ITMI971275A1 - Disposizine di fissaggio di elementi didi tenuta in apparecchiature di intercettazione di fluidi e loro metodo di realizzazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale

La presente invenzione si riferisce ad una disposizione di fissaggio di elementi di tenuta in apparecchiature di intercettazione di fluidi e al loro metodo di realizzazione.

E' noto in apparecchiature di intercettazione di fluidi, quali ad esempio valvole a sfera di grosse dimensioni per tubazioni, disporre tra la sede e l'elemento otturatore, un elemento di tenuta ad inserto non metallico. Questo elemento di tenuta ad inserto non metallico, in generale, è di tipo deformabile ed è proprio grazie alla sua natura deformabile che dovrebbe facilitare la realizzazione della tenuta desiderata e richiesta.

E' evidente che per realizzare un tale elemento di tenuta ad inserto non metallico si deve tenere in debito conto quale debba essere la sua collocazione finale. Infatti, un elemento ad .inserto siffatto deve essere realizzato in funzione di un certo numero di parametri, quali la pressione che deve contenere per realizzare la tenuta, la temperatura di esercizio, il tipo di fluido e la sua aggressività chimica, ecc. In vista di tutte queste problematiche, anche differenziate l'una dall'altra, l'elemento ad inserto può essere realizzato in resina termoplastica, quale PTFE, nylon, o simile, oppure in un materiale elastomerico, quale nitrile, viton, o simile.

Naturalmente, oltre alla natura del materiale, l'elemento ad inserto deve potere essere collocato in una opportuna sede in modo da svolgere completamente la sua funzione di tenuta.

Un importante fattore è la collocazione dell'elemento ad inserto nella sua sede, in particolare ad esempio se la sede è metallica ed è realizzata in un anello posizionato entro il corpo della valvola. In questo caso, la sede vera e propria è del tipo a cava, e quindi si deve tenere conto che il fluido non può avere la possibilità di infiltrarsi tra l'elemento ad inserto, di natura plastica o simile, e la cava ricavata nella sede anulare metallica, e non deve essere tale da determinarne un posizionamento instabile.

A tale proposito, si deve tenere conto che il fluido, qualora si infiltri entro la cava sino alla parte retrostante l'elemento ad inserto, lo spinge verso l'esterno della cava medesima. Fino a che l'elemento ad inserto è mantenuto in contatto con l'otturatore a sfera o di altra forma, l'elemento ad inserto resta entro la cava. Quando invece la valvola viene aperta, tramite rotazione del relativo otturatore, l'elemento ad inserto, essendo ancora sollecitato posteriormente dalla pressione del fluido, facilmente viene determinato ad essere espulso dalla cava o comunque dalla sua sede.

Inoltre, vi è pur sempre da considerare che, anche quando l'elemento ad inserto è trattenuto nella sua sede o cava dalla presenza dell'elemento otturatore, vi è pur sempre una certa fuga di fluido.

Infatti il fluido può passare posteriormente all'elemento ad inserto dalla zona di alta pressione, ad esempio nella tubazione, ad una zona di bassa pressione all'interno della specifica apparecchiatura di intercettazione di fluidi, come ad esempio l'interno di una valvola con otturatore a sfera per tubazioni .

Il fatto che l'inserto sia espulso anche solo parzialmente dalla cava in cui è stato collocato, determina inoltre la possibilità di un suo danneggiamènto per interferenza con l'otturatore, se non altro alla fine della sua rotazione di apertura.

Per risolvere anche questo problema tecnico che porta alla rottura, anche solo parziale dell'elemento ad inserto di tenuta, sono state proposte varie soluzioni nell'attuale stato della tecnica.

Una prima soluzione intrapresa è stata quella di cercare di montare l'elemento ad inserto con una certa interferenza entro la apposita cava a questo scopo predestinata. Questo tipo di scelta non è particolarmente vantaggioso a causa della basse caratteristiche meccaniche (carico di schiacciamento, modulo elastico, ecc.) dei materiali dell'elemento ad inserto. Tali caratteristiche limitano in modo considerevole le pressioni di contatto tra l'elemento ad inserto e le pareti interne della cava ricavata nell'anello posizionato entro il corpo della valvola.

