ITMI20121186A1 - PRESSURE CONTROL VALVE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE DESCRIPTION FOR INVENTION PATENT
Avente titolo: “Valvola di controllo della pressione†. Entitled: â € œPressure control valveâ €.
SFONDO DELL’INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION
La presente invenzione concerne una valvola di controllo della pressione, adatta a controllare, in particolare a limitare, la pressione all’interno di un circuito in cui fluisce un fluido, ad esempio acqua, quale un circuito di raffreddamento e/o di riscaldamento di tipo civile o industriale. The present invention relates to a pressure control valve, suitable for controlling, in particular limiting, the pressure inside a circuit in which a fluid, for example water, flows, such as a cooling and / or heating circuit of civil or industrial type.
STATO DELLA TECNICA STATE OF THE TECHNIQUE
Sono note valvole che vengono montate lungo un circuito per impedire che la pressione del relativo fluido, in una zona a valle della valvola, non superi un certo valore limite. Valvole di questo tipo sono note ad esempio da AU602199 e da EP1509714. Valves are known which are mounted along a circuit to prevent the pressure of the relative fluid, in an area downstream of the valve, from exceeding a certain limit value. Valves of this type are known for example from AU602199 and EP1509714.
AU602199 descrive una valvola comprendente un corpo-valvola cavo, al cui interno sono definiti un’entrata ed un’uscita per il fluido, ed un passaggio che mette in comunicazione reciproca quest’ultime. Nel corpo-valvola à ̈ prevista una guarnizione di otturazione, accolta in una rispettiva sede, posta in prossimità dell’entrata per il fluido, ed à ̈ alloggiato un otturatore mobile, comprendente un pistone dotato di un’apertura passante che si estendente lungo un asse longitudinale della valvola. AU602199 describes a valve comprising a hollow valve body, inside which an inlet and an outlet for the fluid are defined, and a passage that puts the latter in mutual communication. A shutter gasket is provided in the valve body, housed in a respective seat, located near the fluid inlet, and a movable shutter is housed, comprising a piston equipped with a through opening that extends along a longitudinal axis of the valve.
L’otturatore à ̈ mobile tra una posizione di chiusura, in cui una sua estremità di monte, più prossima all’entrata, preme contro la guarnizione di otturazione per chiudere il passaggio di fluido ed interrompere il flusso, ed una posizione di apertura, in cui l’otturatore à ̈ staccato dalla suddetta guarnizione per consentire al fluido di fluire verso l’uscita e quindi di circolare nel circuito verso valle. È prevista una molla che agisce per allontanare l’otturatore dalla guarnizione di otturazione durante il funzionamento in condizioni operative normali. La molla à ̈ dimensionata in modo tale da comprimersi e consentire all’otturatore di raggiungere la posizione di chiusura quando la pressione del fluido a valle raggiunge un particolare valore di pressione. The obturator is movable between a closed position, in which one of its upstream extremities, closest to the inlet, presses against the sealing gasket to close the passage of fluid and interrupt the flow, and an open position. , in which the obturator is detached from the aforementioned gasket to allow the fluid to flow towards the outlet and therefore to circulate in the circuit downstream. A spring is provided which acts to move the shutter away from the sealing gasket during operation in normal operating conditions. The spring is sized in such a way as to compress and allow the shutter to reach the closed position when the pressure of the fluid downstream reaches a particular pressure value.
L’otturatore mobile comprende una prima porzione cilindrica, avente un primo diametro esterno, che si estende fino in prossimità dell’entrata e la cui superficie esterna à ̈ destinata ad andare a contatto con il fluido fluente in ingresso. L’otturatore mobile comprende una seconda porzione cilindrica, in altre parole la testa del pistone, posizionata più in prossimità dell’uscita per il fluido, ed avente un secondo diametro esterno maggiore del suddetto primo diametro esterno della prima porzione cilindrica. Il primo diametro esterno ha un valore costante lungo tutta la prima porzione cilindrica. In altra parole, la prima porzione cilindrica ha un profilo esterno che non presenta variazioni di dimensioni trasversalmente all’asse longitudinale. The mobile obturator comprises a first cylindrical portion, having a first external diameter, which extends as far as near the inlet and whose external surface is intended to come into contact with the flowing fluid at the inlet. The movable obturator comprises a second cylindrical portion, in other words the head of the piston, positioned closer to the fluid outlet, and having a second external diameter greater than the aforementioned first external diameter of the first cylindrical portion. The first external diameter has a constant value along the entire first cylindrical portion. In other words, the first cylindrical portion has an external profile that does not show variations in dimensions transversely to the longitudinal axis.
La seconda porzione cilindrica, o testa del pistone, comprende una superficie di estremità di valle, estendentesi trasversalmente all’asse longitudinale ed affacciantesi all’uscita per il fluido, che à ̈ atta a ricevere la pressione del fluido in uscita così da generare una forza che contrasta la forza esercitata dalla suddetta molla. La superficie di estremità di valle, per via della maggiore estensione trasversale della seconda porzione cilindrica rispetto alla prima porzione cilindrica, à ̈ tale da generare una forza risultante longitudinale che agisce per spingere l’otturatore verso la guarnizione di otturazione. The second cylindrical portion, or head of the piston, comprises a downstream end surface, extending transversely to the longitudinal axis and facing the fluid outlet, which is adapted to receive the pressure of the outgoing fluid so as to generate a force that contrasts the force exerted by the aforementioned spring. The downstream end surface, due to the greater transverse extension of the second cylindrical portion with respect to the first cylindrical portion, is such as to generate a resulting longitudinal force which acts to push the shutter towards the sealing gasket.
Se la pressione nella zona d’uscita aumenta, di conseguenza, anche la forza esercitata dal fluido sulla suddetta superficie di estremità a valle aumenta, comprimendo la molla, e, nel caso in cui la pressione raggiunga un valore eccessivo, la prima porzione cilindrica raggiunge la guarnizione di chiusura interrompendo così il flusso del fluido. If the pressure in the outlet area increases, consequently, the force exerted by the fluid on the aforementioned downstream end surface also increases, compressing the spring, and, if the pressure reaches an excessive value, the first cylindrical portion reaches the sealing gasket thus interrupting the flow of fluid.
Un difetto di tale valvola à ̈ che non à ̈ in grado di garantire un’adeguata precisione ed efficacia di funzionamento. In particolare, sebbene la molla sia dimensionata con l’obiettivo di determinare la chiusura totale del passaggio ad opera dell’otturatore in corrispondenza di un ben preciso valore limite di pressione teorico, si riscontrano invece degli inconvenienti quando, nella posizione di chiusura, si verifica un sensibile aumento della pressione a monte. In tal caso, si verificano dei trafilamenti di fluido da monte verso valle, dovuti alla maggiore pressione a monte del fluido. Pertanto, in tale situazione si osserva sperimentalmente che il valor di pressione rilevato a valle dell’otturatore à ̈ maggiore del valore limite di pressione che si desidera che non venga superato. In altre parole, il suddetto valore limite di pressione non viene rispettato, e ciò a causa di una non stabile e perfetta chiusura della valvola. Ciò à ̈ dovuto all’equilibrio non perfettamente statico e stabile a cui à ̈ sottoposto l’otturatore in particolare nella posizione di chiusura. In altre parole, l’otturatore subisce in un verso l’azione della molla che tende ad aprire il passaggio, ed, in un verso opposto, subisce una risultante di forze di pressione che agisce per spingere l’otturatore verso la posizione di chiusura, in cui il valore della forza esercitata dalla molla ed il valore della suddetta risultante di forze di pressione sostanzialmente si eguagliano. Ciò à ̈ fonte di fenomeni vibrazionali e di battimento durante il funzionamento della valvola in particolare in prossimità del valore di pressione limite. A defect of this valve is that it is not able to guarantee adequate precision and efficiency of operation. In particular, although the spring is sized with the aim of determining the total closure of the passage by the obturator in correspondence with a very precise theoretical pressure limit value, some problems are encountered when, in the closed position, there is a significant increase in upstream pressure. In this case, fluid leaks occur from upstream to downstream, due to the higher pressure upstream of the fluid. Therefore, in this situation it is experimentally observed that the pressure value detected downstream of the shutter is greater than the pressure limit value which is not to be exceeded. In other words, the above pressure limit value is not respected, and this is due to an unstable and perfect closure of the valve. This is due to the not perfectly static and stable balance to which the shutter is subjected, in particular in the closed position. In other words, the shutter undergoes in one direction the action of the spring which tends to open the passage, and, in the opposite direction, undergoes a resultant of pressure forces which acts to push the shutter towards the position closing, in which the value of the force exerted by the spring and the value of the aforesaid resultant of pressure forces are substantially equal. This is a source of vibrational and knocking phenomena during the operation of the valve, in particular in the vicinity of the limit pressure value.
