ITMI20071981A1 - Valvola di intercettazione di fluido - Google Patents

Description

Domanda dì brevetto per invenzione industriale dal titolo: "Valvola di intercettazione di fluido"

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione fa riferimento ad una valvola di intercettazione di fluido.

Più specificatamente l'invenzione si riferisce ad una valvola di intercettazione di fluido per un impianto industriale, in particolare per un impianto petrolifero, del tipo comprendente un corpo di valvola, un percorso di fluido in detto corpo di valvola, esteso secondo un asse longitudinale tra una bocca di ingresso ed una bocca di uscita, una sede di otturatore in detto corpo di valvola e un otturatore mobile da e verso detta sede di otturatore.

Arte nota

Come è ben noto, esiste l’esigenza di intercettare un fluido, ad esempio un prodotto petrolifero, così da garantire una interruzione del suo flusso in un condotto secondo quando desiderato.

A tale scopo, il condotto o tubazione viene provvisto di valvole di intercettazione del tipo sopra specificato. Tali valvole, pur soddisfacenti allo scopo ed estensivamente utilizzate, presentano tuttavia un riconosciuto inconveniente che risiede nel fatto che comprendono mezzi di intercettazione del fluido che occupano molto spazio lungo il percorso di fluido, anche in posizione di valvola aperta, provocano sensibili perdite di pressione e sono pesanti.

Il problema tecnico che sta alla base della presente invenzione è quello di escogitare una valvola del tipo specificato la quale presenti caratteristiche strutturali e funzionali tali da superare gli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota.

Sommario dell'invenzione

Tale problema è risolto da una valvola del tipo specificato in cui l'otturatore è sostanzialmente piastriforme ed è supportato in modo girevole sostanzialmente a bandiera attorno ad un asse di rotazione esteso trasversalmente a detto asse longitudinale tra una posizione di valvola chiusa in cui detto otturatore è in contatto contro detta sede di otturatore ed una posizione di valvola aperta in cui detto otturatore è in relazione distanziata da detta sede di otturatore, via da detto percorso di fluido.

La valvola secondo linvenzione presenta, in condizioni di valvola aperta, un libero passaggio del fluido lungo il percorso, ed anche un libero passaggio lungo il percorso stesso di mezzi di pulizia della valvola e della tubazione, quali i cosiddetti “pig”. La valvola secondo linvenzione presenta così l’importante vantaggio che la sua presenza lungo la tubazione non impedisce il libero passaggio di tali “pig”.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della valvola secondo l’invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un suo esempio di realizzazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

Breve descrizione dei disegni

In tali disegni:

la Figura 1 rappresenta una vista dall’alto di una valvola di intercettazione di fluido realizzata secondo l’invenzione;

la Figura 2 rappresenta una vista in elevazione della valvola di Figura 1;

la Figura 3 rappresenta una vista della valvola di Figura 2 fatta secondo la freccia III;

la Figura 4 rappresenta una vista in sezione, in scala ingrandita, della valvola di Figura 1 fatta secondo la linea IV- IV;

la Figura 5 rappresenta una vista in sezione, in scala ingrandita, della valvola di Figura 1 fatta secondo la linea V-V;

le Figure 6 e 7 rappresentano viste in sezione ed in scala ulteriormente ingrandita di particolari della valvola di Figura 4;

le Figure da 8 a 11 rappresentano viste in sezione della valvola di Figura 1 in diverse fasi del suo funzionamento;

la Figura 12 rappresenta una vista in sezione di una valvola secondo l’invenzione in accordo con ima variante di realizzazione; e la Figura 13 rappresenta una vista in sezione di una valvola secondo l’invenzione in accordo con una ulteriore variante di realizzazione.

Descrizione dettagliata

Con riferimento alle annesse figure, con 10 è globalmente indicata una valvola di intercettazione di fluido in accordo con l’invenzione.

La valvola 10 comprende un corpo di valvola 11, un percorso di fluido 12 nel corpo di valvola 11, esteso secondo un asse XX longitudinale tra una bocca di ingresso 13 ed una bocca di uscita 14.

In particolare, il corpo di valvola 11 è preferibilmente in acciaio fuso ed è destinato ad essere inserito lungo una tubazione, non rappresentata, tramite contrapposte flange di estremità 15 e 16 e definisce il passaggio di fluido 12, il quale ha sezione sostanzialmente circolare con elevato diametro, ad esempio 400mm, o diametri superiori.

