ITMI941726A1 - Valvola a membrana - Google Patents

Description

DESCRIZIÓNE

Il presente trovato si riferisce ad una valvola a membrana la quale comprende un corpo di valvola in cui è definito un percorso di fluido dove è individuata una sede di intercettazione, un coperchio rimovibilmente fissato a tale corpo e dotato di un cannotto esteso sostanzialmente perpendicolare alla sede, uno stelo passante all’interno del cannotto e collegato ad un elemento compressore attivo sulla membrana da e verso detta sede.

Le valvole a membrana di cui si è fatta ora menzione sono già note e diffuse in campo industriale soprattutto laddove si abbia a che fare con fluidi aggressivi nei confronti degli organi di comando delle valvole stesse e dell’ambiente. E’ infatti la particolarità principale di queste valvole quella di consentire la separazione del corpo,entro cui passa il fluido da intercettare, dagli organi di comando della valvola stessa alloggiati nel relativo coperchio.

Tale separazione avviene per l’appunto ad opera della membrana la quale costituisce in pratica un vero e proprio diaframma che isola in particolare lo stelo di comando, che è attivo contro di essa per ottenere la sua compressione sulla sede e quindi l’intercettazione del fluido che attraversa il relativo percorso di cui si è detto prima.

Per ciò che riguarda il funzionamento manuale di queste valvole, esso prevede che lo stelo di comando sia dotato di una filettatura che si impegni con una corrispondente madrevite formata nel cannotto; su una estremità dello stelo che fuoriesce dal cannotto stesso è quindi montato un volantino che ne consente la messa in rotazione manuale e pertanto l’ottenimento della traslazione da e verso la membrana dello stelo in virtù della coppia .elicoidale formata dalla filettatura di questo con la madrevite.

Questo tipo di valvola presenta il pregio di garantire un comando preciso dello stelo in virtù del già citato accoppiamento della filettatura con la madrevite, ma vi sono tuttavia da rilevare alcuni inconvenienti che ne limitano le prestazioni sotto certi punti di vista.

Tra questi inconvenienti è da segnalare il fatto che esse non sono in grado di adattarsi all’uso di sistemi idraulici o pneumatici di azionamento dello stelo; infatti per l’azionamento delle valvole a membrana vengono utilizzati,in alternativa al comando manuale, servomotori idraulici o pneumatici aventi una caratteristica di funzionamento lineare alternata, vale a dire a mò di stantuffo, che non può certo conciliarsi con l’accoppiamento tra la filettatura dello stelo e la madrevite visti precedentemente.

Da questa premessa discende come conseguenza diretta il fatto che per questa ultima tipologia di servomotori si debbono utilizzare parti di comando delle valvole quali lo stelo €:d il coperchio, appositamente preparati e diversi dalle valvole: con comando rotatorio.

Ciò comporta quindi evidenti difficoltà sotto il profilo operativo e dei costi che si riscontrano a livello di produzione, di installazione e manutenzione delle valvole; ad esempio, per la produzione delle varie parti che differiscono tra una tipologia di valvola e-l'altra, si devono prevedere produzioni differenziate con conseguenti aumenti dei costi e difficoltà nella gestione delle scorte.

Scopo del presente trovato è quello di realizzare una valvola a membrana, la quale presenti caratteristiche strutturali e di funzionamento tali da consentire di superare gli inconvenienti sopra riferiti in relazione allo stato della tecnica conosciuta. In altri termini quindi, l'invenzione si propone di realizzare una valvola a membrana nella quale lo stelo di comando possa venire azionato, secondo modalità in grado di assicurare la precisione di movimento dello stelo fornita dalla coppia elicoidale filettatura-madrevite vista in precedenza, senza tuttavia pregiudicare la possibilità di un suo funzionamento con servomotori di tipo elettrico rotatorio oppure pneumatico o idraulico lineare.

Tale scopo è raggiunto da una valvola definita nella prima delle rivendicazioni che seguono questa descrizione .