E’ evidente che se la pressione a monte cresce progressivamente, si avrà una condizione in cui l’otturatore va a contatto con la guarnizione di otturazione, ma la forza di contatto che questi ultimi si scambiano à ̈ labile, a tal punto di non riuscire ad impedire il trafilamento di fluido da monte a valle, specialmente in caso di repentino e drastico aumento di pressione nel circuito a monte. It is evident that if the upstream pressure increases progressively, there will be a condition in which the obturator comes into contact with the sealing gasket, but the contact force that the latter exchange is labile, to the point of fail to prevent the leakage of fluid from upstream to downstream, especially in the event of a sudden and drastic increase in pressure in the upstream circuit.
EP1509714 descrive una valvola di controllo della pressione comprendente un corpo valvola a cui sono associati un’entrata ed un’uscita per un fluido, ed in cui à ̈ scorrevole un pistone di otturazione, dotato di apertura passante longitudinale e conformato in maniera sostanzialmente analoga a quanto sopra descritto relativamente al pistone della valvola di cui al documento AU602199. In particolare, anche il pistone descritto in EP1509714 comprende una porzione cilindrica maggiore, più prossima all’uscita, ed una porzione cilindrica minore, più prossima all’ingresso, in cui la porzione cilindrica minore ha un diametro esterno costante lungo tutta la sua estensione longitudinale, vale a dire ha un profilo esterno che non presenta variazioni di dimensioni trasversalmente all’asse longitudinale, e la cui superficie cilindrica esterna à ̈ destinata ad andare a contatto con il fluido in ingresso. Tuttavia, la valvola descritta in EP1509714 si differenzia da quella descritta in AU602199 in quanto la porzione cilindrica minore à ̈ configurata per cooperare, in una posizione di chiusura in cui viene interrotto il flusso del fluido, in maniera scorrevole con una guarnizione di otturazione. In altre parole, la superficie esterna della porzione cilindrica minore del pistone, in condizioni di pressione eccessiva, si dispone a contatto con la guarnizione di otturazione strisciando su quest’ultima così da chiudere un passaggio che mette in comunicazione l’ingresso con l’uscita per il fluido. Quindi, a differenza della valvola descritta in AU602199 in cui una superficie frontale dell’estremità di monte dell’otturatore si appoggia frontalmente alla guarnizione di otturazione, nella valvola descritta in EP1509714 à ̈ la superficie laterale della porzione cilindrica minore che va a contatto con la guarnizione di otturazione, accoppiandosi con quest’ultima scorrevolmente con strisciamento. Anche questa soluzione presenta degli inconvenienti, analogamente a quanto discusso per AU602199. Nella valvola descritta in EP1509714, in particolare, col tempo, anche una minima usura della guarnizione di otturazione, causata dal contatto per strisciamento con l’otturatore, determina una perdita di tenuta e quindi una poco efficace azione di interruzione del passaggio del fluido, e quindi una poco efficace azione di limitazione della pressione quando à ̈ richiesto. EP1509714 describes a pressure control valve comprising a valve body to which an inlet and an outlet for a fluid are associated, and in which a shutter piston slides, equipped with a longitudinal through opening and substantially shaped analogous to that described above in relation to the valve piston referred to in document AU602199. In particular, the piston described in EP1509714 also includes a larger cylindrical portion, closer to the outlet, and a smaller cylindrical portion, closer to the inlet, in which the smaller cylindrical portion has a constant external diameter along its entire length. longitudinal extension, that is to say it has an external profile that does not show variations in dimensions transversely to the longitudinal axis, and whose external cylindrical surface is destined to come into contact with the inlet fluid. However, the valve described in EP1509714 differs from that described in AU602199 in that the smaller cylindrical portion is configured to cooperate, in a closed position in which the flow of the fluid is interrupted, in a sliding manner with a sealing gasket. In other words, the external surface of the smaller cylindrical portion of the piston, in conditions of excessive pressure, comes into contact with the sealing gasket, sliding on the latter so as to close a passage that connects the inlet with the fluid outlet. Therefore, unlike the valve described in AU602199 in which a front surface of the upstream end of the obturator rests in front of the shutter seal, in the valve described in EP1509714 it is the lateral surface of the minor cylindrical portion that comes into contact with the sealing gasket, coupling with the latter smoothly with sliding. This solution also has drawbacks, similarly to what has been discussed for AU602199. In the valve described in EP1509714, in particular, over time, even minimal wear of the obturator gasket, caused by sliding contact with the obturator, causes a loss of seal and therefore an ineffective action of interrupting the passage of the fluid, and therefore a little effective pressure limiting action when it is required.
SCOPI DELL’INVENZIONE AIMS OF THE INVENTION
Scopo della presente invenzione à ̈ di migliorare le valvole di controllo della pressione dello stato della tecnica e di fornire una soluzione in grado di ovviare agli inconvenienti insiti nelle valvole note. The object of the present invention is to improve the pressure control valves of the state of the art and to provide a solution capable of obviating the drawbacks inherent in known valves.
In particolare, uno scopo dell’invenzione à ̈ di fornire una valvola di controllo della pressione più affidabile con un’elevata efficacia e precisione di funzionamento. In particular, an object of the invention is to provide a more reliable pressure control valve with high efficiency and precision of operation.
Un altro scopo dell’invenzione à ̈ di fornire una valvola di controllo della pressione che garantisca una ben stabile posizione di chiusura per l’interruzione del flusso del fluido, e che impedisca il superamento di un ben preciso valore di pressione di taratura desiderato anche in condizioni operative estreme, ad esempio nel caso in cui si verifichino drastici e repentini innalzamenti di pressione in particolare a monte della valvola. Another object of the invention is to provide a pressure control valve which guarantees a very stable closed position for the interruption of the fluid flow, and which prevents the exceeding of a very precise desired set pressure value. even in extreme operating conditions, for example in the case in which drastic and sudden increases in pressure occur, in particular upstream of the valve.
BREVE DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Quanto sopra à ̈ conseguibile mediante una valvola di controllo della pressione secondo la rivendicazione 1. The above can be achieved by means of a pressure control valve according to claim 1.
In particolare, secondo la presente invenzione si à ̈ fornita una valvola di controllo della pressione comprendente: In particular, according to the present invention, a pressure control valve has been provided comprising:
un corpo di alloggiamento definente un percorso di flusso per un fluido tra un’entrata ed un’uscita allineate secondo un asse longitudinale; a housing body defining a flow path for a fluid between an inlet and an outlet aligned along a longitudinal axis;
mezzi otturatori dotati di un’apertura longitudinale passante per detto fluido e mobili lungo detto asse longitudinale tra una posizione di chiusura, in cui si accoppiano con mezzi di chiusura a tenuta per interrompere il flusso di detto fluido, ed una posizione di apertura per consentire a detto fluido di avanzare da detta entrata verso detta uscita, shutter means equipped with a longitudinal opening passing through said fluid and movable along said longitudinal axis between a closed position, in which they couple with sealing means to interrupt the flow of said fluid, and an open position to allow for said fluid to advance from said inlet to said outlet,
mezzi a molla antagonista atti ad esercitare una forza di apertura per spingere detti mezzi otturatori verso detta posizione di apertura, detti mezzi otturatori e detti mezzi a molla antagonista essendo configurati in modo tale che detta posizione di chiusura venga raggiunta in corrispondenza di un prefissato valore limite di pressione del fluido a valle, antagonist spring means adapted to exert an opening force to push said shutter means towards said opening position, said shutter means and said antagonist spring means being configured in such a way that said closing position is reached at a predetermined limit value pressure of the fluid downstream,
detti mezzi otturatori comprendendo, in prossimità di detta uscita, una porzione allargata atta a ricevere dal fluido a valle una spinta che genera una forza di chiusura contrastante detta forza di apertura e agente verso detta posizione di chiusura, detta porzione allargata avendo una dimensione esterna, misurata trasversalmente a detto asse longitudinale, pari ad un primo valore, detti mezzi otturatori comprendendo inoltre una porzione intermedia scorrevolmente accoppiata a mezzi di guida e tenuta ed avente una rispettiva dimensione trasversale esterna pari ad un secondo valore minore di detto primo valore, said shutter means comprising, in proximity of said outlet, an enlarged portion adapted to receive from the downstream fluid a thrust which generates a closing force contrasting said opening force and acting towards said closing position, said enlarged portion having an external dimension, measured transversely to said longitudinal axis, equal to a first value, said shutter means further comprising an intermediate portion slidingly coupled to guide and sealing means and having a respective external transverse dimension equal to a second value smaller than said first value,
caratterizzato dal fatto che detti mezzi otturatori comprendono a monte di detta porzione intermedia in prossimità di detta entrata una porzione di controlloostruzione avente una rispettiva dimensione trasversale esterna pari ad un terzo valore che à ̈ maggiore di detto secondo valore, detta porzione di controllo-ostruzione essendo mobile in una camera di ricezione e convogliamento tra detti mezzi di guida e tenuta e detti mezzi di chiusura a tenuta e comprendendo, trasversalmente a detto asse longitudinale, una superficie di testa configurata per andare a battuta su detti mezzi di chiusura a tenuta, ed una superficie promotrice di chiusura, opposta a detta superficie di testa, affacciata a detti mezzi di guida e tenuta, e configurata per ricevere dal fluido in detta camera di ricezione e convogliamento una spinta che genera una forza ausiliaria di chiusura proporzionale alla pressione del fluido a monte e in grado di assicurare detti mezzi otturatori stabilmente in detta posizione di chiusura quando la pressione del fluido a valle à ̈ pari a detto prefissato valore limite di pressione. characterized in that said shutter means comprise upstream of said intermediate portion near said inlet an obstruction control portion having a respective external transverse dimension equal to a third value which is greater than said second value, said obstruction control portion being movable in a receiving and conveying chamber between said guiding and sealing means and said sealing means and comprising, transversely to said longitudinal axis, a head surface configured to abut against said sealing means, and a closing promoting surface, opposite said head surface, facing said guiding and sealing means, and configured to receive a thrust from the fluid in said receiving and conveying chamber which generates an auxiliary closing force proportional to the pressure of the upstream fluid and capable of securing said shutter means stably in said position of closing when the downstream fluid pressure is equal to said predetermined pressure limit value.