La valvola 10 presenta una sede di otturatore 18 realizzata nel corpo di valvola 11 con giacitura obliqua rispetto all’asse XX longitudinale, ad esempio secondo un piano inclinato 45° rispetto a tale asse XX.

La valvola 10 comprende altresì un otturatore 19 mobile nel corpo di valvola 1 1 da e verso la sede di otturatore 18.

Vantaggiosamente secondo l’invenzione, l’otturatore 19 è supportato in modo girevole attorno ad un asse YY di rotazione esteso trasversalmente all’asse XX longitudinale. In particolare, l’otturatore 19 è sostanzialmente una piastra di forma sostanzialmente ellittica con occhi oli 20 e 2 1 in relazione distanziata destinati ad accogliere un perno 22 attorno al quale tale otturatore è angolarmente spostabile sostanzialmente a bandiera.

L’otturatore 19 è spostabile angolarmente tra una posizione di valvola chiusa in cui è in contatto contro la sede di otturatore 18 ed una posizione di valvola aperta in cui è in relazione distanziata da tale sede di otturatore 18, via dal percorso di fluido 12.

E’ da notare che il perno 22 è supportato nel corpo di valvola 11 ed ha almeno una prima estremità 23 associata a detto corpo di valvola 11 ed una seconda contrapposta estremità 24 accessibile all'esterno del corpo di valvola 11. In un esempio preferito di realizzazione della valvola 10 secondo l’invenzione, a tale seconda estremità 24 del perno 22 è associato un volantino 25 di comando. Tale volantino 25 è previsto per azionare la valvola 10 tra la posizione chiusa e la posizione aperta, come verrà descritto nel seguito.

Completa la valvola 10 un’asta 26 avente contrapposte estremità, una prima estremità 27 incernierata al corpo di valvola 11 ed una seconda contrapposta estremità 28 associata all’otturatore 19.

La prima estremità 27 dell’asta 26 è incernierata tramite un perno 29 al corpo di valvola 11 , il quale è all’uopo provvisto di occhioli 30 e 31.

In corrispondenza della seconda contrapposta estremità 28 dell’asta 26 associata all’otturatore 19, la valvola 10 comprende altresì un pattino 32, scorrevolmente guidato in direzione radiale AA all’asse YY di rotazione, preferibilmente lungo guide 33 formate nell’otturatore 19 ed estese secondo tale direzione radiale AA.

Le guide 33 sono atte a trattenere il pattino 32 costantemente in contatto con l’otturatore 19.

La valvola 10 secondo linvenzione comprende inoltre mezzi di comando 34 attivi sull’asta 26 per il comando in apertura e in chiusura dell’otturatore 19. I mezzi di comando 34 comprendono una vite 35 ed una madrevite 36, la vite 35 essendo girevolmente supportata dall’otturatore 19 lungo la direzione radiale AA e la madrevite 36 essendo montata a bordo del pattino 32.

In particolare, la vite 35 ha una prima estremità libera girevolmente supportata da un primo supporto 35A ed una seconda estremità assialmente trattenuta e girevolmente montata da un secondo supporto 35B, il primo ed il secondo supporto essendo fissati all’otturatore 19.

I mezzi di comando 34 comprendono altresì una trasmissione meccanica tra la vite 35 ed il volantino 25 di comando, tale trasmissione meccanica comprendendo una coppia dentata 37 ad ingranaggi conici. In particolare, la coppia dentata 37 comprende un primo ingranaggio conico 38 calettato sulla seconda estremità della vite 35 ed un secondo ingranaggio conico 39 calettato sul perno 22 in posizione compresa tra gli occhioli 20 e 21. Tale coppia dentata può avere un rapporto di trasmissione differente da quello 1: 1, e, pertanto, può agire come riduttore o moltiplicatore della velocità di azionamento e conseguentemente degli sforzi per lazionamento. Inoltre tali sforzi possono essere ancora modificati dalla scelta del passo della vitemadrevite 35-36.

E’ da notare che in corrispondenza del perno 29 ed in particolare di una sua estremità 29A accessibile dall’esterno, è previsto un volantino ausiliario 29B. Tale volantino ausiliario 29B è attivo sull’asta 26 per azionare la valvola 10 tra la posizione chiusa e la posizione aperta in occasione di sue operazioni di manutenzione e/o di montaggio, oltre a costituire elemento di sicurezza per l’azionamento in caso di avaria sul volantino 25.

