ITPD20080060A1 - Valvola - Google Patents

Description

<VALVOLA>

La presente invenzione si riferisce ad una valvola secondo il preambolo della rivendicazione principale.

La valvola di cui trattasi è destinata ad essere impiegata per intercettare fluidi in stato liquido o in stato aeriforme consentendone o impedendone il passaggio attraverso condotte in particolare nel settore degli impianti di imbottigliamento industriali di liquidi alimentari o bevande quali vino, acque minerali, eccetera.

La valvola secondo il trovato è vantaggiosamente impiegabile montata su macchine riempitici di bottiglie per intercettare i liquidi da imbottigliare ovvero altri fluidi di processo come ad esempio liquidi sanificanti, gas inerti od aria.

Più in dettaglio, la valvola secondo l’invenzione è del tipo comprendente un corpo valvola in cui è definito un condotto che attraversa una sede suscettibile di ricevere un elemento di intercettazione, ed un coperchio rimovibilmente fissato al corpo valvola e dotato di uno stelo attivo sull’elemento di intercettazione ed azionabile da organi di comando per spostarlo tra una posizione di chiusura, in cui intercetta il fluido che scorre nel condotto, ed una posizione di apertura, in cui permette il passaggio del fluido attraverso il condotto. Come è noto l’elemento di intercettazione è solitamente disposto a diaframma di separazione tra il corpo valvola, entro cui scorre il fluido da intercettare, ed il coperchio, entro cui sono disposti gli organi di comando, in modo da impedire che il fluido arrivi agli stessi organi di comando o esca nell’ambiente esterno.

Sono note ad esempio dai brevetti GB 376702 e GB 2026140 valvole in cui l’elemento di intercettazione è formato da una membrana flessibile ad esempio in EPDM, FPM, PTFE, NBR, CSM la quale è centralmente collegata allo stelo di comando per essere mossa in apertura e chiusura nella sede.

Più in dettaglio, la membrana è trattenuta perifericamente sul corpo valvola per realizzare una tenuta al di sopra della sede e può essere deformata nella parte centrale mediante azionamento dello stelo, per spostarla a comando tra le suddette posizioni di apertura e di chiusura. In quest’ultima posizione la membrana aderisce con una sua area in battuta contro una corrispondente area di un elemento concavo che si estende a partire dal fondo della sede.

La tenuta della membrana sull’elemento concavo è garantita da una ampia adesione tra le superfici di contatto mentre la deformabilità della membrana atta a consentirle di raggiungere le due posizioni di apertura e di chiusura è favorita dalla presenza di pieghe o concavità centrate rispetto all’area di battuta che permettono di modificarne la forma senza sensibili allungamenti o snervamenti che porterebbero inevitabilmente a limitarne la durata di vita.

Il principale inconveniente di queste valvole risiede nell’usura dell’area di battuta delle membrane sull’elemento concavo che porta nel tempo ad una diminuzione indesiderata della tenuta.

Sono note valvole in cui l’elemento di intercettazione è formato da un otturatore realizzato in materiale genericamente più rigido, quale ad esempio POLIURETANO, SILICONE, VITON, rispetto a quello utilizzato per le membrane, il quale è azionato dallo stelo di comando a spostarsi entro un tratto del condotto fino ad andare in appoggio con un’area di battuta opportunamente sagomata contro un restringimento dello steso condotto solitamente formato da una sede conica.

Le superfici a contatto sono in questo caso più ridotte rispetto alla soluzione precedentemente considerata di valvola a membrana. Inoltre, grazie al materiale più rigido dell’otturatore è possibile sviluppare una maggiore pressione su un’area di contatto più ridotta ottenendo una maggiore tenuta e con meno problemi di usura dell’area di battuta. L’otturatore si estende preferibilmente da una base discoidale assottigliata formante corpo unico con lo stesso otturatore e fissata perifericamente al corpo valvola per realizzare una tenuta al di sopra della sede volta ad isolare gli organi di comando e l’ambiente esterno dai fluidi che transitano nel condotto.

Lo spostamento dell’otturatore, che costituisce di per sé stesso un corpo piuttosto rigido, avviene deformando elasticamente la base assottigliata. Con il progredire del numero di cicli di lavoro ovvero con ripetuti passaggi tra posizioni di apertura e di chiusura, la zona di collegamento tra la base e l’otturatore è facilmente soggetta a fessurazioni che limitano la durata di vita della valvola e richiedono la sostituzione dell’otturatore con altro di nuovo. Un ulteriore inconveniente delle valvole con elemento di intercettazione ad otturatore risiede nel costo di produzione che per la presenza di sottosquadri ne richiede solitamente la realizzazione mediante tornitura e non consente di essere ottenuto agevolmente per stampaggio come invece è possibile per le membrane.