Per meglio comprendere le ulteriori caratteristiche strutturali, il funzionamento e gli aspetti vantaggiosi dell’invenzione, viene di seguito riportato un suo esempio di attuazione con il supporto dei disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 mostra una vista in prospettiva e parzialmente sezionata della valvola secondo il trovato;

- la figura 2 mostra una vista in sezione longitudinale della valvola della figura precedente;

- la figuta 3 mostra una variante di un particolare della valvola delle figure precedenti.

Con riferimento a queste figure, quindi, una valvola a membrana realizzata concordemente con il trovato è indicata nel suo complesso con il numero 1; essa comprende un corpo 3 di valvola al quale è associato un coperchio 5 cupoliforme.

Sul corpo 3 è definita una apertura 4 in corrispondenza della quale è applicato il coperchio, mentre internamente ad esso si estendono due rami 31 e 32 di un percorso del fluido che passa nella valvola, i quali sono collegati tra loro in corrispondenza di una sede 33 di intercettazione dove è attiva la membrana 40 della valvola.

Più precisamente tale membrana è interposta tra il coperchio 5 ed il corpo 3 i quali sono resi solidali tra loro per mezzo di bulloni 42 disposti su corrispondenti risvolti 35 e 55 a flangia di cui sono entrambi dotati.

Il coperchio 5 presenta,superiormente rispetto al corpo 3, una luce 56 dalla quale si estende un cannotto 57; quest’ultimo è dotato sull’esterno di una sua estremità opposta alla luce 56, di una filettatura 58. Ulteriormente, sull’esterno del cannotto 57 nella sua parte non filettata, sono applicati una colorazione e una scala graduata 59 iquali costituiscono mezzi indicatori della posizione dichiusura o apertura,e quindidi funzionamento,della valvola. La superficie interna del cannotto 57 è liscia per consentire il suo accoppiamento scorrevole con uno stelo 60, anch’esso'liscio, dotato sulla sua superficie esterna di due ribassamenti anulari 61 che costituiscono rispettive sedi per anelli 62 di tenuta. Lo stelo 60 si estende tra una estremità inferiore 60a;vale a dire una estremità che si trova tra la luce 56 succitata e la membrana 40,ed una estremità superiore 60b la quale fuoriesce dal cannotto oltre la filettatura 58. Sulla estremità inferiore 60a è montato un elemento compressore 63 internamente al quale è fissato assialmente un piolo 65 anccrato alla membrana 40; più in particolare, il piolo 65 rende solidale il compressore 63 alla membrana 40 per-ciò che riguarda le traslazionidel primo insieme allo stelo da e verso la sede 33; il compressore è inoltre collegato allo stelo in modo da evitare di trasmettere alla membrana le rotazioni che avvengono intorno all’asse dello stelo. Sia l’elemento compressore che il tipo di collegamento di esso con la membrana mediante il piolo sono di per sè noti;tale collegamento potrebbe comunque venire realizzato in altri modi, alcuni peraltro già conosciuti, funzionalmente equivalenti.

In corrispondenza della suaestremità superiore 60b invece, lo stelo è rimovibilmente fissato per mezzo di una spina 70 estraibile che-lo attraversa radialmente, ad un elemento tubolare nel .quale è internamente una madrevite 78 coniugata alla filettatura 58 del cannotto; per brevità, nel seguito di questa descrizione e nelle successive rivendicazioni, tale elemento tubolare verrà chiamato semplicemente madrevite. La valvola 1 è anche dotata di un volantino 80 per la sua messa in rotazione manuale, il quale è solidale con la madrevite 78. Quest’ultima è inoltre munita, dalla parte opposta al volantino, di una guarnizione 85 anulare la quale è idonea a scorrere sulla superficie esterna del cannotto come meglio risulterà dal seguito.

Il comando manuale della valvola appena descritta avviene secondo quanto segue.

Facendo ruotare il volantino 80 e quindi anche la madrevite 78 ad esso solidale, la coppia elicoidale da questa formata insieme alla filettatura 58 trasforma la rotazione del volantino in una traslazione della madrevite in conseguenza della quale, lo stelo 60 trasla assialmente lungo il cannotto 57; si osservi che in conseguenza del tipo di collegamento attuato dalla spina 70, lo stelo ruota insieme alla madrevite e quindi anche con il volantino ma è evidente che cambiando il tipo di collegamento, questo potrebbe non avvenire.