La naturale conseguenza è che, il basso coefficiente di attrito sui due materiali dell'anello metallico e dell'elemento ad inserto essenzialmente plastico, non impedisce la fuoriuscita con espulsione dell'elemento ad inserto in caso entri fluido in pressione sul fondo della cava.

Una seconda soluzione, anche in vista di questa carenza di bloccaggio, è quella di realizzare più risalti, gole od incavature sulle pareti della cava, indicate nel seguito come "variazioni superficiali", in modo da rendere più efficace il bloccaggio dell'elemento ad inserto.

Anche tramite questa particolare disposizione, si ottiene un miglioramento modesto. Questo scarso risultato deriva dalla elevata elasticità del materiale polimerico e dalla difficoltà di realizzare tali variazioni superficiali nelle pareti della cava. E tale difficoltà si evidenzia ed aumenta soprattutto in presenza di apparecchiature di intercettazione di grandi dimensioni. Inoltre, al momento della collocazione dell'elemento ad inserto entro queste sedi devono essere esercitate forze elevate e tali da deformare l'elemento ad inserto plasticamente nelle variazioni superficiali delle pareti realizzate nella cava. Il tutto con l'uso di una apparecchiatura non indifferente dal punto di vista della potenza, costosa e con un risultato ottenibile certamente poco sicuro .

Per determinare una maggiore sicurezza di stabile posizionamento, è necessario praticare "variazioni superficiali" più rimarcate, quali gole sagomate e profonde, entro le quali determinare l'elemento ad inserto. Per potere fare ciò si deve prevedere una deformazione dell'elemento ad inserto, ad esempio a caldo. Comunque, anche questa soluzione presenta non poche problematiche, soprattutto se correlata ad apparecchiature di intercettazione di grandi dimensioni. Si hanno infatti forti differenze di dilatazione termica fra il materiale dell'elemento ad inserto e quello della sede per esso.

Quale altro problema connesso con questa tipologia di soluzione, si deve considerare anche il controllo della temperatura alla quale avviene una accettabile deformazione. Questa temperatura non deve superare la temperatura alla quale il materiale che costituisce l'elemento ad inserto, ad esempio un materiale polimerico, perde irrimediabilmente le sue caratteristiche, quali resistenza, elasticità, ecc., che sono necessarie per una buona funzionalità della apparecchiatura di intercettazione.

Infine, si può considerare anche come praticata una soluzione meccanica più convenzionale che funziona tramite contenimento meccanico.

Questa soluzione prevede una incavatura che è praticata nell'elemento ad anello il quale a sua volta è ricavato in due pezzi od in due metà.

E' questa una soluzione estremamente valida che però comporta un aggravio dei costi sia di fabbricazione che di montaggio che alle volte non è industrialmente sopportabile.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di individuare e realizzare una disposizione di fissaggio di elementi di tenuta in apparecchiature di intercettazione di fluidi che risolva i vari problemi tecnici in precedenza esposti, pur mantenendo una grande semplicità costruttiva ed un costo contenuto.

Ulteriore scopo è quello di individuare un metodo di realizzazione di una disposizione di fissaggio di elementi di tenuta in apparecchiature di intercettazione di fluidi che sia valido e semplice da attuare, anch/esso con un impianto non particolarmente complesso e di rapido azionamento.

Questi scopi secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando una disposizione di fissaggio di elementi di tenuta in apparecchiature di intercettazione di fluidi, dette apparecchiature di intercettazione di fluidi essendo costituite da un corpo esterno di contenimento entro cui è collocato un elemento<' >otturatore, spostabile tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura dell'apparecchiatura, detto elemento otturatore collaborando con una o più sedi e prevedendo organi di.tenuta rispetto a detto corpo di contenimento ed a detto elemento otturatore, un primo organo di tenuta essendo realizzato da un elemento ad inserto collocabile in una sede incavata realizzata in una rispettiva di dette sedi, caratterizzata dal fatto che tra detto elemento ad inserto e detta sede incavata è disposto un materiale che indurisce e realizza il bloccaggio reciproco stabile tra dette parti .

