ITPD990274A1

ITPD990274A1 - VALVE UNIT FOR THE CONTROL OF THE DELIVERY OF A FUEL.

Info

Publication number: ITPD990274A1
Application number: IT1999PD000274A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Veronese; Salvatore Pappalardo
Original assignee: Sit La Precisa Spa
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-06-02
Also published as: IT1309943B1

Description

Descrizione Description

-.La presente invenzione riguarda un gruppo valvolare per il controllo della erogazione di un gas combustibile secondo il preambolo della rivendicazione principale. The present invention relates to a valve unit for controlling the delivery of a combustible gas according to the preamble of the main claim.

Tali gruppi sono notoriamente utilizzati per controllare l'erogazione di gas combustibile ad un bruciatore o altra simile utenza in modo di variarne in modo controllato la pressione di erogazione o la portata di gas erogata. Such assemblies are known to be used to control the delivery of combustible gas to a burner or other similar user in order to vary the delivery pressure or the flow rate of gas delivered in a controlled manner.

Gruppi valvolari di questo tipo, noti dalla produzione della stessa Richiedente, sono tipicamente provvisti di attuatori motorizzati per il comando operativo di un otturatore in chiusura e in apertura di una sede valvolare prevista nel condotto di erogazione. Essi comprendono ad esempio un asta di manovra attiva sull'otturatore e collegata tramite un accoppiamento a vite-madrevite al rotore di un motore elettrico per spostare l'otturatore in chiusura ed apertura della sede valvolare a seguito di un azionamento in rotazione del motore elettrico. Attraverso il controllo dell'attuatore è ottenuto altresì un comando di modulazione della pressione di erogazione o rispettivamente della portata di gas erogata. Valve assemblies of this type, known from the production of the same Applicant, are typically provided with motorized actuators for the operative control of an obturator in closing and opening of a valve seat provided in the delivery duct. They include, for example, an operating rod active on the shutter and connected by means of a screw-nut screw coupling to the rotor of an electric motor to move the shutter to close and open the valve seat following a rotating drive of the electric motor. By controlling the actuator, a modulation command of the delivery pressure or respectively of the delivered gas flow rate is also obtained.

Un problema riscontrato in gruppi valvolari con attuatori motorizzati del tipo indicato è quello di garantire una efficace intercettazione del passaggio di gas attraverso la sede valvolare, al manifestarsi di prefissate condizioni, ad esempio quelle in cui deve essere assicurata una chiusura di sicurezza della sede valvolare in conseguenza della interruzione nell'alimentazione elettrica dell'attuatore motorizzato. A problem encountered in valve groups with motorized actuators of the type indicated is that of guaranteeing an effective interception of the passage of gas through the valve seat, upon the occurrence of predetermined conditions, for example those in which a safety closure of the valve seat must be ensured in consequence of the interruption in the power supply of the motorized actuator.

In primo luogo, questi attuatori motorizzati sono comandati con potenze relativamente ridotte che se da un lato garantiscono una efficace funzione di modulazione a basso consumo, dall'altro lato non consentono di reggere i carichi piuttosto elevati richiesti per assicurare una chiusura di sicurezza della sede valvolare. In the first place, these motorized actuators are controlled with relatively low powers which, on the one hand, guarantee an effective low consumption modulation function, on the other hand, do not allow to withstand the rather high loads required to ensure a safety closure of the valve seat. .

Inoltre, nella fase di modulazione, una interruzione dell'alimentazione elettrica dell'attuatore motorizzato può comportare l'arresto dell'otturatore in una posizione intermedia di apertura della sede e pertanto non può essere garantita l'intercettazione del flusso di gas attraverso la sede stessa. Qualora l'otturatore fosse pilotato in chiusura della sede valvolare al manifestarsi delle condizioni anzidette, tale chiusura non potrebbe inoltre avvenire, per la natura stessa dell'attuatore, in tempi relativamente rapidi quali quelli richiesti per le condizioni di intercettazione di sicurezza del passaggio di gas. Furthermore, in the modulation phase, an interruption in the power supply of the motorized actuator can cause the shutter to stop in an intermediate opening position of the seat and therefore the interception of the gas flow through the seat itself cannot be guaranteed. . Should the obturator be piloted to close the valve seat when the aforementioned conditions occur, such closing could not also take place, due to the very nature of the actuator, in relatively rapid times such as those required for the safety interception conditions of the gas passage. .

