ITPC950011A1 - Valvola perfezionata in particolare per apparecchiature destinate all'utilizzazione nel settore alimetare o farmaceutico. - Google Patents

Abstract

Si descrive una valvola perfezionata del tipo comprendente un corpo valvolare (10) con una sede a forma di segmento sferico in comunicazione da una parte con l'ingresso e dall'altra con l'uscita di detta valvola, e un otturatore (14) alloggiato in detta sede, atto a ruotare fra una posizione di apertura e una posizione di chiusura di detta valvola, in cui detto otturatore (14) è costituito da un segmento sferico delle stesse dimensioni di detta sede, detto segmento sferico essendo costituito da una sfera forata e tagliata in corrispondenza di due piani paralleli all'asse del foro e tangenti alla circonferenza del foro stesso in modo da ottenere un corpo (14) sagomato a C, con la superficie esterna di forma sferica avente le stesse dimensioni di detta sede nel corpo valvolare, detto otturatore potendo essere ruotato da una posizione in cui intercetta le aperture di detto corpo valvolare ad una posizione di apertura del passaggio della valvola.

Description

"VALVOLA PERFEZIONATA IN PARTICOLARE PER APPARECCHIATURE DESTINATE ALL'UTILIZZAZIONE NEL SETTORE ALIMENTARE O FARMACEUTICO",

La presente invenzione propone una valvola prevista per essere applicata su apparecchiature ed impianti destinati ai più svariati settori, in quanto permette il passaggio totale ad un’ampia gamma di prodotti anche con l’utilizzo di alte pressioni, evitando qualsiasi ristagno di prodotto e quindi l’inquinamento di sostanze immesse succe ssivamente .

La valvola secondo l’invenzione risulta perciò particolarmente adatta al settore alimentare e/o farmaceutico anche se, come detto, può essere validamente utilizzata per numerose applicazioni.

La valvola secondo l'invenzione comprende una sede sferica entro la quale ruota un corpo sostanzialmente costituito da una sfera forata e tagliata un corrispondenza di due lati, vale a dire un corpo sostanzialmente a forma di C con la parte esterna sferica che si adatta perfettamente alla sede entro cui ruota.

Con questa soluzione si ottiene una valvola in grado di resistere ad elevate pressioni e nella quale sono completamente evitati quegli "spazi morti" nei quali potrebbe ristagnare del prodotto con gli inconvenienti sopra accennati.

Le valvole attualmente utilizzate in apparecchiature destinate ai settori citati si possono sostanzialmente suddividere in due categorie: valvole del tipo a sfera e valvole a farfalla.

Le valvole a sfera comprendono un corpo nel quale è ricavata una sede sostanzialmente cilindrica con le estremità di testata sagomate a forma di settore sferico, entro la quale è disposto l'organo valvolare, sostanzialmente costituito da una sfera forata. Questa sfera viene fatta ruotare da una prima posizione, nella quale il foro della sfera è allineato e coassiale con il foro della sede, aprendo così completamente il passaggio, ad una posizione ruotata di 90° nella quale il corpo sferico va a chiudere il passaggio,

A titolo indicativo, una di queste valvole note è illustrata schematicamente, in sezione, in figura 1, ove con il numero 1 si indica il corpo della valvola e con il numero 2 l'organo valvolare, a forma di sfera forata.

Questo tipo di valvola è in grado di sopportare pressioni anche elevate, ma comporta l’inconveniente di una notevole quantità di prodotto che ristagna nella valvola, sia quando questa è in posizione di apertura che in posizione di chiusura.

Il prodotto tende infatti, durante le fasi di apertura e chiusura, a riempire lo spazio vuoto, indicato con 3 in figura 1 e compreso fra il corpo cilindrico 1 e l'otturatore sferico 2.

Tale prodotto in condizioni di valvola aperta rimane “isolato” da quello in transito nella valvola stessa e quindi soggetto a diverse condizioni ambientali.

Inoltre quando la valvola è chiusa una notevole quantità del prodotto rimane all’interno del foro 2, per cui se la valvola resta chiusa per parecchio tempo si possono verificare fenomeni di degradamento, fermentazione, o essiccazione.

Tale inconveniente è causa di inquinamento nella successiva di passaggio del prodotto.

Una parziale soluzione a questo inconveniente si è ottenuta con una valvola, illustrata in figura 2, nella quale è prevista, fra il corpo cilindrico 1 e l'otturatore sferico 2, una coppia di gusci indicati con il numero 4, internamente di forma sferica, i quali vanno a riempire lo spazio morto compreso fra otturatore e corpo della valvola, Questa soluzione comporta però un forte aumento dei costi, tale da rendere la valvola economicamente poco competitiva e non risolve comunque il problema del prodotto che ristagna alfintemo della sfera 2 quando la valvola viene chiusa.