Grazie all’invenzione vengono superati gli inconvenienti sopramenzionati. BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI Thanks to the invention, the aforementioned drawbacks are overcome. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni, che ne illustrano una forma esemplificativa e non limitativa di attuazione, in cui: The invention can be better understood and implemented with reference to the attached drawings, which illustrate an exemplary and non-limiting form of implementation, in which:
La Figura 1 à ̈ una sezione longitudinale della valvola di controllo della pressione secondo l’invenzione in una posizione di apertura; Figure 1 is a longitudinal section of the pressure control valve according to the invention in an open position;
La Figura 2 Ã ̈ un dettaglio ingrandito di Figura 1; Figure 2 is an enlarged detail of Figure 1;
La Figura 3 à ̈ una sezione longitudinale della valvola di controllo della pressione secondo l’invenzione in una posizione di chiusura; Figure 3 is a longitudinal section of the pressure control valve according to the invention in a closed position;
La Figura 4 Ã ̈ un dettaglio ingrandito di Figura 3; Figure 4 is an enlarged detail of Figure 3;
La Figura 5 mostra schematicamente il flusso di un fluido lungo la valvola di controllo della pressione; Figure 5 schematically shows the flow of a fluid along the pressure control valve;
La Figura 6 à ̈ una vista esplosa della valvola di controllo della pressione secondo l’invenzione; Figure 6 is an exploded view of the pressure control valve according to the invention;
La Figura 7 mostra in dettaglio una parte di mezzi otturatori inclusi nella valvola di controllo della pressione secondo l’invenzione, in particolare à ̈ mostrata una porzione di controllo-ostruzione; Figure 7 shows in detail a part of shutter means included in the pressure control valve according to the invention, in particular a control-obstruction portion is shown;
Le Figure 8 e 10 sono rispettivamente una vista laterale ed una vista in sezione longitudinale della valvola di controllo della pressione; Figures 8 and 10 are respectively a side view and a longitudinal sectional view of the pressure control valve;
La Figura 9 Ã ̈ una prima sezione trasversale della valvola presa lungo un piano IX-IX in Figura 8; Figure 9 is a first cross section of the valve taken along an IX-IX plane in Figure 8;
La Figura 11 Ã ̈ una seconda sezione trasversale della valvola presa lungo un piano XI-XI in Figura 10; Figure 11 is a second cross section of the valve taken along an XI-XI plane in Figure 10;
La Figura 12 Ã ̈ una terza sezione trasversale della valvola presa lungo un piano XII-XII in Figura 10; Figure 12 is a third cross section of the valve taken along a XII-XII plane in Figure 10;
Le Figure 13 e 14 sono due diverse viste prospettiche di un primo elemento di ricezione e convogliamento della valvola secondo l’invenzione; Figures 13 and 14 are two different perspective views of a first element for receiving and conveying the valve according to the invention;
Le Figure 15 e 16 sono due diverse viste prospettiche di un secondo elemento di ricezione e convogliamento della valvola secondo l’invenzione; Figures 15 and 16 are two different perspective views of a second element for receiving and conveying the valve according to the invention;
Le Figure da 17 a 19 mostrano tre diverse posizioni operative della valvola di controllo della pressione, in particolare dei mezzi otturatori, rispettivamente una posizione di apertura, una posizione intermedia ed una posizione di chiusura; Figures 17 to 19 show three different operating positions of the pressure control valve, in particular of the shutter means, respectively an open position, an intermediate position and a closed position;
La Figura 20 Ã ̈ un diagramma che illustra il funzionamento di una valvola dello stato della tecnica; Figure 20 is a diagram illustrating the operation of a state of the art valve;
La Figura 21 Ã ̈ un diagramma che illustra il funzionamento della valvola di controllo della pressione secondo la presente invenzione. Figure 21 is a diagram illustrating the operation of the pressure control valve according to the present invention.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Con riferimento alle Figure allegate à ̈ mostrata una valvola 1 di controllo della pressione adatta ad essere montata, in generale, in un circuito attraversato da un fluido per impedire che la pressione del fluido, in una zona a valle rispetto al senso di avanzamento del fluido, superi un determinato valore limite di pressione potenzialmente dannoso. La valvola 1 di controllo della pressione ha quindi una funzione di limitare la pressione del fluido a valle. With reference to the attached Figures, a pressure control valve 1 is shown which is suitable for mounting, in general, in a circuit crossed by a fluid to prevent the pressure of the fluid, in an area downstream with respect to the direction of advancement of the fluid. , exceed a certain potentially harmful pressure limit value. The pressure control valve 1 therefore has a function of limiting the pressure of the fluid downstream.
La valvola 1 di controllo della pressione comprende un corpo di alloggiamento 2 che definisce un percorso di flusso P per un fluido tra un’entrata 3 ed un’uscita 4 allineate secondo un asse longitudinale L. In particolare, il corpo di alloggiamento 2 à ̈ realizzato in due pezzi, in particolare un primo pezzo di alloggiamento 2a ed un secondo pezzo di alloggiamento 2b mutuamente connessi tramite un primo accoppiamento filettato 13. The pressure control valve 1 comprises a housing body 2 which defines a flow path P for a fluid between an inlet 3 and an outlet 4 aligned along a longitudinal axis L. In particular, the housing body 2 It is made in two pieces, in particular a first housing piece 2a and a second housing piece 2b mutually connected by means of a first threaded coupling 13.
All’interno del corpo di alloggiamento 2 à ̈ previsto un otturatore 5, dotato di un’apertura longitudinale passante 6 attraverso la quale fluisce il fluido, l’ otturatore 5 essendo mobile lungo l’asse longitudinale L tra una posizione di apertura A, (mostrata nelle Figure 1, 2, 17), in cui consente al fluido di avanzare dall’entrata 3 verso l’uscita 4, ed una posizione di chiusura C, (mostrata nelle Figure 3, 4, 19), nella quale l’otturatore 5 si impegna con mezzi di chiusura a tenuta 7 per interrompere il flusso del fluido. I mezzi di chiusura a tenuta 7 comprendono una guarnizione di chiusura 27 e sono definiti da un primo elemento di ricezione e convogliamento 40 e da un secondo elemento di ricezione e convogliamento 41 che verranno descritti in dettaglio più avanti. Inside the housing body 2 there is a shutter 5, equipped with a longitudinal through opening 6 through which the fluid flows, the shutter 5 being mobile along the longitudinal axis L between a position of opening A, (shown in Figures 1, 2, 17), in which it allows the fluid to advance from inlet 3 to outlet 4, and a closed position C, (shown in Figures 3, 4, 19) , in which the shutter 5 engages with sealing means 7 to interrupt the flow of the fluid. The sealing means 7 comprise a closing gasket 27 and are defined by a first receiving and conveying element 40 and by a second receiving and conveying element 41 which will be described in detail below.
La guarnizione di chiusura 27 à ̈ in particolare del tipo “O-ring†, ma può essere anche di altro tipo, ad esempio piatta a sezione quadrata ecc. The sealing gasket 27 is in particular of the â € œO-ringâ € type, but it can also be of another type, for example flat with a square section etc.