Ulteriormente, secondo la presente invenzione, si prevede un metodo di realizzazione di una disposizione di fissaggio, quale quella in precedenza indicata, in cui in una apparecchiatura di intercettazione di fluidi che è costituita da un corpo esterno di contenimento entro cui è collocato un elemento otturatore che collabora con una o più sedi e prevede organi di tenuta rispetto ad almeno un elemento otturatore, un primo organo di tenuta essendo realizzato da un elemento ad inserto collocabile in una sede incavata realizzata in una rispettiva di dette sedi, caratterizzato dal fatto di prevedere una operazione di inserimento, tra detto elemento ad inserto e detta sede incavata, di un materiale che indurisce e realizza il bloccaggio reciproco, stabile tra dette parti.

Le caratteristiche ed i vantaggi di una disposizione di fissaggio di elementi di tenuta in apparecchiature di intercettazione di fluidi e del loro metodo di realizzazione secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:

la figura 1 è una vista, parzialmente in sezione, di una valvola a sfera di grosse dimensioni per tubazioni in posizione chiusa e con l'elemento di tenuta ricavato secondo la presente invenzione,

la figura 2 è una vista ingrandita di un particolare in sezione dell'elemento di tenuta ricavato secondo la presente invenzione di figura 1, la figura 3 è una vista ingrandita simile a quella di figura 2, che mostra in una ulteriore alternativa realizzazione il particolare in sezione dell'elemento di tenuta ricavato secondo la presente invenzione,

la figura 4 è una vista schematica in sezione di un metodo di posizionamento dell'elemento di tenuta dell'invenzione entro un inserto.

Nel seguito viene mostrata una disposizione di fissaggio secondo la presente invenzione di elementi di tenuta in generiche apparecchiature di intercettazione di fluidi, in particolare, a titolo di esempio, la disposizione all'interno di una valvola a sfera di grosse dimensioni per una tubazione .

La figura 1 mostra esemplificativamente una valvola a sfera 10 comprendente un corpo esterno di contenimento 11 entro il quale viene collocato un otturatore a sfera 12, ruotabile tramite un'asta di comando 13. La valvola a sfera 10 viene operativamente collegata ad una tubazione di entrata, indicabile schematicamente in 14, e ad una tubazione di uscita, indicabile schematicamente in 15.

Come visibile, l'otturatore a sfera 12, spostabile tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura della valvola a sfera, viene collocato a collaborare entro una coppia di sedi ad anello 16, posizionate da parti opposte verso la tubazioni di entrata 14 e rispettivamente la tubazione di uscita 15. Le sedi ad. anello 16 vengono ad esempio ricavate in materiale metallico.

Le sedi ad anello 16 sono variamente sagomate in modo da adattarsi al particolare posizionamento e, come meglio visibile in figura 2, prevedono organi di tenuta appositi.

Sono infatti previsti in primo luogo organi di tenuta, quali guarnizioni ad anello ad 0 (O-ring) 17, tra il corpo esterno 11 o la tubazione di entrata 14 o di uscita 15 atti a garantire da trafilamenti o perdite tra le parti medesime.

In secondo luogo, sono previsti ulteriori organi di tenuta, usualmente denominati elementi ad inserto 18, che si collocano tra le sedi ad anello 16 e l'elemento otturatore a sfera 12. Questi elementi di tenuta ad inserto non meccanico sono realizzati in differenti materiale al fine di tenere conto dei vari parametri di lavoro della valvola od apparecchiatura di intercettazione.