La seconda tipologia di valvole note (a farfalla), un esemplare delle quali è schematicamente illustrato in figura 3, comprende un corpo sostanzialmente cilindrico 5 con una guarnizione perimetrale 6 in corrispondenza della quale è disposto un otturatore 7 sostanzialmente a forma di disco piano.

L'otturatore viene ruotato fra una posizione di massima apertura, nella quale si dispone allineato con l'asse del corpo 5, ad una posizione ruotata di 90° nella quale chiude il passaggio, facendo tenuta con il bordo contro la guarnizione perimetrale 6.

Questa soluzione non comporta ristagno di prodotto, ma presenta ugualmente diversi inconvenienti.

Innanzitutto, siccome la tenuta avviene fra il bordo dell'otturatore e la guarnizione circostante, la valvola non è in grado di assicurare una buona tenuta alle pressioni elevate, nel qual caso di rende indispensabile il ricorso alle valvole a sfera.

Le guarnizioni utilizzate per la valvole a farfalla, inoltre, devono tassativamente avere delle caratteristiche di elasticità tali da assicurare la tenuta nel tempo, e questa necessità limita in maniera rilevante i possibili materiali utilizzabili, caratteristiche .

Queste limitazioni non permettono la realizzazione di valvole a farfalla universali ed obbligano all’utilizzo di specifiche guarnizioni a seconda del tipo di prodotto con il quale vengono a contatto.

Cosi, ad esempio, il materiale che viene a contatto con il latte deve avere caratteristiche differenti rispetto al materiale che viene a contatto con l'alcool, ecc.

Infine il materiale, abbastanza deformabile, utilizzato per produrre la guarnizione 6 non sempre è in grado di resistere ai prodotti o alle condizioni di temperatura utilizzati per sterilizzare l'apparecchiatura, per cui si formano spesso nella guarnizione delle micro-crepe o rotture che possono compromettere la tenuta stessa. Durante la fase di apertura, l’otturatore 7 rimane al centro del flusso creando notevoli problemi quali turbolenze, riduzione di portata e possibile ostruzione totale o parziale del passaggio di sostanze collanti, filanti, fibrose, o granulose tipo triture.

Anche nel caso di valvole multivie esistono due alternative:

• i rubinetti a maschio che sfruttano per la tenuta l’accoppiamento di due sedi coniche in acciaio, ma che sono molto delicati, soggetti a grippaggio, vanno usati con basse pressioni e hanno un alto costo di realizzazione;

• le valvole a sfera a 3 vie che sfruttano le tenute a seggi delle valvole a sfera a 2 vie e permettono l uso con buone pressioni, ma presentano ristagni di sostanza e camere in cui la sostanza stessa viene isolata.

Per ovviare ai suddetti inconvenienti la presente invenzione propone una valvola costituita da un corpo con una sede sferica entro la quale ruota un otturatore sostanzialmente costituito da un settore di sfera forato, in particolare un otturatore costituito da un corpo a forma di C con la parte esterna sferica di forma complementare a quella della sede.

Con questa soluzione si evita qualsiasi spazio morto, in quanto la superficie della sede è complementare alla superficie dell'otturatore e, quando quest’ultimo è in posizione di chiusura, il prodotto all interno della valvola resta in comunicazione con quello all’interno del contenitore, evitando così qualsiasi tipo di alterazione del prodotto stesso.

La presente invenzione sarà ora descritta dettagliatamente, con riferimento alle figure allegate in cui:

• la figura 4 è una vista esplosa, in sezione, della valvola secondo l'invenzione;

• le figure 5 e 6 sono due sezioni della valvola secondo l'invenzione, rispettivamente in posizione di apertura e chiusura; • la figura 7 è la vista, in sezione, di una valvola a tre vie secondo Tinvenzione;

• la figura 8 è la sezione secondo un piano orizzontale della valvola di figura 7.

Con riferimento alla figura 4, la valvola comprende un corpo, indicato nel suo complesso con 10, sostanzialmente costituito da una coppia di manicotti 11, 11 provvisti di flange 12, 12' di collegamento e sagomati internamente in modo da definire altrettante calotte sferiche 13, 13'.

Serrando le flange 12, 12' l'una contro l'altra le calotte 13 e 13' determinano, all'interno del corpo 10, una sede sostanzialmente sferica entro la quale ruota un otturatore 14.

Quest’ultimo è costituito da un corpo sostanzialmente a forma di C, con la superficie esterna sferica delle stesse dimensioni delle calotte 13, 13'.