In questa situazione, il problema alla base della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti manifestati dalle soluzioni della tecnica fino ad oggi nota, mettendo a disposizione una valvola, la quale sia in grado di realizzare una elevata tenuta per un tempo di vita prolungato.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione una valvola la sia economica da produrre, costruttivamente semplice ed operativamente del tutto affidabile. Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa in cui:

- la figura 1 mostra una vista in sezione della valvola oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 mostra una vista in prospettiva della valvola oggetto della presente invenzione con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre in particolare per evidenziare un coperchio e ad una membrana;

- la figura 3 mostra una vista in sezione della porzione di valvola illustrata in figura 2;

- la figura 4 mostra una vista in prospettiva di un particolare della valvola oggetto della presente invenzione relativo ad una membrana.

Conformemente alle figure dei disegni allegati, è stata indicata nel suo complesso con 1 la valvola, oggetto della presente invenzione, la quale è vantaggiosamente, ma non esclusivamente, impiegabile in impianti di imbottigliamento industriali di liquidi alimentari quali vino, acque minerali, eccetera per intercettare fluidi in stato liquido od aeriforme. La suddetta valvola 1 è di tipo a due posizioni ovvero di apertura e di chiusura non consentendo la modulazione del flusso ma solo di permettere o meno il suo passaggio che potrà essere provocato per una pressione o per una depressione tra due sezioni di una tubazione con interposta la valvola 1.

In accordo con l’esempio realizzativo illustrato nella allegata figura, la valvola 1 secondo l’invenzione comprende, in modo di per sé noto, un corpo valvola 2 in cui è definito un condotto 3 per il passaggio di un fluido, quale ad esempio un liquido alimentare da imbottigliare, un liquido sanificante od un gas di processo.

Il corpo valvola potrà essere in funzione della specifica applicazione ed in particolare in funzione della aggressività e temperatura del fluido, in materiale plastico come ad esempio PVC, PP, ABS, PVDF ovvero in materiale metallico quale solitamente acciaio inox. Tale condotto 3 è intercettato da una sede 4 che lo suddivide sostanzialmente a metà in un primo tratto 5, ad esempio di mandata, ed in un secondo tratto 6, ad esempio di aspirazione, con i due tratti preferibilmente invertibili funzionalmente tra loro non essendo necessariamente previsto un unico verso di percorrenza del condotto 3 da parte del fluido. Con riferimento all’esempio preferito illustrato nell’allegata figura 1, la sede 4 è incavata a partire da una superficie di accoppiamento 7 del corpo valvola 2 da cui è accessibile attraverso una apertura 8. La sede 4 ha quindi forma approssimativamente cilindrica con il primo tratto 5 del condotto 3 collegato lateralmente ed il secondo tratto 6 del condotto 3 collegato al suo fondo.

Una membrana 9 costituita da un diaframma in materiale preferibilmente elastomerico come ad esempio EPDM è fissata a chiusura della apertura 8 della sede 4.

La membrana 9 è dotata di una prima faccia 10 rivolta verso l’interno della sede 4 a delimitazione di una camera interna 11 ed è alloggiata con una porzione perimetrale 12 avente un bordo ingrossato 13, in una sede anulare 14 ricavata sopra uno spallamento 15 della sede 4.

Più in dettaglio, la membrana 9 comprende una porzione centrale 16, mobile ortogonalmente al suo piano di giacitura, ed una porzione di raccordo 17 che collega senza soluzione di continuità la porzione perimetrale 12 alla porzione centrale 16.

La porzione di raccordo 17 ha una conformazione suscettibile di deformarsi per consentire alla porzione centrale 16 della membrana 9 di spostarsi con una corsa ortogonale al suo piano di giacitura tra due posizioni operative di chiusura e di apertura meglio descritte nel seguito.

Più chiaramente, la porzione di raccordo 17 è sagomata in modo tale da deformarsi consentendo alla porzione centrale 16 della membrana 9 di spostarsi senza che vengano sostanzialmente stirate in allungamento le sue fibre. Allo scopo, la porzione di raccordo 17 può essere provvista di una o più piegature ovvero può presentare la forma ripresa in dettaglio nel seguito.

La valvola 1 è inoltre provvista di un coperchio 18 rimovibilmente fissato al corpo valvola 2, ad esempio mediante viti, con cui collabora per trattenere rigidamente fissata la porzione perimetrale 12 della membrana 9.