L’elemento compressore 63 agisce quindi sulla membrana 40 deformandola e consentendo l’otturazione o la liberazione della sede 33 in funzione della direzione di traslazione dello stelo, per regolare l’intercettazione del fluido che attraversa la valvola secondo le modalità consuete della tecnica nota.

In questa fase l’abbassamento o innalzamento della madrevite 18, copre o scopre la scala graduata 59 che è sull’esterno del cannotto, consentendo quindi il rilevamento immediato da parte dell'utilizzatore del grado di chiusura o apertura della valvola; si osservi che la colorazione di cui si è detto nell’esempio è prevista per favorire una miglior lettura della scala e per consentire di avere una visualizzazione qualitativa di sempLice riscontro dello stato di funzionamento della valvola. Infatti, utilizzando una colorazione abbastanza intensa, eventualmente fosforescente o fluorescente,è possibile per un osservatore avere una indicazione approssimata ma immediata dell’apertura o chiusura della valvola, semplicemente valutando l’ampiezza della fascia colorata scoperta dalla madrevite.

Ulteriormente, nell’esempio di valvola sopra riportato, quando la madrevite 78 è completamente avvitata per chiudere la valvola e quindi lo stelo è abbassato, essa si porta nella posizione indicata con linea tratteggiata in fig. 2, vale a dire in contatto con il coperchio, il quale costituisce quindi arresto di fine corsa inferiore per il compressore; ciò consente di evitare un eccessivo avvitamento della madrevite che potrebbe causare pericolose sollecitazioni sullevarie parti della valvola.

Analogamente, per quanto concerne il fine corsa superiore dell’elemento compressore si osservi come la forma combinata del coperchio e del cannotto (vedi fig. 2), permette di arrestare la traslazione ascendente di tale elemento con la massima semplicità.

. Nel caso in cui dal funzionamento manuale si voglia passare al comando con servomotore, l’adattamento della valvola fin qui descritta è di immediata esecuzione sia nel caso di servomotori rotativi come potrebbero essere i motori elettrici, sia nel caso di servomotori pneumatici o idraulici per il comando liiieare alternato dello stelo.

Infatti sfilando la spina 70 si libera lo stelo 60 dalla madrevite 78 la quale può quindi venire svitata normalmente e rimossa insieme al volantino.

La filettatura 58 si rende quindi disponibile per potervi montare un qualsiasi servomotore, da collegare allo stelo 60 mediante la spina 70 oppure con un’altra soluzione equivalente.

Non è poida escludere che lo stelo 60 possa venire azionato in maniera analoga a quanto visto per il funzionamento mediante volantino della valvola,nel caso di un servomotore che trasmetta un movimento rotatorio. Sarebbe infatti sufficiente avere una madrevite del tutto analoga funzionalmente a quella vista in precedenza, la quale possa venire azionata mediante un motore elettrico o altro montato sulla valvola.

In questo caso l’unica difficoltà da superare sarebbe in pratica quella di prevedere degli opportunimezzi di trasmissione del moto rotatorio alla madrevite, capaci di seguirne gli spostamenti assiali a seguito del suo avvitamento o svitamento. Nel caso invece di utilizzo di un servomotore che trasmetta allo stelo un-movimento lineare alternato, esso può venire montato utilizzando la filettatura 58 e collegandolo allo stelo con la spina 70 o in altro modo. Infatti si osservi come in questo caso grazie alle superfici lisce accoppiate dello stelo e del cannotto, non vi è bisogno di alcun adattamento o sostituzione del coperchio 5 con il cannotto 57 o di altre parti della valvola, in considerazione del fatto che lo stelo può scorrere assialmente secondo i movimenti impartiti dal servomotore.

A questo proposito, è solo il caso di segnalare che per ottenere l’avanzamento lineare alternato potrebbe essere impiegato, invece di un servomotore pneumatico o idraulico anche un comando a leva manuale.