In questo modo l'otturatore 14 alloggia all’intemo del corpo 10 con la superficie esterna in contatto con la superficie interna delle calotte 13, 13'.

Al corpo 14 è solidale un perno 15 attraverso il quale si comanda la rotazione dell'otturatore e nel quale è ricavata una sede 16 per una guarnizione di tenuta.

Una sede 17, sempre per una guarnizione di tenuta, è ricavata anche nelle flange 12, 12', e le sedi 16 e 17 sono disposte in modo da risultare comunicanti quando la valvola è assemblata.

Conformemente con l'invenzione le guarnizioni di tenuta sono costituite da due o-ring 18 e 19, realizzati preferibilmente in pezzo unico e disposti su piani fra loro perpendicolari, in modo che la guarnizione 18 si inserisca nella sede 16 e la guarnizione 19 nella sede 17.

Questo sistema consente di assicurare una perfetta tenuta sia fra le flange 12 e 12', sia fra queste flange ed il perno 15.

La parte di fondo di una o entrambe le calotte 13, 13' è realizzata preferibilmente in materiale leggermente deformabile, ad esempio in Teflon o materiale analogo, per assicurare una perfetta tenuta con il corpo dell'otturatore 14.

A questo scopo nel manicotto 11 viene inserito un anello 20 in Teflon o simili, opportunamente sagomato in modo da costituire parte della superficie della calotta.

Come ulteriore garanzia di tenuta, viene ricavata nell’anello 20 una sede per un o-ring 2 1.

Infine, per evitare qualsiasi possibilità di infiltrazione l'intemo della calotta viene ricoperto con un sottile strato di materiale quale ad esempio Teflon o altro materiale spruzzato, per ottenere un completo e perfetto contatto fra le superfici della calotta e dell'otturatore 14, onde evitare ogni trafilamento di liquido fra il corpo della valvola e l'organo mobile.

La forma a C o a sfera forata e tagliata delTotturatore 14 garantisce un duplice vantaggio:

• in posizione di chiusura l’interno dell’otturatore è in comunicazione con il contenitore del prodotto e permette così lo scarico o il ricircolo di quest’ultimo;

• vengono garantite, grazie alla tenuta sferica, elevate caratteristiche di resistenza alla pressione.

Come apparirà chiaro dalla descrizione fornita, la soluzione descritta permette di evitare tutti gli inconvenienti delle valvole note in quanto da una parte si eliminano completamente gli “spazi morti” ove potrebbe ristagnare del liquido e, dall'altra, è in grado di resistere alle elevate pressioni, unendo perciò i vantaggi delle valvole a sfera e delle valvole a farfalla,

L’utilizzo del Teflon per le tenute la rende idonea all’intercettazione di una vasta gamma di prodotti, consentendo la sterilizzazione anche con getti di vapore.

Un ulteriore vantaggio offerto dall'invenzione si può' evidenziare nei casi di apertura parziale.

Grazie alla forma complementare dell'otturatore 14 e del corpo 10 si ottiene, in ogni posizione parziale di apertura, una canalizzazione armonica e progressiva del flusso di sostanza nella direzione di scorrimento.

Questo fa sì che non vengano provocati, durante il passaggio del prodotto, vortici o rimescolamenti spesso dannosi ed impossibili da evitare con valvole a farfalla e a sfera.

L'armonicità del flusso conferisce in aggiunta una caratteristica autopulente in quanto il prodotto anche nelle fasi intermedie fra apertura e chiusura agisce, nel suo scorrimento, pressoché uniformemente su ogni parte interna della valvola.

La mancanza di punti di ristagno del flusso durante la fase parziale di apertura permette l’utilizzo prolungato della valvola in una posizione intermedia fissa, riducendo notevolmente le situazioni di sedimenti o erosioni caratteristiche delle valvole in commercio citate.

Lo stesso tipo di soluzione consente anche di realizzare valvole multivie, garantendo le caratteristiche di base sopra citate.

Così in fig. 7 è illustrata una valvola a tre vie in cui all'interno di un corpo pieno 31 è ricavata una sede sferica 32 perfettamente speculare all'otturatore sferico 33.

L'otturatore sferico 33 è sostanzialmente formato da una sfera forata e tagliata da una parte su due piani coassiali e tangenti al foro e da un perno solidale con la sfera stessa.

Nel corpo sono ricavate tre uscite perpendicolari in cui sono inserite le testate 34 aventi delle tenute in Teflon semisferiche 35 tali che a valvola assemblata si vanno ad adattare perfettamente alla sede sferica 32 e all’otturatore sferico 33.