Il problema alla base di questa invenzione è quello di mettere a disposizione un gruppo valvolare strutturalmente e funzionalmente concepito così da ovviare a tutti gli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata. The problem underlying this invention is that of providing a valve unit structurally and functionally conceived so as to obviate all the drawbacks complained of with reference to the cited prior art.

Questo problema è risolto dall'invenzione mediante un gruppo valvolare realizzato in accordo con le rivendicazioni che seguono. This problem is solved by the invention by means of a valve unit made in accordance with the following claims.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di un suo preferito esempio di realizzazione illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento all'unica figura allegata in cui è rappresentato in sezione longitudinale un gruppo valvolare secondo l'invenzione. The characteristics and advantages of the invention will become clearer from the detailed description that follows of a preferred embodiment thereof illustrated, by way of non-limiting example, with reference to the only attached figure in which a valve assembly according to the longitudinal section is shown. 'invention.

In figura, con 1 è complessivamente indicato un gruppo valvolare per il controllo della erogazione di un gas combustibile ad un bruciatore o altra simile utenza, non rappresentato in figura, realizzato in accordo con la presente invenzione. Il gas è alimentato al gruppo 1 in corrispondenza di un condotto di alimentazione 2 ed è erogato da esso attraverso un condotto di erogazione 3. In the figure, 1 generally indicates a valve unit for controlling the delivery of a combustible gas to a burner or other similar user, not shown in the figure, made in accordance with the present invention. The gas is fed to the unit 1 in correspondence with a supply duct 2 and is delivered from it through a delivery duct 3.

II gruppo 1 comprende una valvola di modulazione 4 includente un otturatore 5 sollecitato in chiusura di una sede valvolare 6, nel modo chiarito in dettaglio nel seguito della descrizione. A monte della valvola di modulazione 4 sono previste, in modo di per sè convenzionale, una elettrovalvola di sicurezza 7 per l'intercettazione del flusso di gas principale alimentato attraverso il condotto 2 ed una servo-valvola 8. La previsione e la collocazione delle valvole 7 ,8 pur costituendo una scelta preferita non costituisce alcuna limitazione del concetto inventivo alla base della presente invenzione . The unit 1 comprises a modulation valve 4 including an obturator 5 urged to close a valve seat 6, in the manner clarified in detail in the following description. Upstream of the modulation valve 4, in a conventional way, a safety solenoid valve 7 is provided for the interception of the main gas flow fed through the duct 2 and a servo-valve 8. The provision and location of the valves 7, 8 while constituting a preferred choice does not constitute any limitation of the inventive concept underlying the present invention.

La servo-valvola 8 comprende un otturatore 9 elasticamente sollecitato in chiusura di una sede 10 dal carico elastico di un molleggio 11 e comandabile in apertura da una membrana 12 sensibile al differenziale di pressione esistente tra la pressione Pu, in una camera 13 a valle della sede 10, da un lato ed il valore della pressione Pt in una camera di pilotaggio 14, dall'altro lato . The servo-valve 8 comprises an obturator 9 elastically stressed in closing a seat 10 by the elastic load of a spring element 11 and which can be opened by a membrane 12 sensitive to the pressure differential existing between the pressure Pu, in a chamber 13 downstream of the seat 10, on the one hand, and the value of the pressure Pt in a pilot chamber 14, on the other side.

Con 15 è indicata una valvola di regolazione comprendente una vite 16 di regolazione del massimo valore della pressione Pu. Tramite la vite 16, sulla quale è attestata una molla 17 attiva a sua volta su di un portaotturatore a membrana 18, viene mantenuto un prescelto carico elastico sulla membrana. Tale carico è correlato proporzionalmente ad un valore di pressione Pu nella camera 13 . Il porta-otturatore 18 è spostabile in chiusura di una sede di valvola 19 che mette in comunicazione la camera 13 con una seconda camera 20. Detta camera 20 è sempre in comunicazione con la camera di pilotaggio 14, tramite un - travaso 21 ed è provvista di una strozzatura 2la tale da indurre una perdita di carico per derivare la pressione di pilotaggio Pt da una frazione della portata di gas spillata all'ingresso del gruppo valvolare dalla portata alimentata attraverso il condotto 2. Reference 15 indicates a regulating valve comprising a screw 16 for regulating the maximum pressure value Pu. A preselected elastic load on the membrane is maintained by means of the screw 16, on which a spring 17 which is active in turn on a diaphragm shutter carrier 18 is abutted. This load is proportionally correlated to a pressure value Pu in chamber 13. The obturator holder 18 can be moved to close a valve seat 19 which puts the chamber 13 in communication with a second chamber 20. Said chamber 20 is always in communication with the pilot chamber 14, by means of a transfer valve 21 and is provided of a restriction 2a such as to induce a pressure drop in order to derive the pilot pressure Pt from a fraction of the gas flow tapped at the inlet of the valve unit from the flow fed through the duct 2.