La valvola 1 di controllo della pressione à ̈ provvista di mezzi di contrasto 8, o mezzi elastici antagonisti 8, comprendenti in particolare una molla 8 di compressione elicoidale che à ̈ disposta per esercitare una forza di apertura FAche tende a mantenere l’otturatore 5 nella posizione di apertura A. La molla 8 e l’otturatore 5 sono configurati in modo tale che la posizione di chiusura C venga raggiunta in corrispondenza di un prefissato valore di taratura, nello specifico un valore limite di pressione VL del fluido che si riscontra a valle dell’otturatore 5 rispetto al senso di avanzamento del fluido. The pressure control valve 1 is provided with contrast means 8, or elastic antagonist means 8, comprising in particular a helical compression spring 8 which is arranged to exert an opening force FA which tends to maintain the obturator 5 in the opening position A. The spring 8 and the obturator 5 are configured in such a way that the closing position C is reached in correspondence with a predetermined calibration value, specifically a limit value of the fluid pressure VL encountered downstream of the obturator 5 with respect to the direction of advancement of the fluid.
L’otturatore 5 comprende, ad una sua estremità 9 più prossima all’uscita 4, una porzione allargata 10 configurata per ricevere dal fluido a valle un’azione di spinta che determina una forza di chiusura FCagente in direzione opposta rispetto alla suddetta forza di apertura FAe tendente a portare l’otturatore 5 nella posizione di chiusura C. The obturator 5 comprises, at one of its ends 9 closest to the outlet 4, an enlarged portion 10 configured to receive a thrust action from the downstream fluid which determines a closing force FCagent in the opposite direction with respect to the aforesaid opening force FAe tending to bring the obturator 5 to the closed position C.
La porzione allargata 10 à ̈ scorrevolmente alloggiata nel primo pezzo di alloggiamento 2a, in cui à ̈ previsto un rispettivo anello di tenuta 31, ad esempio del tipo “O-ring†, per impedire trafilamenti del fluido verso l’esterno. The enlarged portion 10 is slidably housed in the first housing piece 2a, in which a respective sealing ring 31 is provided, for example of the â € œO-ringâ € type, to prevent leakage of the fluid towards the outside.
Nella posizione di apertura A, la porzione allargata 10 Ã ̈ tenuta a battuta su una superficie di arresto 70. In the open position A, the enlarged portion 10 is held against a stop surface 70.
La porzione allargata 10 si estende trasversalmente rispetto all’asse longitudinale L con una dimensione esterna avente un primo valore D1. In particolare, la porzione allargata 10 à ̈ delimitata esternamente da una superficie cilindrica ed ha un diametro esterno pari al suddetto primo valore D1 (Figure 17, 18). The enlarged portion 10 extends transversely with respect to the longitudinal axis L with an external dimension having a first value D1. In particular, the enlarged portion 10 is delimited externally by a cylindrical surface and has an external diameter equal to the aforementioned first value D1 (Figures 17, 18).
In particolare, sulla porzione allargata 10 à ̈ ricavata una cavità anulare sul cui fondo à ̈ prevista una superficie di spinta 50, giacente trasversalmente all’asse longitudinale L, atta a ricevere la spinta del fluido di valle. La cavità anulare consente di definire una zona al riparo dalle turbolenze del fluido, per impedire che la porzione allargata 10 sia soggetta a “falsi†valori di pressione, cioà ̈ per fare in modo che la porzione allargata 10 riceva il più possibile l’azione della pressione statica o pressione in regime laminare e non turbolento del fluido. In altre parole, la porzione allargata 10 così configurata con la cavità anulare ha una funzione di guidare il fluido verso l’uscita 4 e di smorzare localmente il movimento del fluido per impedire che il valore effettivo di pressione venga alterato dalle turbolenze del fluido. In tal modo l’azionamento dell’otturatore 5, che risulta molto preciso, à ̈ dipendente dall’effettiva pressione a valle e non viene disturbato da fenomeni turbolenti locali del fluido. In particular, an annular cavity is formed on the enlarged portion 10 on the bottom of which a thrust surface 50 is provided, lying transversely to the longitudinal axis L, suitable for receiving the thrust of the downstream fluid. The annular cavity allows to define an area protected from the turbulence of the fluid, to prevent the enlarged portion 10 from being subjected to `` false '' pressure values, i.e. to ensure that the enlarged portion 10 receives as much as possible the ™ action of static pressure or pressure in laminar and non-turbulent fluid regime. In other words, the enlarged portion 10 thus configured with the annular cavity has the function of guiding the fluid towards the outlet 4 and locally damping the movement of the fluid to prevent the actual pressure value from being altered by the turbulence of the fluid. . In this way the actuation of the obturator 5, which is very precise, is dependent on the actual downstream pressure and is not disturbed by local turbulent phenomena of the fluid.
L’otturatore 5 comprende una porzione intermedia 11 che si proietta verso una zona a monte rispetto alla porzione allargata 10 e che ha una rispettiva dimensione esterna, trasversale rispetto all’asse longitudinale L, avente un secondo valore D2 minore del primo valore D1 sopra menzionato. In particolare, la porzione intermedia 11 à ̈ delimitata esternamente da una rispettiva superficie cilindrica ed ha un diametro esterno pari al suddetto secondo valore D2. The shutter 5 comprises an intermediate portion 11 which projects towards an area upstream with respect to the enlarged portion 10 and which has a respective external dimension, transversal with respect to the longitudinal axis L, having a second value D2 smaller than the first value D1 mentioned above. In particular, the intermediate portion 11 is externally delimited by a respective cylindrical surface and has an external diameter equal to the aforementioned second value D2.
L’otturatore 5 comprende, a monte della porzione intermedia 11, quindi più in prossimità dell’entrata 3, una porzione di controllo-ostruzione 14 avente una rispettiva dimensione trasversale esterna pari ad un terzo valore D3 che à ̈ maggiore del suddetto secondo valore D2 della porzione intermedia 11. In particolare, la porzione di controllo-ostruzione 14 à ̈ esternamente delimitata da una superficie cilindrica che si estende attorno e parallelamente all’asse longitudinale L e che ha un diametro esterno pari al terzo valore D3. La porzione di controllo-ostruzione 14 à ̈ disposta per muoversi in una camera 30 di ricezione e convogliamento definita tra i mezzi di guida e tenuta 12 e i mezzi di chiusura a tenuta 7, ed à ̈ atta ad andare a battuta su quest’ultimi nella posizione di chiusura C. In particolare, la porzione di controlloostruzione 14 comprende una superficie di testa 15 configurata per andare a battuta sui mezzi di chiusura a tenuta 7, in particolare sulla guarnizione di chiusura 27. La porzione di controllo-ostruzione 14 comprende una superficie promotrice di chiusura 16, opposta alla superficie di testa 15, affacciata ai mezzi di guida e tenuta 12 e configurata per ricevere dal fluido presente nella camera 30 di ricezione e convogliamento una spinta ausiliaria di chiusura SA proporzionale alla pressione del fluido che si trova a monte, in particolare nella camera 30, tale spinta ausiliaria di chiusura SA agendo per assicurare in maniera stabile l’otturatore 5 nella posizione di chiusura C quando la pressione del fluido misurata a valle dell’otturatore 5, à ̈ pari al prefissato valore limite VL. The obturator 5 comprises, upstream of the intermediate portion 11, therefore closer to the inlet 3, a control-obstruction portion 14 having a respective external transverse dimension equal to a third value D3 which is greater than the aforementioned second D2 value of the intermediate portion 11. In particular, the control-obstruction portion 14 is externally delimited by a cylindrical surface which extends around and parallel to the longitudinal axis L and which has an external diameter equal to the third value D3. The control-obstruction portion 14 is arranged to move in a receiving and conveying chamber 30 defined between the guiding and sealing means 12 and the sealing means 7, and is adapted to abut the latter. in the closed position C. In particular, the obstruction control portion 14 comprises a head surface 15 configured to abut against the sealing means 7, in particular on the closing gasket 27. The obstruction control portion 14 comprises a closing promoter surface 16, opposite the head surface 15, facing the guiding and sealing means 12 and configured to receive from the fluid present in the receiving and conveying chamber 30 an auxiliary closing thrust SA proportional to the pressure of the fluid which is at upstream, in particular in the chamber 30, this auxiliary closing thrust SA acting to ensure the shutter 5 in a stable manner in the closing position C when o the fluid pressure measured downstream of the obturator 5 is equal to the predetermined limit value VL.