Vantaggiosamente, la valvola 10 secondo l’invenzione comprende inoltre una biella 40 avente contrapposte estremità ad occhiolo attraversate rispettivamente dai perni 22 e 29, così da assicurare la costanza dell’interasse tra i detti perni su un valore preciso, indipendentemente da deformazioni e/o dilatazioni del corpo di valvola Il e così da chiudere gli sforzi derivanti dalla reazione dell’asta 26 su un triangolo e non trasmetterli al corpo della valvola.

Qui di seguito è descritto il funzionamento della valvola 10 in accordo con l’invenzione con riferimento ad una sua condizione iniziale di valvola chiusa, rappresentata in Figura 8.

In questa posizione di valvola chiusa, l’otturatore 19 è mantenuto in contatto premente con la sede di otturatore 18 in esito ad uno spostamento del pattino 32 in una sua posizione di fine corsa verso l’estremità libera della vite 35. In questa posizione, l’asta 26 agisce come un puntone sull’otturatore 19 e garantisce il suddetto contatto premente. Grazie alla irreversibilità dell’accoppiamento vite 35-madrevite 36, la posizione del pattino 32 rimane costante e non è necessario mantenere sotto coppia oppure bloccata la vite 35.

La desiderata apertura della valvola 10 è effettuata agendo sul volantino 25 di comando. In particolare, e tramite la coppia dentata 37 ad ingranaggi conici e l’accoppiamento vite 35-madrevite 36 si sposta il pattino 32 verso la seconda estremità della vite 35. In questa fase, illustrata in Figura 9, l’asta 26 agisce come un tirante allontanando l’otturatore 19 dalla sede di otturatore 18. Proseguendo nell’azione sul volantino 25 di comando, si allontana sempre più l’otturatore 19 dalla sede di otturatore 18 (come illustrato nelle Figure 10 e 11) fino a raggiungere una posizione di valvola aperta in cui la madrevite 36 è in relazione avvicinata alla seconda estremità della vite 35, l’otturatore 19 ha giacitura sostanzialmente parallela all’asse XX longitudinale con libero passaggio per il fluido nella tubatura e così pure con libero passaggio dei cosiddetti “pig” di pulitura e di controllo delle tubazioni. Così pure l’asta 26 viene a trovarsi con una giacitura sostanzialmente parallela all’asse XX longitudinale.

Per riportare la valvola 10 nella posizione chiusa è sufficiente procedere a ritroso, agendo sul volantino 25 di comando e sulla trasmissione in senso opposto al precedente, con l’asta 26 che torna a fungere da puntone.

In occasione di operazioni di manutenzione e/o montaggio della valvola 10 secondo l’invenzione, o comunque in occasione di operazioni di emergenza, quando i mezzi di comando 34 non sono operativi o sono in avaria, il desiderato spostamento dell’otturatore 19 da e verso la sede di otturatore 18 è ottenuto agendo sul volantino ausiliario 29B, il quale a sua volta provoca tale desiderato movimento dell’otturatore 19.

Per servizi cosiddetti severi, è possibile montare sull’otturatore stesso un”by-pass” atto a ridurre ulteriormente gli sforzi di chiusura e preservare l’inevitabile erosione dell’ultima zona di chiusura della sede, concentrando su questo elemento di “by-pass” dette sollecitazioni. In questo caso è alloggiata nel corpo stesso dell’otturatore una valvola di piccolo diametro di tipo “non- a piattello” che viene impegnata per ultima dal pattino scorrente sulla guida dellotturatore durante la sua corsa di chiusura.

Allo stesso modo sarà questa stessa valvola di piccolo diametro ad aprirsi per prima, in modo totalmente automatico sulla base della spinta del fluido stesso intercettato, permettendo il riempimento della tubazione a valle della valvola e garantendo l’apertura dellotturatore in assenza o quasi di differenza di pressione.

E’ da notare che la valvola di intercettazione sopra descritta è del tipo cosiddetto on-off, e cioè del tipo in cui l’apertura e la chiusura della valvola e quindi l’intercettazione del fluido nei due senti è ottenuta per il tramite di un comando esterno, in particolare agendo sui volantini.

E’ pure da notare che la valvola di intercettazione sopra descritta può assumere e conservare qualunque posizione intermedia tra la posizione di apertura e la posizione di chiusura, per cui la valvola sopra descritta può assolvere anche alla funzione di regolazione del flusso del fluido.