L'elemento ad inserto 18 può allora essere realizzato in resina termoplastica, quale PTFE, nylon, o simile, oppure in un materiale elastomerico, quale nitrile, viton, o simile, o comunque in qualunque altro materiale vantaggioso.

L'elemento ad inserto 18 viene collocato in una opportuna sede incavata 19, ad esempio in questo caso ricavata con. forma circonferenziale entro la sede ad anello 16 ed affacciata a parte dell'elemento otturatore a sfera 12.

La sede incavata 19 viene ricavata secondo una direzione essenzialmente parallela a quella di un asse 20 longitudinale alla valvola a sfera 10.

Secondo la presente invenzione, in questa sede incavata 19 è inoltre realizzata una ulteriore seconda incavatura 21 che è collocata in una porzione intermedia di una parete laterale 22 della sede incavata 19. Questa ulteriore seconda incavatura 21 si estende anch'essa secondo una direzione circonferenziale entro la sede ad anello 16.

Ulteriormente, secondo l'invenzione, si deve rilevare, oltre all'ulteriore seconda incavatura 21, che è collocata in una porzione intermedia di una parete laterale 22 della sede incavata 19, anche una terza incavatura 23 praticata nell'elemento ad inserto 18 in una sua parete esterna laterale 24.

La seconda e la terza incavatura 21 e 23 devono essere praticate sulla rispettiva parete laterale interna 22 della sede incavata 19 e sulla rispettiva parete laterale esterna 24 dell'elemento ad inserto 18 in modo tale che vengano ad affacciarsi quando l'elemento ad inserto 18 è completamente alloggiato entro la sede incavata 19.

Questo posizionamento affacciato della seconda incavatura 21 e della terza incavatura 23 individuano una camera anulare entro la quale viene introdotto od iniettato un materiale che si indurisce e realizza il bloccaggio reciproco tra le parti. La camera anulare circonferenziale presenta in questo caso una sezione a forma quadrangolare, ma può comunque avere una forma qualsivoglia.

Ad esempio, quale materiale che realizza il bloccaggio tra le parti, collocabile in tale camera, può usarsi una resina liquida indurente a freddo od alternativamente a caldo, oppure una resina che aumenta il proprio volume specifico durante l'indurimento. Questo consente che sia impedita ogni infiltrazione di fluido in pressione, data l'elevata pressione specifica che svolge tale resina sulle pareti della sede entro cui è inserita. In ogni caso deve usarsi una resina che per sua caratteristiche tecniche sia la più indicata,anche in funzione della destinazione finale a cui è indirizzata l'apparecchiatura di intercettazione di fluido in produzione. Ad esempio dovrà essere tale da poter sopportare la pressione che deve contenere nella apparecchiatura per realizzare la tenuta, la temperatura di esercizio, il particolare tipo di fluido e la sua eventuale aggressività chimica, ed eventuali altre caratteristiche presenti. Quale ulteriore esempio di materiale che realizza il bloccaggio tra le parti, si potrebbe addirittura pensare ^all'uso di un metallo fluido, che viene inserito per colaggio o simile ed indurendo blocca tra loro le parti.

Tramite la introduzione e lo stabile posizionamento del materiale che si indurisce nella camera anulare individuata dalla seconda incavatura 21 e dalla terza incavatura 23 si viene a creare un bloccaggio definibile "a chiavetta" assolutamente stabile e saldo. Questo anche grazie alle caratteristiche del materiale che indurisce inserito tra le parti portate in contatto operativo tra loro.

In ogni caso, qualora accidentalmente il fluido in pressione dovesse eccezionalmente superare lo sbarramento della cosiddetta "chiavetta" raggiungendo il fondo/ della sede incavata, non potrà, in fase di apertura della valvola, ovvero rotazione dell'elemento otturatore, espellere l'elemento ad inserto. Infatti lo stesso è saldamente e stabilmente trattenuto nella sua sede incavata dalla "chiavetta" di apposito,materiale, opportunamente dimensionata.