Si osservi inoltre come lo stelo avente superficie liscia coniugata a quella del cannotto, conferisce all’invenzione un ulteriore notevole vantaggio rispetto alle valvole note prese in considerazione precedentemente:l’applicazione dianelli di tenuta che, ovviamente, con uno stelo filettato non avrebbero modo di sussistere; tali anelli costituiscono infatti una protezione per la valvola contro le eventuali fuoriuscite di fluido causate dalla rottura o dal deterioramento della membrana e rendono la valvola particolarmente sicura anche nel caso di applicazioni critiche. Infatti scegliendo opportunamente il tipo di anello di tenuta è possibile garantire una sicurezza contro il trafilamento di fluidi dalle caratteristiche (natura, concentrazione, etc.) e/o condizioni di esercizio (pressione, temperatura, etc.) particolari. --- Per ciò che riguarda tale tenuta, non è da escludere come essa possa venire ottenuta realizzando il o i ribassamenti anulari sulla superficie interna del cannottOjdove andare a posizionare gli anelli relativi, lasciando quindi lo stelo completamente liscio.. ' A questo proposito è utile anche far notare come nello stato dell’arte delle valvole a stelo filettato,vengono talvolta usati anelli di tenuta applicati su porzioni lisce di estremità dello stelo alle quali corrispondono, ovviamente, tratti lisci della parete interna dei cannotti.Ciò comporta come logica conseguenza il fatto che tali porzioni e tratti debbano avere una estensione longitudinale pari almeno alla corsa dello’stelo, cioè in pratica alla porzione filettata di questo; per questa ragione quindi, le valvole conosciute con anelli di tenuta hanno steli di lunghezza notevolmente maggiore rispetto a quelli semplicemente filettati e privi di anelli di tenuta,con un notevole aumento degli ingombri in gioco.

Ulteriormente è da far rilevare come le superfici coniugate dello stelo e del cannotto permettono lo scorrimento guidato del primo senza rischi per un suo impuntamento ed evitando di trasmettere allo stesso sollecitazioni di flessione dannose.

E’ anche da segnalare come grazié alla presenza della guarnizione anulare 85, l’accoppiamento filettatura-madrevite risulta assolutamente protetto contro gli agenti esterni e quindi affidabile nel-funzionamento; si pensi infatti che queste valvole possono venire impiegate in impianti petrolchimici o di altro genere, esposti a condizioni ambientali particolarmente gravose. Non è poi da escludere che la guarnizione suddetta possa assolvere anche a funzioni di elemento di tenuta aggiuntivo, oltre agli anelli 62 sullo stelo.

-Naturalmente non sono da escludere varianti rispetto a quanto illustrato nell’esempio proposto pocanzi.

A titolo indicativo, si può facilmente notare che il collegamento rimovibile tra la madrevite e lo stelo che nell’esempio viene attuato per mezzo della spina, può essere ottenuto diversamente: come possibile alternativa si potrebbe pensare di calettare direttamente il volantino sullo stelo, ovviamente mantenendo sempre il primo solidale con la madrevite. Sempre su questo argomento è appena il caso di segnalare come:non è necessario che il tipo di collegamento della madrevite 78 allo stelo 60 trasmetta anche una rotazione al secondo, essendo sufficiente solo che lo stelo trasli assialmente a seguito dell’avvitamento o svitamento della prima sulla filettatura.; in altre parole, potrebbe anche essere che lo stelo 60 venga girevolmente accoppiato al volantino 80, per esempio con una boccola, il quale comunque dovrebbe essere solidale in rotazione con la madrevite per trasmettere allo stelo le sue traslazioni assiali conseguenti agli avvitamentio svitamenti della madrevite. In aggiunta,potrebbe anche essere previsto che lo stelo sia passante attraverso il volantino oltre il quale si estenda per una porzione longitudinale,evitando la presenza della spina sotto il volantino.

Si pensi ad esempio al caso in cui (vedi fig.3) la pozione passante sia filettata con diametro minore rispetto al tratto di stelo-compreso tra le estremità 60a e 60b; il volantino può venire appoggiato all’estremità 60b dello stelo e fissato a quest’ultimo mediante un semplice dado impegnato nella filettatura cella porzione sporgente.