Internamente al coperchio 18 sono montati mezzi di comando 19 suscettibili di agire secondo fasi operative desiderate, per spostare la porzione centrale 16 della membrana 9 tra una posizione di chiusura 20 (indicata con linea tratteggiata) ed una posizione di apertura 21.

I mezzi di comando 19 comprendono in particolare uno stelo mobile 22 che si impegna con la sua testa 23 in una sede di impegno 24 ricavata centralmente sulla seconda faccia 25 della membrana 9.

Con riferimento alla posizione operativa di chiusura 20 assunta dalla membrana 9, la porzione centrale 16 va in battuta con la relativa area della prima faccia 10 su un riscontro 26 del corpo valvola 2 intercettando il fluido che scorre nel condotto 3.

Con riferimento alle posizione operativa di apertura 21 assunta dalla membrana 9, la porzione centrale 16 risulta separata dal riscontro 26 consentendo il passaggio del fluido nel condotto 3.

Secondo l’idea alla base della presente invenzione, la porzione centrale 16 della membrana definisce sulla prima faccia 10 una concavità sagomata suscettibile di andare in appoggio a tenuta, nella posizione di chiusura 20, anularmente contro il riscontro 26 definito internamente al condotto 3.

La suddetta concavità sagomata si presenta come una protuberanza sporgente dalla prima faccia 10 della membrana 9.

Più in dettaglio, la concavità della porzione centrale 16 della membrana 9 penetra per una sua parte entro il secondo tratto 6 del condotto 3, il quale presenta allo scopo una bocca con superficie di invito piana inclinata che va rastremandosi verso la camera 11 della sede 4. La concavità della porzione centrale 16 presenta una battuta 27 sulla superficie piana del riscontro 26 piuttosto stretta definita da uno spigolo perimetrale, in particolare circolare, avente un modesto raggio di curvatura.

La porzione di raccordo 17 della membrana 9 citata in precedenza definisce secondo la forma realizzativa preferita della presente invenzione, una convessità, che si sviluppa anularmente e delimita internamente sulla seconda faccia 25 della membrana 9 la sede di impegno 24 per la testa 23 dello stelo mobile 22.

Alla sede di impegno 24 sulla seconda faccia 25 della membrana 9 corrisponde in positivo sulla prima faccia 10 la concavità sagomata della porzione centrale 16.

Più in dettaglio la suddetta testa 23 è avvitata all’estremità dello stelo mobile 22 ed è incollata alla sede di impegno 24 ricavata sulla seconda faccia 25 della membrana 9. La membrana 9 è ulteriormente provvista di un labbro sporgente 28 che si estende dalla seconda faccia 25 della membrana 9 a parziale chiusura della sede di impegno 24.

Tale labbro sporgente 28 si inserisce in rapporto di trattenimento entro una depressione anulare 29 ricavata sulla testa dello stelo 22 ed è ulteriormente esternamente trattenuto da una rondella, in particolare in acciaio inox montata, coassialmente sullo stelo 22.

La seconda faccia 25 della membrana 9, quando quest’ultima è in posizione di apertura 21, si trova in appoggio contro una faccia sagomata 50 del coperchio 18, che ne determina il fine corsa dal passaggio dalla posizione di chiusura, impedendone stiramenti che porterebbero la membrana a peggiorare nel tempo le proprie caratteristiche meccaniche. La faccia sagomata 50 del coperchio 18 è centrata attorno al foro dello stelo 22, ed è conformata per ricevere in aderenza la seconda faccia 25 della membrana 9. In particolare, la suddetta faccia sagomata 50 presenta una porzione a scalino per definire superiormente la sede anulare 14 atta a ricevere il bordo 13 della membrana 9, ed una porzione controsagomata rispetto a alla porzione di raccordo 17 della membrana 9 in particolare definente una concavità anulare atta ricevere la convessità anulare della membrana 9.

I mezzi di comando 19 sono provvisti di un azionamento pneumatico ottenuto con un ugello collegato ad una sorgente di aria in pressione attraverso una elettrovalvola atta a caricare o scaricare una camera 30 prevista nel coperchio 18 e delimitata da un cilindro 31 disposto a tenuta sulla superficie interna della stessa camera 30 e portante fissato ad una sua estremità lo stelo 22.

Con la camera 30 in pressione, il cilindro 31 vince la forza elastica di opposizione di mezzi elasticamente cedevoli costituiti ad esempio semplicemente da una molla 32 (ovvero anche da più molle dimensionate in funzione del carico) montata preferibilmente coassialmente sullo stesso cilindro disponendo quest’ultimo ad una estremità della camera con lo stelo 22 che trattiene la membrana 9, fissata alla sua testa 23, nella posizione di apertura 20. Quando viene tolta pressione alla camera 30, la molla 32 sposta lo stelo 22 all’altra estremità della camera 30 determinando lo spostamento della membrana 9 in posizione di chiusura 21.