Con riferimento alla Figura 12 è di seguito descritta una valvola di intercettazione in accordo con una variante di realizzazione dell’invenzione, globalmente indicata con 110.

Nel seguito della descrizione, le parti strutturalmente e funzionalmente uguali a quelle descritte in precedenza con riferimento alla valvola 10 conservano gli stessi numeri di riferimento e non sono ulteriormente descritte.

La valvola 110 comprende mezzi di comando 134 dell’asta 26, a loro volta includenti un gruppo cilindro pistone a fluido 11 1 il quale è esteso in una direzione ZZ perpendicolare all’asse XX longitudinale, detto gruppo cilindro-pistone 111 avendo un cilindro 112 solidale con il corpo di valvola 11 ed un pistone 113 attivo sull’asta 26.

La desiderata apertura e chiusura della valvola 110 sono ottenute attraverso il gruppo cilindro-pistone 111, il quale comanda l’otturatore 19 in allontanamento ed avvicinamento dalla sede di otturatore 18 per il tramite dell’asta 26 e del pattino 32.

E’ di seguito descritta ima valvola di intercettazione in accordo con un ulteriore esempio di realizzazione dell’invenzione, la quale è del tipo cosiddetto free-flow o check valve, in cui l’apertura e la chiusura della valvola sono determinati dal flusso stesso del fluido, nel senso che il flusso del fluido trova libero passaggio in un senso, mentre trova intercettazione nell’ altro senso.

Tale valvola comprende solamente il corpo di valvola 11, la sede di otturatore 18 e l’otturatore 19 mobile da e verso la sede di otturatore 18, tale otturatore 19 essendo supportato in modo liberamente girevole sostanzialmente a bandiera attorno all’asse di rotazione YY.

Nel funzionamento, un fluido che scorre lungo il percorso di fluido 12 dalla bocca di apertura 13 verso la bocca di chiusura 14 provoca l’allontanamento dell’otturatore 19 dalla sede di otturatore 18, e conseguentemente l’apertura della valvola, realizzando la desiderata funzione di free-flow.

Al contrario, il passaggio di fluido dalla bocca di chiusura 14 alla bocca di apertura 13 provoca l'avvicinamento dell’otturatore 19 alla sede di otturatore 18 ed il trattenimento di questo contro la sede, con ottenimento della chiusura della valvola e dell’intercettazione del fluido.

Con riferimento alla Figura 13, è ulteriormente descritto un ulteriore esempio della valvola secondo l’invenzione, globalmente indicata con 210.

Anche in tal caso, nel seguito della descrizione, le parti strutturalmente e funzionalmente uguali a quelle descritte in precedenza con riferimento alla valvola 10 conservano gli stessi numeri di riferimento e non sono ulteriormente descritti.

La valvola 210 comprende mezzi di comando 234, attivi sull’asta 26 e comprendenti una coppia vite 235-madrevite 236 del tipo reversibile, in particolare del tipo a ricircolazione di sfere. Detta coppia comprende una vite 235 associata all’otturatore 19 e una madrevite 236 associata al pattino 32.

In condizioni di valvola chiusa, l’asta 26 e la vite 235 formano un angolo acuto aperto verso la bocca di uscita 14.

Nel funzionamento, un fluido che scorre nel passaggio di fluido 12 dalla bocca di apertura 13 verso la bocca di chiusura 14 provoca rallontanamento dell’otturatore 19 dalla sede di otturatore 18, grazie alla reversibilità della coppia vite 235-madrevite 236, e conseguentemente l’apertura della valvola 210, realizzando la desiderata funzione di free-flow.

Al contrario, il passaggio di fluido dalla bocca di chiusura 14 alla bocca di apertura 13 provoca l'avvicinamento dell’otturatore 19 alla sede di otturatore 18 ed il trattenimento di questo contro la sede, con ottenimento della chiusura della valvola 210 e dell’intercettazione del fluido.

Tale valvola 210 realizza quindi la funzione di valvola “stopcheck” pur conservando, attraverso i propri mezzi di comando, la funzione di valvola on-off, compresa la capacità di regolare il flusso del fluido, ed ulteriormente garantendo un libero passaggio degli elementi cosiddetti “pig” per la pulitura della valvola stessa.

In conclusione, il principale vantaggio della valvola di intercettazione secondo l’invenzione risiede nel fatto che assicura un libero passaggio del fluido grazie all’andamento rettilineo e scevro da strozzature e di eventuali elementi di pulitura, come i cosiddetti “pig”, in condizione di valvola aperta.