L’otturatore 5, nella versione non limitativa che viene descritta e mostrata nelle Figure, à ̈ composto da due pezzi, in particolare da un primo pezzo 5a di otturatore che include la porzione allargata 10, ed un secondo pezzo di otturatore 5b che include la porzione intermedia 11 e la porzione di controllo-ostruzione 14. Il primo pezzo 5a di otturatore ed il secondo pezzo 5b di otturatore sono mutuamente connessi tramite un secondo accoppiamento filettato 17. In particolare, il primo pezzo 5a di otturatore à ̈ realizzato in ottone, che à ̈ un materiale che in fase di produzione consente un’agevola lavorazione del primo pezzo 5a sulle macchine utensili e garantisce una buona resistenza all’acqua, o fluido in generale con cui interagisce. Il secondo pezzo 5b di otturatore à ̈ realizzato in un materiale dotato di elevata resistenza meccanica, in particolare resistente all’usura e in grado di resistere alle condizioni critiche che possono essere generate dalla velocità e/o pressione del fluido circolante, in particolare in prossimità della porzione di controllo-ostruzione 14 dove l’azione di sollecitazione da parte del fluido à ̈ più evidente. In una versione non limitativa, il secondo pezzo 5b di otturatore à ̈ realizzato in un materiale comprendente acciaio. The shutter 5, in the non-limiting version that is described and shown in the Figures, is composed of two pieces, in particular of a first shutter piece 5a which includes the enlarged portion 10, and a second shutter piece 5b which includes the intermediate portion 11 and the control-obstruction portion 14. The first shutter piece 5a and the second shutter piece 5b are mutually connected by means of a second threaded coupling 17. In particular, the first shutter piece 5a is made of brass , which is a material that during the production phase allows an easy processing of the first piece 5a on machine tools and guarantees a good resistance to water, or to the fluid in general with which it interacts. The second piece 5b of the shutter is made of a material with high mechanical resistance, in particular resistant to wear and able to withstand the critical conditions that can be generated by the speed and / or pressure of the circulating fluid, in particular in proximity to the control-obstruction portion 14 where the action of solicitation by the fluid is more evident. In a non-limiting version, the second shutter piece 5b is made of a material comprising steel.
La porzione intermedia 11 à ̈ scorrevolmente accoppiata a mezzi di guida e tenuta 12. In particolare, i mezzi di guida e tenuta 12 comprendono un elemento toroidale 56 avente una superficie di contrasto 18 per la molla 8, e, ad un’estremità opposta, una superficie a scalino 19 configurata per promuovere un flusso del fluido contro la superficie promotrice di chiusura 16. La superficie a scalino 19, in una regione radialmente più prossima all’asse longitudinale, comprende una zona rientrante, più spostata verso valle. E’ previsto inoltre un anello di tenuta interno 20, ad esempio del tipo “O-ring†, alloggiato in una sede interna dell’elemento toroidale ed atto ad andare a contatto con la porzione intermedia 11 dell’otturatore 5, ed un anello di tenuta esterno 21, ad esempio del tipo “O-ring†, alloggiato in una sede esterna dell’elemento toroidale 56 ed atto a poggiare su una parete laterale 22 del secondo corpo di alloggiamento 2b. The intermediate portion 11 is slidingly coupled to guiding and sealing means 12. In particular, the guiding and sealing means 12 comprise a toroidal element 56 having a contrast surface 18 for the spring 8, and, at an opposite end , a stepped surface 19 configured to promote fluid flow against the closing promoting surface 16. The stepped surface 19, in a region radially closer to the longitudinal axis, comprises a recessed area, more downstream. An internal sealing ring 20 is also provided, for example of the â € œO-ringâ € type, housed in an internal seat of the toroidal element and able to come into contact with the intermediate portion 11 of the shutter 5, and an external sealing ring 21, for example of the â € œO-ringâ € type, housed in an external seat of the toroidal element 56 and able to rest on a side wall 22 of the second housing body 2b.
La superficie di contrasto 18, insieme ad una parete di delimitazione 54 del primo corpo di alloggiamento 2a definiscono una camera di contenimento per la molla 8. Sulla parete di delimitazione 54 à ̈ praticata un’apertura 55 per lo sfiato in fase di compressione della molla 8. The contrast surface 18, together with a delimiting wall 54 of the first housing body 2a, define a containment chamber for the spring 8. An opening 55 is made on the delimiting wall 54 for the venting during the compression phase of the spring 8.
La porzione di controllo-ostruzione 14 comprende internamente una superficie di controllo-apertura 23, disposta trasversalmente rispetto all’asse longitudinale L, che interagisce con le forze di flusso del fluido che avanza dalla camera 30 di ricezione e convogliamento verso l’uscita 4 per mantenere nella posizione di apertura A l’otturatore 5 fintanto che la pressione del fluido a valle à ̈ minore del prefissato valore limite VL. La superficie di controllo-apertura 23, poiché à ̈ disposta secondo una giacitura trasversale all’asse longitudinale L, fa in modo che la spinta dinamica del fluido su di essa dia luogo ad una forza avente una componente parallela al suddetto asse, che tende a mantenere aperto l’otturatore 5. The control-obstruction portion 14 internally comprises a control-opening surface 23, arranged transversely with respect to the longitudinal axis L, which interacts with the flow forces of the fluid advancing from the receiving and conveying chamber 30 towards the outlet 4 to keep the obturator 5 in the open position A as long as the pressure of the fluid downstream is lower than the predetermined limit value VL. The control-opening surface 23, since it is arranged according to a position transversal to the longitudinal axis L, causes the dynamic thrust of the fluid on it to give rise to a force having a component parallel to the aforesaid axis, which tends to keep the shutter open 5.
La superficie promotrice di chiusura 16 e la superficie di controllo-apertura 23 sono adeguatamente configurate e cooperano per ottenere uno spostamento a scatto dell’otturatore 5 dalla posizione di apertura A alla posizione di chiusura C quando la pressione del fluido a valle raggiunge precisamente il suddetto valore limite VL di pressione. In altre parole, l’azione combinata della superficie promotrice di chiusura 16 e della superficie di controllo-apertura 23 interagenti con le forze di flusso del fluido à ̈ tale da instaurare, una volta raggiunto a valle il valore limite VL di pressione, un movimento repentino dell’otturatore 5. In particolare, la superficie di controllo-apertura 23 agisce fornendo all’otturatore 5 un’azione che tende a mantenerlo aperto, contrastando la forza di chiusura Fc, fintanto che la pressione a valle à ̈ inferiore al valore limite VL. In questa condizione operativa, la spinta che il fluido in entrata esercita sulla superficie promotrice di chiusura 16 à ̈ compensata sostanzialmente da una opposta spinta che le forze dinamiche del fluido in movimento esercitano sulla superficie di controllo-apertura 23. The closing promoter surface 16 and the opening control surface 23 are suitably configured and cooperate to obtain a snap movement of the obturator 5 from the open position A to the closed position C when the pressure of the downstream fluid precisely reaches the above VL pressure limit value. In other words, the combined action of the closing promoter surface 16 and the control-opening surface 23 interacting with the fluid flow forces is such as to establish, once the limit value VL of pressure is reached downstream, a sudden movement of the shutter 5. In particular, the control-opening surface 23 acts by providing the shutter 5 with an action that tends to keep it open, counteracting the closing force Fc, as long as the downstream pressure is lower than the VL limit value. In this operating condition, the thrust that the incoming fluid exerts on the closing promoter surface 16 is substantially compensated by an opposite thrust that the dynamic forces of the moving fluid exert on the control-opening surface 23.
Quando l’otturatore 5 à ̈ aperto, la superficie di controllo-apertura 23 risente, per effetto delle forze dinamiche di flusso, di una pressione superiore a quella agente sulla superficie di spinta 50 a valle, e di conseguenza impedisce un movimento instabile di avvicinamento dell’otturatore 5 alla guarnizione di chiusura 27, prevenendo quindi l’instaurarsi di fenomeni vibrazionali. Vantaggiosamente quindi, si ottiene un funzionamento della valvola 1 più stabile, efficace, netto e preciso rispetto ai dispositivi dello stato della tecnica. When the obturator 5 is open, the control-opening surface 23 is affected, due to the dynamic flow forces, by a pressure higher than that acting on the thrust surface 50 downstream, and consequently prevents an unstable movement of approach of the obturator 5 to the closing gasket 27, thus preventing the establishment of vibrational phenomena. Advantageously, therefore, operation of the valve 1 is obtained which is more stable, effective, clearer and more precise than the devices of the state of the art.