In accordo con una variante realizzativa della presente invenzione, la prima faccia 10 della membrana 9, suscettibile di andare a tenuta con la sua parte centrale 16 contro il riscontro 26 interno al condotto 3, è ricoperta da uno strato di rivestimento in teflon indicato con 40 nelle allegate figure.

Il suddetto strato di teflon 40 rende la superficie di contatto con gli alimenti, ovvero la faccia 10 della membrana 9, neutra dal punto di vista chimico essendo appunto il teflon sostanzialmente inerte con gli alimenti, e maggiormente resistente dal punto di vista meccanico rispetto alla restante parte della membrana 9 in gomma, EPDM o materiali similari.

La resistenza meccanica dello strato di teflon 40, meno deformabile della gomma della membrana 9 (preferibilmente in EPDM), consente a quest’ultima di essere sospinta dallo stelo 22 con maggiore forza in pressione contro il riscontro 26 del corpo valvola 2, e quindi consente di garantire una maggiore tenuta alla membrana, limitando l’usura di contatto. La particolare conformazione della membrana 9, ovvero la sua capacità di deformarsi per assumere le due posizione operative 20, 21, consente allo strato di teflon 40 di rimanere nel tempo aderente alla membrana 9 senza sfogliarsi.

Il trovato così concepito raggiunge pertanto gli scopi prefissi.

Ovviamente, esso potrà assumere, nella sua realizzazione pratica anche forme e configurazioni diverse da quella sopra illustrata senza che, per questo, si esca dal presente ambito di protezione.

Inoltre, tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e le dimensioni, le forme ed i materiali impiegati potranno essere qualsiasi a seconda delle necessità.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola la quale comprende: - un corpo valvola in cui è definito un condotto per il passaggio di un fluido, ed una sede intercettata da detto condotto; - una membrana dotata di una prima faccia rivolta verso detta sede e comprendente una porzione perimetrale fissa, una porzione centrale mobile ortogonalmente al piano di giacitura di detta membrana, ed una porzione di raccordo anulare posta a collegamento di detta porzione perimetrale con detta porzione centrale ed avente almeno una curvatura volta a deformarsi senza sostanziale allungamento elastico a seguito della movimentazione di detta porzione centrale; - un coperchio rimovibilmente fissato a detto corpo valvola con cui collabora trattenendo rigidamente fissata la porzione perimetrale di detta membrana; - mezzi di comando montati in detto coperchio agenti centralmente sulla seconda faccia di detta membrana per spostarne la porzione centrale tra una posizione di chiusura in cui detta porzione centrale va in battuta con la prima faccia su un riscontro di detto corpo valvola intercettando il fluido che scorre in detto condotto ed una posizione di apertura in cui detta porzione centrale ha la prima faccia separata da detto riscontro consentendo il passaggio di detto fluido; caratterizzata dal fatto che la porzione centrale di detta membrana definisce sulla prima faccia almeno una concavità sagomata suscettibile di andare in appoggio a tenuta in detta posizione operativa anularmente contro detto riscontro definito internamente a detto condotto.
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la porzione di raccordo di detta membrana definisce sulla prima faccia almeno una convessità anulare.
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di comando comprendono uno stelo mobile, e che detta convessità anulare delimita internamente sulla seconda faccia di detta membrana una sede di impegno per la testa di detto stelo mobile, la quale sostanzialmente emerge da detta prima faccia con detta concavità sagomata.
4. 4. Valvola secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta sede di impegno è provvista di un labbro sporgente internamente suscettibile di impegnarsi in una scanalatura anulare ricavata su detto stelo in prossimità della sua testa.
5. 5. Valvola secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che la prima faccia della membrana è ricoperta da uno strato di teflon.
6. 6. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la concavità di detta membrana penetra per una sua parte entro detto condotto andando a tenuta con una propria battuta conto una superficie di invito piana inclinata di detto condotto.
7. 7. Valvola secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta battuta è definita da uno spigolo perimetrale, in particolare circolare, avente un modesto raggio di curvatura.
8. 8. Valvola secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detto strato di teflon ha resistenza meccanica maggiore della restante parte di detta membrana ed in particolare è più rigido della restante parte di detta membrana.
9. 9. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta seconda faccia della membrana, in posizione di apertura è in appoggio contro una faccia sagomata di detto coperchio.