Un ulteriore vantaggio della valvola secondo l’invenzione risiede nel fatto che dà luogo, in posizione aperta, a ridotte perdite di pressione.

Un ulteriore vantaggio della valvola secondo l’invenzione è di essere strutturalmente semplice e di peso leggero.

Vantaggiosamente la coppia necessaria per l’azionamento della valvola non presenta eccessive variazioni tra le posizioni di aperta/ chiusa dovute all’assorbimento degli sforzi da parte del “puntone” agente sul dorso dell’otturatore, cosa molto importante nel caso di impiego di servomotori, e si può altresì omettere un riduttore di manovra perché lo stesso è intrinseco nel sistema di coppia conica supportato dalla riduzione dello sforzo in ragione del passo della vitemadrevite.

Ovviamente alla valvola sopra descritta un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tutte comprese nell'ambito di protezione dell' invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola (10) di intercettazione di fluido per un impianto industriale, in particolare un impianto petrolifero, del tipo comprendente un corpo di valvola (11), un percorso di fluido (12) in detto corpo di valvola (11) esteso secondo un asse longitudinale (XX) tra una bocca di ingresso (13) ed ima bocca di uscita (14), una sede di otturatore (18) in detto corpo di valvola (11) ed un otturatore (19) mobile da e verso detta sede di otturatore (18) caratterizzata dal fatto che detto otturatore (19) è sostanzialmente una piastra ed è supportato in modo girevole sostanzialmente a bandiera attorno ad un asse di rotazione (ΥΎ) esteso trasversalmente a detto asse longitudinale (XX) tra una posizione di valvola chiusa in cui detto otturatore (19) è in contatto contro detta sede di otturatore (18) ed ima posizione di valvola aperta in cui detto otturatore (19) è in relazione distanziata da detta sede di otturatore (18), via da detto percorso di fluido (12).
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un’asta (26) avente contrapposte estremità, una prima estremità (27) incernierata a detto corpo di valvola (11) ed una seconda contrapposta estremità (28) associata a detto otturatore (19) e mezzi di comando (34) attivi su detta asta (26) per il comando in apertura e in chiusura di detto otturatore (19).
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di comando (34) sono attivi su detta seconda contrapposta estremità (38) associata a detto otturatore (19) e sono estesi lungo una direzione radiale (AA) di detto otturatore (19).
4. 4. Valvola secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto di comprendere un pattino (32) previsto in corrispondenza di detta seconda contrapposta estremità (37) associata a detto otturatore (19) scorrevolmente guidato lungo detto otturatore in detta direzione radiale (AA) e che detti mezzi di comando (34) comprendono una vite (35) girevolmente supportata su detto otturatore (19) coassiale a detta direzione radiale (AA) ed una madrevite (36) solidale a detto pattino (32).
5. 5. Valvola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detto pattino (32) è spostabile radialmente nella direzione radiale (AA) in esito alla rotazione di detta vite (35) tra una prima posizione sostanzialmente a metà lunghezza di detto otturatore (19) nella posizione di valvola chiusa ed una seconda posizione in relazione avvicinata a detto asse di rotazione (YY) nella posizione di valvola aperta.
6. 6. Valvola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta asta (26) e detto otturatore (19) sono sostanzialmente perpendicolari tra loro in posizione di valvola chiusa.
7. 7. Valvola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta asta (26) e detto otturatore (19) sono sostanzialmente paralleli tra loro in posizione di valvola aperta.
8. 8. Valvola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di comando (34) comprendono un volantino di comando (25) airestremità di un perno (22) esteso secondo la direzione di rotazione (YY) ed una coppia dentata (37) prevista tra il perno (22) e la vite (35).
9. 9. Valvola secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto di comprendere una biella (40) per il collegamento tra detto perno (22) ed un secondo perno (29) attorno a cui è incernierata detta prima estremità (27) di detta asta (26).
10. 10. Valvola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta vite (35) e detta madrevite (36) sono del tipo reversibile.
11. 11. Valvola secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detta vite (35) e detta madrevite (36) sono del tipo a ricircolazione di sfere.
12. 12. Valvola secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detta asta (26) e detto otturatore (19) formano tra loro un angolo acuto aperto verso detta bozza di uscita (14) in posizione di valvola chiusa.