Se la pressione del fluido aumenta fino a raggiungere a valle il valore limite VL, quando l’otturatore 5 à ̈ ormai prossimo alla guarnizione di chiusura 27 si verifica il seguente fenomeno: il fluido che passa nell’intercapedine tra la superficie di testa 15 e la guarnizione di chiusura 27 ha una velocità maggiore rispetto alla velocità del fluido in prossimità della superficie promotrice di chiusura 16; pertanto la pressione esercitata dal fluido sulla superficie promotrice di chiusura 16 à ̈ maggiore rispetto a quella agente sulla superficie di testa 15. Questa differenza di pressione à ̈ tanto più marcata quanto più stretta diventa la suddetta intercapedine o feritoia. Soprattutto, la riduzione di passaggio disponibile per il fluido causa conseguentemente una riduzione delle forze dinamiche di flusso agenti sulla superficie di controllo-apertura 23, riducendo in tal modo l’azione di apertura che la superficie di controllo-apertura 23 esercita sull’otturatore 5. A questo punto, si ottiene una sorta di fenomeno di risucchio che in maniera repentina causa la chiusura completa dell’otturatore 5. In altre parole, sulla porzione di controllo-ostruzione 14 rimane ad agire, e continua ad agire la spinta ausiliaria di chiusura SA del fluido di monte sulla superficie promotrice di chiusura 16 che esplica come risultante una forza ausiliaria di chiusura Fcauxtesa a mantenere stabilmente chiuso l’otturatore 5 per tutto il tempo in cui a valle si rileva una pressione pari al valore limite VL. Se con l’otturatore 5 in posizione di chiusura C dovessero verificarsi, a monte dell’otturatore 5, dei picchi o sovrappressioni anche rilevanti, questi, grazie alla superficie promotrice di chiusura 16, si tradurrebbero in un corrispondente incremento della forza ausiliaria di chiusura Fcaux, in maniera proporzionale al loro valore. Ciò determinerebbe un serraggio ancora più forte della superficie di testa 15 contro la guarnizione di chiusura 27, assicurando pertanto ulteriormente l’otturatore 5 nella posizione di chiusura C e quindi preservando efficacemente le utenze poste a valle della valvola 1 da eventuali danni. Quando la pressione scende nuovamente a valori accettabili, l’azione della molla 8 riporta l’otturatore 5 nella posizione di apertura A. Pertanto, l’area della superficie promotrice di chiusura 16 à ̈ scelta adeguatamente per ottenere sia l’effetto di incrementare la stabilità in chiusura dell’otturatore 5, ma al tempo stesso di assicurare che una volta che la pressione di valle si sia ristabilita a valori accettabili, la valvola 1 sia in grado di ripristinare il passaggio del fluido. If the fluid pressure increases until it reaches the VL limit value downstream, when the obturator 5 is now close to the sealing gasket 27 the following phenomenon occurs: the fluid passing through the interspace between the head surface 15 and the closing gasket 27 has a speed greater than the speed of the fluid in proximity to the closing promoting surface 16; therefore the pressure exerted by the fluid on the closing promoter surface 16 is greater than that acting on the head surface 15. This pressure difference is all the more marked the tighter the aforementioned cavity or slot becomes. Above all, the reduction of passage available for the fluid consequently causes a reduction of the dynamic flow forces acting on the control-opening surface 23, thus reducing the opening action that the control-opening surface 23 exerts on the obturator 5. At this point, a sort of suction phenomenon is obtained which suddenly causes the complete closure of the obturator 5. In other words, the control-obstruction portion 14 remains to act, and the thrust continues to act closing auxiliary SA of the upstream fluid on the closing promoting surface 16 which exerts as a result an auxiliary closing force Fcauxtesa to keep the obturator 5 stably closed for all the time in which a pressure equal to the limit value VL is detected downstream . If, with the obturator 5 in the closing position C, peaks or overpressures, even significant, should occur upstream of the obturator 5, these, thanks to the closing promoting surface 16, would translate into a corresponding increase in the auxiliary force of Fcaux closure, in proportion to their value. This would result in an even stronger tightening of the head surface 15 against the closing gasket 27, thus further securing the obturator 5 in the closing position C and thus effectively protecting the users located downstream of the valve 1 from any damage. When the pressure drops back to acceptable values, the action of the spring 8 returns the obturator 5 to the open position A. Therefore, the area of the closing promoting surface 16 is chosen adequately to obtain both the effect of increasing the closing stability of the obturator 5, but at the same time of ensuring that once the downstream pressure has re-established to acceptable values, the valve 1 is able to restore the passage of the fluid.
La superficie promotrice di chiusura 16 e la superficie di testa 23 hanno una forma anulare e sono disposte trasversalmente rispetto all’asse longitudinale L. In particolare, la superficie promotrice di chiusura 16 e la superficie di testa 23 giacciono su rispettivi piani tra loro paralleli e disposti ortogonalmente rispetto all’asse longitudinale L. The closing promoting surface 16 and the head surface 23 have an annular shape and are arranged transversely with respect to the longitudinal axis L. In particular, the closing promoting surface 16 and the head surface 23 lie on respective parallel planes. and arranged orthogonally with respect to the longitudinal axis L.
Con riferimento alle Figure 13 e 14, il primo elemento di ricezione e convogliamento 40 comprende una prima parte discoidale 42, conformata per poggiare su una superficie di riscontro 60 del secondo pezzo 2b di alloggiamento, ed una protrusione cieca 43 che si proietta da un primo lato 44 della prima parte discoidale 42 destinato ad affacciarsi all’otturatori 5. La protrusione cieca 43 e la prima parte discoidale 42 definiscono una prima porzione di sede per la guarnizione di chiusura 27. Sulla prima parte discoidale 42 sono ricavate prime aperture passanti 45 per il fluido, distribuite circonferenzialmente. Su un secondo lato 46 opposto al primo lato 44 sono previste prime pareti di guida e distribuzione 47 per indirizzare il fluido nelle prime aperture passanti 45. With reference to Figures 13 and 14, the first receiving and conveying element 40 comprises a first disc-shaped part 42, shaped to rest on an abutment surface 60 of the second housing piece 2b, and a blind protrusion 43 which projects from a first side 44 of the first disc-shaped part 42 intended to face the obturators 5. The blind protrusion 43 and the first disc-shaped part 42 define a first portion of the seat for the closing gasket 27. The first disc-shaped part 42 contains first through openings 45 for the fluid, distributed circumferentially. On a second side 46 opposite the first side 44, first guide and distribution walls 47 are provided to direct the fluid into the first through openings 45.
Le prime aperture passanti 45 comprendono aperture, quali fori, di forma circolare, e sono distribuite uniformemente ed angolarmente equidistanti l’una dall’altra. Possono essere tuttavia previste aperture di forma diversa, ad esempio aperture a settori circolari o altre forme idonee a svolgere la stessa funzione in modo equivalente. The first through openings 45 comprise openings, such as holes, of circular shape, and are uniformly and angularly distributed equidistant from each other. However, openings of different shapes can be provided, for example openings with circular sectors or other shapes suitable for performing the same function in an equivalent way.
Con riferimento alla figure 15 e 16, il secondo elemento di ricezione e convogliamento 41 comprende una seconda parte discoidale 48, conformata per andare in appoggio sull’elemento toroidale dei mezzi di guida e tenuta 12, sulla quale sono ricavate seconde aperture passanti 49 per il fluido. E’ prevista una protrusione cilindrica cava 51 che si proietta dalla seconda parte discoidale 48 ed à ̈ conformata per appoggiarsi alla prima parte discoidale 42 del primo elemento di ricezione e convogliamento 40. La protrusione cilindrica cava 51 definisce una seconda porzione di sede per la guarnizione di chiusura 27. Sulla seconda parte discoidale sono ricavate seconde pareti di guida e distribuzione 52 per indirizzare il fluido proveniente dalle seconde aperture passanti 49 radialmente verso la porzione di controlloostruzione 14. With reference to figures 15 and 16, the second receiving and conveying element 41 comprises a second discoidal part 48, shaped to rest on the toroidal element of the guiding and sealing means 12, on which second through openings 49 are made to the fluid. A hollow cylindrical protrusion 51 is provided which projects from the second discoidal part 48 and is shaped to rest on the first discoidal part 42 of the first receiving and conveying element 40. The hollow cylindrical protrusion 51 defines a second seat portion for the closing gasket 27. Second guide and distribution walls 52 are formed on the second disc-shaped part to direct the fluid coming from the second through openings 49 radially towards the obstruction control portion 14.
Le seconde aperture passanti 49 comprendono aperture, quali fori, di forma circolare, e sono distribuite uniformemente ed angolarmente equidistanti l’una dall’altra. Tuttavia possono essere previste aperture di forma diversa, ad esempio aperture a settori circolari o altre forme idonee a svolgere la stessa funzione in modo equivalente. The second through openings 49 comprise openings, such as holes, of circular shape, and are uniformly and angularly distributed equidistant from each other. However, openings of different shapes can be provided, for example openings with circular sectors or other shapes suitable for performing the same function in an equivalent way.
Il primo elemento di ricezione e convogliamento 40 ed il secondo elemento di ricezione e convogliamento 41 risultano reciprocamente accoppiati e serrati tra l’elemento toroidale 56 e la superficie di riscontro 60. Tra il primo 40 ed il secondo 41 elemento di ricezione e convogliamento risulta definita una camera anulare 53 di distribuzione e passaggio per il fluido posta a monte della camera 30 di ricezione e convogliamento. The first receiving and conveying element 40 and the second receiving and conveying element 41 are mutually coupled and clamped between the toroidal element 56 and the abutment surface 60. Between the first 40 and the second 41 the receiving and conveying element is defined an annular chamber 53 for the distribution and passage for the fluid placed upstream of the receiving and conveying chamber 30.
