale dello strumento di misura il quale mantiene la propria prefissata posizione di zero.

Si rileva inoltre come la campana IOa ricopra la superficie esterna del condotto di derivazione 2 con una minima tolleranza per consentire lo scorrimento relativo delle due superfici.

Tale tolleranza non influenza nè la precisione della misura nè la tenuta della valvola in quanto detta tenuta è ottenuta per contatto frontale della superficie interna della campana 10a e del bordo anulare libero del condotto di derivazione (fig.l).

Oltre a ciò lo spostamento dell'elemento anulare 43 verso una sezione maggiore del condotto 2 conseguente ad un aumento di portata (maggiore apertura della valvola) determina un aumento della sezione di misura all'aumentare della portata stessa; ciò consente di ottenere una misura maggiormente lineare e quindi una scala di indicazione più distribuita sulla superficie esterna dello stelo a tutto vantaggio della facilità e precisione di lettura da parte dell'uuilizzatore.

La particolare disposizione circonferenziale delle aperture 12 che determinano un ingresso del fluido nel condotto di derivazione secondo una direzione radiale, consente di evitare la necessità di dovere orientare due volte il flusso del fluido al fine di disporlo parallelo all'asse longitudinale della valvola, come previsto dalla tecnica nota in cui 11ingresso del fluido avviene secondo una direzione sostanzialmente parallela a quella assiale e obbliga a prevedere mezzi anticavitazione quali strozzature e simili.

Si prevede inoltre che la valvola di regolazione e misura secondo il trovato possa essere realizzata con condotto di raccordo 2 rovesciato, ovvero con base maggiore della forma troncoconica disposta all'interno del collettore 1: in tale configurazione la valvola può essere disposta sul condotto di ritorno dell'impianto e funzionare con flusso del fluido dal condotto di ritorno al collettore 1 stesso.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Valvola di regolazione e misura della portata di un flusso di fluido attraverso un collettore (1) e un condotto di derivazione (2,2b) interno al collettore stesso, la quale comprende mezzi (10,10a) di intercettazione della luce (2b) del condotto di derivazione (2), mobili assialmente su comando di relativi mezzi (30) di azionamento, mezzi (44) di rilevazione della pressione esercitata dal flusso del fluido solidali ad elementi (40), mobili assialmente contro l'azione di contrasto di mezzi elastici (46), e formanti parte di uno strumento (43,43a) di misura della portata del fluido la cui scala (43a) è riportata sulla superficie esterna di detti mezzi di azionamento (30), detti mezzi (10,10a) di intercettazione della luce (2b) del condotto di derivazione (2) essendo accoppiati ai detti mezzi di azionamento (30) in modo che ad una rotazione dei secondi corrisponda il solo movimento assiale dei primi e i mezzi di intercettazione (10,10a) risultino indipendenti dallo strumento di misura (43,43a) durante il loro movimento in senso assiale caratterizzata dal fatto che la superficie circonferenziale di detti mezzi di intercettazione (IOa) presenta aperture (12) per l'ingresso del fluido nel condotto di derivazione (2) secondo una direzione radiale.
2. 2) Valvola secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detto condotto di derivazione (2) è di forma troncoconica.
3. 3) Valvola secondo rivendicazione 2 caratterizzata dal fatto che la base maggiore del condotto troncoconico è disposta dalla parte della mandata (14).
4. 4) Valvola secondo rivendicazione 2 caratterizzata dal fatto che la base maggiore del condotto troncoconico è disposta all'interno del collettore (1).
5. 5) Valvola secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detti mezzi di intercettazione della luce del condotto di derivazione sono costituiti da un otturatore (10) che presenta estremità libera a forma di campana cilindrica (IOa) con cavità (11) rivolta verso il condotto di distribuzione (2).
6. 6) Valvola secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che la tenuta in condizioni di valvola chiusa è attuata dal contatto frontale tra la superficie interna della campana dell'otturatore e il bordo anulare libero del condotto di derivazione.
7. 7) Valvola secondo rivendicazione 5 caratterizzata dal fatto che detto otturatore (10) presenta un condotto coassiale passante (14).
8. 8) Valvola secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detto otturatore (10) presenta una sede anulare (13) estendentisi per un opportuno tratto in senso assiale da parte opposta a quella della campana.
9. 9) Valvola secondo rivendicazione 8 caratterizzata dal fatto che detta sede anulare (13) presenta risalti radiali (13a) 10) Valvola secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detto otturatore (10) presenta una filettatura (10b) esterna atta all'accoppiamento con la madrevite (20b) di un raccordo (20) costituente l'elemento di accoppiamento dello strumento di misura al collettore (1) e a sua volta bloccato sul collettore stesso tramite un accoppiamento vite/madrevite. 11) Valvola secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detti mezzi di azionamento dei mezzi di intercettazione (10,10a) sono costituiti da uno stelo (30) internamente cavo la cui estremità libera esterna alla valvola porta la scala graduata (43a) dello strumento di misura (43). 12) Valvola secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che l'estremità (33) dello stelo (30) interna al collettore (1) presenta scanalature longitudinali (30) atte a consentire l'accoppiamento con i corrispondenti risalti anulari (13a) della sede (13) dell'otturatore. 13) Valvola secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detti mezzi di azionamento (30) e otturatore (10) sono collegati al collettore (1) tramite un raccordo (20) bloccabile al collettore stesso tramite un accopiamento vite (20a) / madrevite (lb). 14) Valvola secondo rivendicazione 13 caratterizzata dal fatto che detti mezzi di azionamento (30) dell'otturatore (10) sono assialmente vincolati a detto raccordo (20) tramite una rondella di reazione (32) inserita in una apposita sede del coperchio (21) del raccordo stesso. 15) Valvola secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che dette aperture (12) della superficie circonf erenziale della campana (IOa) dell'otturatore (10) sono di forma sostanzialmente triangolare. 16) Valvola secondo rivendicazione 15 caratterizzata dal fatto che dette aperture (12) presentano base disposta dalla parte corrispondente alla luce (2c) uscita del condotto di derivazione (2). 17) Valvola secondo rivendicazione 16 caratterizj dal fatto che detta base dell'apertura (12) presenta/un allargamento in senso circonferenziale. 18) Valvola secondo rivendicazione 17 caratterizzata dal fatto che detto allargamento della base dell'apertura (12) presenta profilo arrotondato.