Ad ogni buon conto si tenga presente come in taluni casi particolari quali potrebbero essere le applicazioni di valvole secondo il trovato a fluidi con pressioni non elevate (es. reti di distribuzione di acqua potabile), si potrebbe pensaré anche di fare a meno del volantino; la madrevite 78 potrebbe infatti essere messa in rotazione direttamente stringendola con la mano oppure con una pinza o altro simile attrezzo. Non è quindi da escludere che la madrevite venga per questo scopo dotata di godronatura o di una forma ad impugnatura anatomica oppure di facce opposte parallele atte a venire usate con una chiave esagonale o una pinza.

Infine, anche i mezzi 59 indicatori dello stato di funzionamento della valvola potrebbero essere cambiati o integrati rispetto alla semplice scala graduata;non è infatti da escludere ad-esempio, l’impiego di altri sistemi per la indicazione di fine corsa della madrevite e del compressore, sempre con lo scopo di evitare 1’applicazione di eccessive sollecitazioni sulla membrana o altre parti della valvola.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola a membrana la quale comprende un corpo (3) di valvola in cui è definito un percorso (31,32)di fluido dove è individuata una aede (33) di intercettazione, un coperchio (5) rimovibilmente fissato a tale corpo e dotato di un cannotto (57) esiteso sostanzialmente perpendicolare alla sede,uno stelo (60) passante all’interno del cannotto e collegato ad un elemento compressore (63)--attivo sulla membrana da e verso detta sede, caratteriz.zata dal fatto che lo stelo è guidato assialmente in modo scorrevole dal cannotto il quale è dotato all’esterno di una filettatura (58) atta ad impegnarsi con una madrevite (78) solidale con lo stelo in senso assiale a quest’ultimo, così da ottenere lo scorrili,ento dello stelo nel cannotto a seguito dell’avvitamento o svitamento della madrevite sulla filettatura.
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la superficie esterna dello stelo (60) e quella interna del cannotto (57) sono sostanzialmente lisce e coniugate tra loro.
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che lo stelo (60) è dotato sulla sua superficie esterna di almeno un ribassamento anulare (61) atto a costituire sede di alloggiamento per un anello (62) di tenuta.
4. 4. Valvola secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che il cannotto (57) è dotato esternamente, nella parte senza filettatura (58), di mezzi (59) indicatori della posizione operativa della valvola.
5. 5. -Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la madrevite (78) è dotata di una guarnizione anulare (85) interposta tra essa ed il cannotto (57) in corrispondenza della parte di questo senza filettatura (58).
6. 6. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che detta madrevite (78) è dotata di un volantino (80) ed è collegata ad una estremità (60b) dello- stelo (60) fuoriuscente dal cannotto (57), mediante una spina (70) rimovibile estesa trasversalmente ad essa ed allo stelo.
7. 7. Valvola secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata da ciò che il coperchio (5) è sostanzialmente cupoliforme,ed alloggia alproprio interno l’elemento compressore (63) per il quale costituisce arresto di fine corsa alle traslazioni in allontanamento dalla membrana (40).
8. 8. Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il cannotto (57) è dotato sulla sua superficie interna di almeno un ribassamento anulare (61) atto a costituire sede di alloggiamento per un anello (62) di tenuta.
9. 9. Valvola a membrana la quale comprende un corpo (3) di valvola in cui è definito un percorso (31,32,) di fluido dove è individuata una sede (33) di intercettazione, un coperchio (5) rimovibilmente fissato a tale corpo e dotato di un cannotto (57) esteso sostanzialmente perpendicolare alla sede, uno stelo (60) passante all’interno del cannotto e collegato ad un elemento compressore (63) attivo sulla membrana da e verso detta sede, caratterizzata dal fatto che lo stelo è guidato assialmente in modo scorrevole dal cannotto il quale è dotato all’esterno di una filettatura (58) atta al montaggio di mezzi per il comando motorizzato o manuale dello stelo.