Di seguito, con riferimento alle Figure da 17 a 19 viene descritto il funzionamento della valvola 1 di controllo della pressione in funzione della pressione del fluido nel circuito. In Figura 17 à ̈ mostrata una prima fase operativa in cui l’otturatore 5, nella posizione di apertura A, à ̈ soggetto ad una prima forza di apertura FA1determinata dalla molla 8 ma anche dall’interazione della superficie di controllo-apertura 23 con le forze di flusso del fluido, e ad una prima forza di chiusura FC1generata dalla spinta del fluido sulla porzione allargata 10. La prima forza di apertura FA1e la prima forza di chiusura FC1hanno pari valore ma versi opposti, determinando un equilibrio dell’otturatore 5 nella posizione di apertura A, con la porzione allargata 10 che à ̈ tenuta a battuta sulla superficie di arresto 70. In the following, with reference to Figures 17 to 19, the operation of the pressure control valve 1 is described as a function of the pressure of the fluid in the circuit. Figure 17 shows a first operating phase in which the shutter 5, in the opening position A, is subjected to a first opening force FA1 determined by the spring 8 but also by the interaction of the control-opening surface 23 with the fluid flow forces, and a first closing force FC1 generated by the thrust of the fluid on the enlarged portion 10. The first opening force FA1 and the first closing force FC1 have the same value but opposite directions, determining an obturator equilibrium 5 in the open position A, with the enlarged portion 10 which is held against the stop surface 70.
In Figura 18 à ̈ mostrata una seconda posizione in cui l’otturatore 5, in una posizione più prossima alla guarnizione di chiusura 27, à ̈ soggetto a forze in equilibrio analoghe a quelle di Figura 17 ma aventi valori maggiori rispetto ad esse. In particolare l’otturatore 5 à ̈ sottoposto ad una seconda forza di apertura FA2della molla 8 e ad una seconda forza di chiusura FC2generata dalla spinta del fluido sulla porzione allargata 10. Figure 18 shows a second position in which the obturator 5, in a position closer to the closing gasket 27, is subjected to forces in equilibrium similar to those of Figure 17 but with values greater than them. In particular, the obturator 5 is subjected to a second opening force FA2 of the spring 8 and to a second closing force FC2 generated by the thrust of the fluid on the enlarged portion 10.
Quando la porzione di controllo-ostruzione 14 à ̈ a contatto con la guarnizione di chiusura 27 (Figura 19), sull’otturatore 5 agiscono una terza forza di apertura FA3della molla, una uguale ed opposta terza forza di chiusura FC3generata dal fluido, ed inoltre una forza di chiusura ausiliaria FCauxgenerata dalla spinta che il fluido a monte esercita sulla superficie promotrice di chiusura 16. La forza di chiusura ausiliaria FCauxà ̈ proporzionale alla pressione del fluido da monte. When the control-obstruction portion 14 is in contact with the closing gasket 27 (Figure 19), a third opening force FA3 of the spring acts on the obturator 5, an equal and opposite third closing force FC3 generated by the fluid, and in addition, an auxiliary closing force FCaux generated by the thrust that the upstream fluid exerts on the closing promoting surface 16. The auxiliary closing force FCaux is proportional to the pressure of the upstream fluid.
Nella descrizione appena fatta con riferimento alle Figure da 17 a 19 si à ̈ tenuto in considerazione, in maniera enfatizzata con le frecce crescenti FA1, FA2, FA3,un aumento sostanziale della forza esplicata dalla molla 8. Tuttavia, à ̈ da tener presente quanto segue; la molla 8, in fase di montaggio, viene posizionata nel corpo di alloggiamento 2 in maniera da risultare già sensibilmente compressa. In altre parole, la molla 8, con l’otturatore 5 completamente in posizione aperta A, si trova già ad un grado di compressione importante, tale da esplicare la forza di apertura FAnecessaria a mantenere aperto l’otturatore 5 in condizioni operative di normalità , cioà ̈ per valori di pressione minori del valore limite VL. Lo spostamento dell’otturatore 5 dalla posizione completamente aperta a quella completamente chiusa à ̈ molto limitato, cioà ̈ ha un valore molto contenuto, in particolare dell’ordine di uno o qualche millimetro, e di conseguenza, tale risulta anche la compressione ulteriore a cui à ̈ soggetta la molla 8 quando l’otturatore 5 si sposta dalla posizione di apertura A alla posizione di chiusura C. Si può quindi, con buona approssimazione, ritenere, anche per semplicità espositiva, che la forza di apertura esercitata dalla molla 8 si mantenga pressoché invariata, ad un determinato valore costante FA ,tra la posizione di apertura A e la posizione di chiusura C. Questo comportamento à ̈ schematizzato dalla linea orizzontale FAnel diagramma di Figura 21, che si riferisce al funzionamento della valvola 1 della presente invenzione. In the description just made with reference to Figures 17 to 19, a substantial increase in the force exerted by the spring 8 has been taken into account, emphasized with the increasing arrows FA1, FA2, FA3. follows; the spring 8, during assembly, is positioned in the housing body 2 in such a way as to be already significantly compressed. In other words, the spring 8, with the shutter 5 completely in the open position A, is already at an important degree of compression, such as to exert the opening force FA necessary to keep the shutter 5 open in operating conditions of normality, that is for pressure values lower than the VL limit value. The displacement of the obturator 5 from the completely open to the completely closed position is very limited, that is, it has a very limited value, in particular of the order of one or a few millimeters, and consequently, this is also the result of further compression to which the spring 8 is subject when the shutter 5 moves from the open position A to the closed position C. It is therefore possible, with a good approximation, to assume, also for the sake of simplicity, that the opening force exerted by the spring 8 remains almost unchanged, at a certain constant value FA, between the opening position A and the closing position C. This behavior is schematized by the horizontal line FA in the diagram of Figure 21, which refers to the operation of valve 1 of the present invention.
In particolare, nel diagramma di Figura 21, si può notare l’andamento delle forze opposte che agiscono sull’otturatore 5 in funzione di un aumento progressivo della pressione PMdel fluido che si trova a monte dell’otturatore 5. In particular, in the diagram of Figure 21, it is possible to notice the trend of the opposing forces acting on the obturator 5 as a function of a progressive increase in the pressure PM of the fluid which is located upstream of the obturator 5.
Se la pressione a monte del fluido aumenta, di conseguenza aumenta proporzionalmente anche la forza di chiusura FCche il fluido esercita sull’otturatore, come mostrato dal primo tratto di linea inclinato T1, fino ad arrivare ad un punto in cui la forza di chiusura FCeguaglia la forza di apertura FA,come mostrano le rispettive ed uguali quantità indicate con “y†. If the pressure upstream of the fluid increases, consequently also the closing force FC which the fluid exerts on the shutter increases proportionally, as shown by the first section of the inclined line T1, up to a point where the closing force FC equals the opening force FA, as shown by the respective and equal quantities indicated with â € œyâ €.
Nel momento in cui la superficie di testa 15 tocca la guarnizione di chiusura 27, in corrispondenza del valore limite VL di pressione, mentre la molla 8 continua ad esplicare la forza di chiusura FAche si mantiene costante, l’otturatore 5 risente dell’azione della forza di chiusura ausiliaria FCauxdeterminata dalla, e proporzionale alla spinta che il fluido esercita sulla superficie promotrice di chiusura 16. A questo punto, la forza di chiusura FCcontinua a crescere per via della componente crescente rappresentata dalla forza di chiusura ausiliaria FCaux, che come detto, à ̈ l’effetto della spinta che il fluido a monte esercita sulla superficie promotrice di chiusura 16. La forza di chiusura FCassume a questo punto l’andamento crescente schematizzato dal secondo tratto di linea inclinato T2 e che ha una pendenza diversa rispetto al primo tratto di linea T1. When the head surface 15 touches the closing gasket 27, in correspondence with the pressure limit value VL, while the spring 8 continues to exert the closing force FA which remains constant, the obturator 5 is affected by the action of the auxiliary closing force FCaux determined by and proportional to the thrust that the fluid exerts on the closing promoting surface 16. At this point, the closing force FC continues to increase due to the increasing component represented by the auxiliary closing force FCaux, which as said, it is the effect of the thrust that the upstream fluid exerts on the closing promoting surface 16. At this point, the closing force FC assumes the increasing trend schematized by the second section of the inclined line T2 and which has a different slope compared to the first section of the T1 line.
Questo particolare comportamento delle risultanti di forze agenti sull’otturatore 5 in funzione dell’aumento della pressione del fluido à ̈ rappresentato, in forma schematica ed esemplificativa, dalla linea R1. Il fatto che la linea R1abbia un valore pari a zero per un tratto compreso dall’origine degli assi del diagramma fino al valore VL di pressione sta a rappresentare una condizione di equilibrio di forze a cui à ̈ soggetto l’otturatore 5, che non risente di fenomeni vibrazionali di instabilità . Il repentino cambio di andamento della linea R1, con una modalità pressoché discontinua o quasi, mostrato con il tratto W à ̈ dovuto all’azione della forza di chiusura ausiliaria FCauxche improvvisamente assoggetta l’otturatore 5 ad un’azione di “sovra-chiusura†, rendendolo stabilmente premuto contro la guarnizione di chiusura 27. This particular behavior of the resultants of forces acting on the shutter 5 as a function of the increase in fluid pressure is represented, in schematic and exemplary form, by the line R1. The fact that the line R1 has a value equal to zero for a stretch included from the origin of the axes of the diagram up to the pressure value VL represents a condition of balance of forces to which shutter 5 is subject, which it is not affected by vibrational phenomena of instability. The sudden change in trend of the R1 line, with an almost discontinuous or almost discontinuous mode, shown with the segment W is due to the action of the auxiliary closing force FCaux which suddenly subjects the shutter 5 to an action of â € œoverclosingâ €, making it firmly pressed against the sealing gasket 27.