La parte superiore del corpo 31 risulta tagliata su un piano parallelo ad un lato del corpo stesso così da ricavare, intersecandosi con la sede sferica 32, un foro tale da permettere il passaggio dell'otturatore 33.

Una volta inserito nella sede sferica 32, l'otturatore 33 viene tenuto in sede da una testata 36 in cui e’ ricavato il settore sferico mancante per ottenere, a valvola assemblata, una sede sferica completa perfettamente complementare all'otturatore 33 all'interno del corpo.

Nella testata 36 si trova una bussola di guida in cui può ruotare il perno dell'otturatore 33 e su cui fanno tenuta gli o-ring del perno stesso.

La sede sferica del corpo 3 1 e la semisferica della testata 36 sono spruzzate di una sostanza (Teflon) che permette il perfetto accoppiamento fra l otturatore e la sua sede.

Un esperto del ramo potrà poi prevedere numerose modifiche e varianti, che dovranno però ritenersi tutte comprese neH'ambito del presente trovato.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Valvola perfezionata del tipo comprendente un corpo valvolare (10) con una sede a forma di segmento sferico in comunicazione da una parte con l’ingresso e dall’altra con l’uscita di detta valvola, e un otturatore (14) alloggiato in detta sede, atto a ruotare fra una posizione di apertura e una posizione di chiusura di detta valvola, caratterizzata dal fatto che detto otturatore (14) è costituito da un segmento sferico delle stesse dimensioni di detta sede, detto segmento sferico essendo costituito da una sfera forata e tagliata in corrispondenza di due piani paralleli all’asse del foro e tangenti alla circonferenza del foro stesso.
2. 2) Valvola perfezionata secondo la rivendicazione 1, in cui detto otturatore è costituito da un corpo (14) sagomato a C, con la superficie esterna di forma sferica avente le stesse dimensioni di detta sede nel corpo valvolare, detto otturatore potendo essere ruotato da una posizione in cui intercetta le aperture di detto corpo valvolare ad una posizione di apertura del passaggio della valvola.
3. 3) Valvola perfezionata secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui detto corpo valvolare (10) è costituito da una coppia di calotte sferiche (13, 13*) provviste ciascuna di una flangia (12, 12*) di unione, caratterizzata dal fatto che il fondo (20) di almeno una di dette calotte (13, 13’) è realizzato in materiale plastico.
4. 4) Valvola perfezionata secondo la rivendicazione 3, in cui detto materiale plastico è Teflon.
5. 5) Valvola perfezionata secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l’intemo di detta sede del corpo valvolare è ricoperto con uno strato in Teflon spruzzato.
6. 6) Valvola perfezionata secondo ciascuna delle rivendicazioni precedenti, in cui detto otturatore (14) è provvisto di un perno (15) sporgente dal corpo valvolare (10) per comandarne razionamento, caratterizzato dal fatti di prevedere in dette flange (12, 12*) e in detto perno (15), scanalature (17, 16) atte ad accogliere una guarnizione di tenuta, dette scanalature essendo comunicanti, essendo prevista una guarnizione costituita da due o-ring (18, 19) atti ad inserirsi uno nella scanalatura delle flange (12, 12’) e l’altro nella scanalature del perno (15), detti o-ring essendo saldati o ricavati in pezzo unico.
7. 7) Valvola perfezionata multivie, secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzata dal fatto di prevedere, nel corpo valvolare (31), una pluralità di aperture facenti capo a detta sede (32) di detto otturatore (33), detto otturatore (33)potendo essere ruotato fra una pluralità di posizioni in ciascuna delle quali mette in comunicazione fra di loro una coppia di aperture contigue.
8. 8) Valvola perfezionata multivie secondo la rivendicazione 7, in cui in detto corpo (31) sono ricavate tre uscite perpendicolari nelle quali sono inserite testate (34) aventi delle tenute semisferiche (35) in materiale plastico che a valvola assemblata si vanno ad adattare perfettamente alla sede sferica (32) e all’otturatore sferico (33).
9. 9) Valvola perfezionata multivie secondo la rivendicazione 8, in cui la parte superiore del corpo (31) è risulta tagliata su un piano parallelo ad un lato del corpo stesso in modo da ricavare, intersecandosi con la sede sferica (32), un foro tale da consentire il passaggio dell'otturatore (33), il quale viene tenuto in sede da una testata (36) in cui e’ ricavato il settore sferico mancante per ottenere, a valvola assemblata, una sede sferica completa perfettamente complementare all’otturatore (33) all inteo del corpo.
10. 10) Valvola perfezionata come descritta e illustrata.