-Alternativamente alla raffigurazione ed alla realizzazione esemplificativa mostrata nelle figure 1 e 2, possono anche prevedersi altre soluzioni che usano lo .stesso principio che governa la presente invenzione.

Ad esempio, la figura 3 mostra, tramite una vista ingrandita del solo particolare, simile a quella di figura 2, una ulteriore alternativa realizzazione dell'elemento di tenuta ricavato secondo la presente invenzione.

Si rileva infatti che in figura 3, oltre alla previsione di un elemento a chiavetta 25, costituito dal materiale che si indurisce e realizza il bloccaggio, posizionato tra le pareti affacciate 24 e 22 dell'elemento ad inserto 18 e rispettivamente della sede incavata 19, può essere previsto un ulteriore elemento a chiavetta 25', che collabora ad un maggiore e più sicuro bloccaggio tra le parti.

In questo caso si utilizzano i medesimi numeri di riferimento in precedenza indicati per gli elementi relativi alla disposizione di fissaggio di figura 2, seguiti dall'indice ' .

Si rileva allora che nella sede incavata 19 viene ulteriormente realizzata una quarta incavatura 21', che è collocata in una porzione intermedia di una parete laterale 22' della sede incavata 19 medesima. Anche in questo caso, questa quarta incavatura 21' si estende entro la sede ad anello 16 secondo una direzione essenzialmente circonferenziale per l'intera sede ad anello 16.

Come in precedenza, secondo l'invenzione, è anche presente, oltre alla quarta incavatura 21', posizionata nella porzione intermedia della parete laterale 22' anche una quinta incavatura 23'. Questa quinta incavatura 23' viene realizzata nell'elemento ad inserto 18 medesimo in una sua parete esterna laterale 24 ’ , opposta alla parete 24.

La quarta e la quinta incavatura 21* e 23’ sono realizzate anch'esse in modo tale che vengano ad affacciarsi tra loro quando l'elemento ad inserto 18 è completamente alloggiato entro la sede incavata 19 della sede ad anello 16.

Con un posizionamento affacciato siffatto si viene a costituire una seconda camera anulare entro la quale viene introdotto od iniettato un materiale che si indurisce e realizza il bloccaggio reciproco tra le parti, che individua un elemento a chiavetta 25’, in tutto simile al materiale usato per l'altra disposizione di fissaggio.

Come in precedenza detto, il materiale dell'elemento a chiavetta 25 o 25' può essere introdotto od iniettato.

Un primo procedimento per ottenere il posizionamento del materiale entro la sede incavata 19 potrebbe essere realizzato ad immersione. Allo scopo la sede ad anello 16 potrebbe essere riempita con il materiale sopra citato, dopo di che l'elemento ad inserto 18 viene introdotto nella sede incavata 19. Così facendo parte del materiale viene espulso e resta solo nella quantità atta ad occupare la camera anulare individuata dalle due incavature 21 e 23.

Questo materiale, ad esempio, come in precedenza detto, costituito da una resina liquida che si indurisce, una volta che l'elemento ad inserto 18 è completamente inserito e mantenuto per un certo tempo nella sede incavata 19, realizza un elemento a chiavetta 25 o 25'. In tal modo questo elemento a chiavetta 25 o 25' blocca stabilmente l'elemento ad inserto 18 nella posizione richiesta.

La figura 4 mostra in modo assolutamente schematico una disposizione di parti tramite le quali è possibile attuare un procedimento alternativo per ottenere il posizionamento del materiale entro la sede incavata 19.

A tale scopo nella sede ad anello 16 e nell'elemento ad inserto 18 possono prevedersi almeno una coppia di fori passanti 26, disposti diametralmente opposti tra loro.

Da un contenitore esterno 27, nel quale viene inserito il materiale sopra citato, tramite una tubazione 28, si provvede ad alimentare il materiale ad un foro 26 inferiore all'interno della camera anulare individuata dall'incavatura 21 e dall'incavatura 23 praticate rispettivamente nella sede incavata 19 e nell’elemento ad inserto 18.