Quando la valvola 1 à ̈ già in posizione chiusa, un eventuale ulteriore aumento della pressione del fluido a monte ha come unico effetto di provocare un corrispondente e proporzionale aumento della forza di chiusura ausiliaria FCaux. Ciò vuol dire che quando la valvola 1 à ̈ già in condizione chiusa per limitare la pressione a valle, un indesiderato picco di pressione nel tratto di circuito a monte non determina altro che un corrispondente aumento della forza che tiene chiuso l’otturatore 5, prevenendo trafilamenti di fluido da monte verso valle. Più aumenta la pressione a monte, e tanto più aumenta la forza che tiene chiuso l’otturatore 5 contro la guarnizione di chiusura 27, come mostra l’andamento inclinato crescente della linea R1. When valve 1 is already in the closed position, any further increase in the upstream fluid pressure has the sole effect of causing a corresponding and proportional increase in the FCaux auxiliary closing force. This means that when the valve 1 is already in the closed condition to limit the downstream pressure, an undesired pressure peak in the upstream section of the circuit causes nothing but a corresponding increase in the force that holds the shutter 5 closed, preventing leakage of fluid from upstream to downstream. The more the upstream pressure increases, the more the force that holds the obturator 5 closed against the sealing gasket 27 increases, as shown by the increasing inclined trend of the R1 line.
In altre parole si ottiene una chiusura in equilibrio stabile, con FC> FA. In other words, a stable equilibrium closure is obtained, with FC> FA.
Ciò à ̈ reso possibile grazie alla conformazione della porzione di controlloostruzione 14, in particolare grazie alla presenza della superficie promotrice di chiusura 16 che consente la generazione di una componente di forza di chiusura che à ̈ parallela all’asse longitudinale L e diretta verso i mezzi di chiusura a tenuta 7, in particolare la guarnizione di chiusura 27, diversamente dai dispositivi dello stato della tecnica nei quali i rispettivi otturatori, nella regione più a monte, sono soggetti a spinte del fluido che agiscono unicamente in direzione ortogonale all’asse longitudinale, e che quindi non hanno alcun effetto sul movimento longitudinale dell’otturatore. In particolare, il comportamento di una valvola limitatrice di pressione dello stato della tecnica à ̈ schematizzato nel diagramma di Figura 20. In poche parole, con una valvola dello stato della tecnica, si verifica, nella posizione di chiusura C, un equilibrio precario, instabile, dovuto al fatto che la forza di chiusura FC, da un certo punto in poi, cioà ̈ dal valore VL in poi, si mantiene uguale alla forza di apertura FAcostante, a prescindere da un aumento anche molto elevato della pressione a monte PM. Questo comportamento à ̈ rappresentato dal tratto orizzontale Todella forza di chiusura Fce dalla linea orizzontale R2che rappresenta la risultante di forze agente sull’otturatore 5 e che assume un valore nullo. Quindi, mentre l’otturatore della valvola dello stato della tecnica nella posizione di chiusura C si trova in equilibrio instabile con FA= FCed in tale situazione continua mantenersi anche all’aumentare della pressione di monte PMcon il rischio evidentemente maggiore di trafilamenti di fluido, nella valvola 1 della presente invenzione, all’aumentare della pressione di monte PMcresce anche la forza di chiusura agente sull’otturatore 5, (si ha cioà ̈ FC> FA) stabilizzando ulteriormente la posizione di chiusura C. In altre parole l’otturatore 5 à ̈ serrato contro la guarnizione di chiusura 27 con una forza crescente proporzionalmente all’aumento della pressione di monte PMe ciò scongiura possibili trafilamenti di fluido. Ciò à ̈ reso possibile grazie alla conformazione della porzione di controllo ostruzione 14, e più specificamente grazie alla superfice promotrice di chiusura 16. This is made possible thanks to the conformation of the obstruction control portion 14, in particular thanks to the presence of the closing promoting surface 16 which allows the generation of a closing force component which is parallel to the longitudinal axis L and directed towards the sealing means 7, in particular the closing gasket 27, unlike the devices of the state of the art in which the respective shutters, in the upstream region, are subjected to thrusts of the fluid which act only in a direction orthogonal to the axis longitudinal, and therefore have no effect on the longitudinal movement of the shutter. In particular, the behavior of a state of the art pressure relief valve is schematized in the diagram of Figure 20. In a nutshell, with a state of the art valve, a precarious, unstable equilibrium occurs in the closed position C , due to the fact that the closing force FC, from a certain point onwards, ie from the VL value onwards, remains the same as the constant opening force FA, regardless of even a very high increase in the upstream pressure PM. This behavior is represented by the horizontal section T of the closing force Fce by the horizontal line R2 which represents the resultant of forces acting on the obturator 5 and which assumes a null value. Therefore, while the obturator of the state of the art valve in the closed position C is in unstable equilibrium with FA = FC and in this situation it continues to remain even when the upstream pressure PM increases with the evidently greater risk of fluid leakage , in the valve 1 of the present invention, as the upstream pressure PM increases, the closing force acting on the obturator 5 also increases (we have FC> FA) further stabilizing the closing position C. In other words, the Obturator 5 is tightened against the sealing gasket 27 with an increasing force in proportion to the increase in the upstream pressure PM and this prevents possible fluid leaks. This is made possible thanks to the conformation of the obstruction control portion 14, and more specifically thanks to the closing promoting surface 16.
La particolare conformazione della superficie promotrice di chiusura 16, combinata con una particolare conformazione della superficie di testa 15, e con una particolare conformazione della superficie di controllo-apertura 23 sono state studiate per ottenere un’elevata stabilità di posizione dell’otturatore 5, un azionamento dalla posizione di apertura A alla posizione di chiusura C di tipo “a scatto†, cioà ̈ più di tipo “ON-OFF†e meno del tipo progressivo, e per ottenere un’azione di “sovrachiusura†dell’otturatore 5 che lo rendono esente da instabilità e vibrazioni. The particular conformation of the closing promoting surface 16, combined with a particular conformation of the head surface 15, and with a particular conformation of the control-opening surface 23 have been studied to obtain a high stability of the position of the shutter 5 , an actuation from the opening position A to the closing position C of the â € œlatchingâ € type, that is, more of the â € œON-OFFâ € type and less of the progressive type, and to obtain an â € œoverclosingâ € action of the shutter 5 which make it free from instability and vibrations.
Da quanto descritto e mostrato nei disegni allegati, à ̈ dunque evidente che l’invenzione à ̈ diretta ad una valvola di controllo della pressione che risulta avere un funzionamento migliorato e risulta idonea a conseguire gli scopi e i vantaggi precedentemente citati. From what is described and shown in the attached drawings, it is therefore evident that the invention is directed to a pressure control valve which has an improved operation and is suitable for achieving the purposes and advantages mentioned above.
Quanto à ̈ stato detto e mostrato nei disegni allegati, à ̈ stato fornito a titolo illustrativo delle caratteristiche innovative della valvola di controllo della pressione di una forma di realizzazione preferenziale; pertanto altre modifiche potranno essere apportate all’intera valvola, o sue parti, senza con ciò fuoriuscire dalle rivendicazioni. What has been said and shown in the attached drawings has been provided by way of illustration of the innovative features of the pressure control valve of a preferential embodiment; therefore other modifications may be made to the entire valve, or parts thereof, without thereby departing from the claims.
In pratica, i materiali, nella misura in cui risultano compatibili con lo specifico uso e con i rispettivi singoli componenti a cui sono destinati, possono essere scelti opportunamente in funzione dei requisiti richiesti ed in funzione dello stato della tecnica disponibile. In practice, the materials, insofar as they are compatible with the specific use and with the respective individual components for which they are intended, can be suitably chosen according to the required requirements and according to the state of the art available.
E’ possibile configurare e dimensionare la valvola 1 e adottare materiali in modo desiderato in funzione delle molteplici applicazioni a cui l’apparato 1 può essere destinato, e sono possibili varianti e/o aggiunte a quanto sopra descritto ed illustrato nei disegni allegati. It is possible to configure and size the valve 1 and adopt materials as desired according to the many applications for which the apparatus 1 can be destined, and variants and / or additions to what is described above and illustrated in the attached drawings are possible.
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