Il materiale, fluendo dalla tubazione 28 entro la camera anulare, risale all'interno di quest'ultima riempiendola completamente, fino a fuoriuscire dal foro superiore 26.

A questo punto si è sicuri che il materiale abbia completamente riempito la camera anulare e si può arrestare l'alimentazione. Anche in questo caso, una volta che il materiale sarà rimasto all'interno della camera, si indurirà e bloccherà stabilmente l'elemento ad inserto 18 all'interno della sede incavata 19.

Questo secondo procedimento, così come schematicamente illustrato, viene realizzato per gravità. Non si deve comunque escludere che al posto del contenitore esterno 27 si possa disporre un dispositivo di iniezione in pressione del materiale all'interno della camera anulare.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Disposizione di fissaggio di elementi di tenuta in apparecchiature di intercettazione di fluidi, dette apparecchiature di intercettazione di fluidi essendo costituite da un corpo esterno di contenimento (11) entro cui è collocato un elemento otturatore (12), spostabile tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura dell'apparecchiatura, detto elemento otturatore (12) collaborando con una o più di sedi (16) e prevedendo organi di tenuta (17, 18) rispetto a detto corpo di contenimento (11) e a detto elemento otturatore (12), un primo organo di tenuta essendo realizzato da un elemento ad inserto (18) collocabile in una sede incavata (19) realizzata in una rispettiva di dette sedi (16), caratterizzata dal fatto che tra detto elemento ad inserto (18) e detta sede incavata (19) è disposto un materiale che indurisce e realizza il bloccaggio reciproco stabile tra dette parti.
2. 2. Disposizione di fissaggio secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che in ciascuno tra detto elemento ad inserto (18) e detta sede incavata (19) è realizzata almeno una incavatura (21, 23) entro cui è disposto detto materiale che indurisce e realizza il bloccaggio reciproco stabile tra dette parti, ove dette incavature (21, 23) sono affacciate tra loro in posizione di elemento ad inserto inserito in detta sede incavata.
3. 3. Disposizione di fissaggio secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto materiale che indurisce è costituito da una resina liquida.
4. 4. Disposizione di fissaggio secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta resina liquida è una resina indurente a freddo.
5. 5. Disposizione di fissaggio secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta resina liquida è una resina indurente a caldo.
6. 6. Disposizione di fissaggio secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta resina liquida è una resina che aumenta il proprio volume specifico durante l'indurimento.
7. 7.<' >Disposizione di fissaggio secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che dette incavature (21, 23), affacciate tra loro realizzano una camera anulare circonferenziale.
8. 8. Disposizione di fissaggio secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detta camera anulare circonferenziale presenta una sezione a forma quadrangolare.
9. 9. Metodo di realizzazione di una disposizione di fissaggio secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui in una apparecchiatura di intercettazione di fluidi che è costituita da un corpo esterno di contenimento (11) entro cui è collocato un elemento otturatore (12) che collabora con una o più sedi (16) e prevede organi di tenuta (17, 18) rispetto ad almeno un elemento otturatore (12), un primo organo di tenuta essendo realizzato da un elemento ad inserto (18) collocabile in una sede incavata (19) realizzata in una rispettiva di dette sedi (16), caratterizzato dal fatto di inserire tra detto elemento ad inserto (18) e detta sede incavata (19) un materiale che indurisce e realizza il bloccaggio reciproco stabile tra dette parti.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di riempire detta sede incavata (19) di detto materiale che indurisce e realizza il bloccaggio reciproco stabile tra dette parti ed inserire per immersione detto inserto in detta sede incavata riempita di detto materiale.
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di riempire detta sede incavata (19) di detto materiale che indurisce e realizza il bloccaggio reciproco stabile tra dette parti per gravità o sotto pressione, dopo avere posizionato detto inserto in detta sede incavata in modo da realizzare una camera anulare atta a contenere detto materiale.