Ritornando ora alla valvola di modulazione 4, essa comprende un attuatore motorizzato per il comando dell'otturatore 5 includente una asta di manovra 22. L'asta 22 è provvista di una filettatura esterna 22a suscettibile di impegnare in avvitamento una madre-vite 23 ricavata internamente ad una boccola 24. Detta boccola 24 è coassiale e rigidamente collegata con il rotore 25 di un motore elettrico 26. Quest'ultimo è un motore a corrente continua e preferibilmente è un motore del tipo passopasso. L'asta di manovra 22 è collegata tramite l'accoppiamento vite-madrevite con l'albero cavo del rotore 25 con rapporto di trasmissione preferibilménte unitario. Returning now to the modulation valve 4, it comprises a motorized actuator for controlling the obturator 5 including an operating rod 22. The rod 22 is provided with an external thread 22a capable of screwing in a nut screw 23 obtained internally to a bushing 24. Said bushing 24 is coaxial and rigidly connected with the rotor 25 of an electric motor 26. The latter is a direct current motor and is preferably a stepper motor. The operating rod 22 is connected by means of the screw-nut screw coupling with the hollow shaft of the rotor 25 with preferably uniform transmission ratio.

L'asta di manovra 22 è altresì provvista di una coppia di risalti radiali 27 diametralmente opposti per l'impegno di rispettive gole 28 formate in un involucro 29 solidarizzato alla parte statorica del motore. Grazie all'impegno di scorrimento dei risalti 27 nelle gole 28, l'asta di manovra 22 è guidata lungo la direzione del suo sviluppo assiale in modo tale che, per effetto dell'accoppiamento vite-madrevite, ad una rotazione della boccola 24 corrisponda un prefissato scorrimento assiale dell'asta di manovra 22. The operating rod 22 is also provided with a pair of radial projections 27 diametrically opposite for the engagement of respective grooves 28 formed in a casing 29 integral with the stator part of the motor. Thanks to the sliding engagement of the projections 27 in the grooves 28, the operating rod 22 is guided along the direction of its axial development in such a way that, due to the effect of the screw-nut screw coupling, a rotation of the bushing 24 corresponds to a predetermined axial sliding of the operating rod 22.

Tra l'otturatore 5 è l'asta 22 è interposto, secondo l'invenzione, un attuatore elettromagnetico 30 comprendente un elettromagnete con un solenoide 31, un nucleo fisso 32, sostanzialmente conformato ad U, ed un'ancora mobile 33. Il nucleo fisso 32 è connesso ad una estremità dell'asta 22 mentre l'ancora mobile 33 è solidarizzata con l'otturatore 5. Il nucleo fisso è mantenuto ancorato all'ancora mobile, per effetto dell'eccitazione dell'elettromagnete, in contrasto ad un molleggio 34 attivo sull'otturatore 5 per sollecitare il medesimo in chiusura della sede valvolare 6 al verificarsi di prefissate condizioni di funzionamento, come chiarito in dettaglio di seguito. Between the shutter 5 and the rod 22 there is interposed, according to the invention, an electromagnetic actuator 30 comprising an electromagnet with a solenoid 31, a fixed core 32, substantially U-shaped, and a movable anchor 33. The fixed core 32 is connected to one end of the rod 22 while the movable anchor 33 is integral with the shutter 5. The fixed core is kept anchored to the movable anchor, due to the excitation of the electromagnet, in contrast to a spring system 34 active on the shutter 5 to urge it to close the valve seat 6 upon the occurrence of predetermined operating conditions, as explained in detail below.

L'ancora mobile 33, e con essa l'otturatore 5, sono inoltre assialmente guidati tramite guide e contro-guide, complessivamente indicate con 35. The movable anchor 33, and with it the shutter 5, are also axially guided by guides and counter-guides, indicated as a whole with 35.

Con 36 è indicata una molla attiva tra l'involucro 29 ed una porzione del nucleo fisso 32, sita da parte contrapposta all'ancora mobile 33, e serve a mantenere i corrispondenti fianchi delle filettature dell'accoppiamento vite-madrevite in continuo e reciproco contatto annullando i giochi presenti nell'accoppiamento. Reference 36 indicates an active spring between the casing 29 and a portion of the fixed core 32, located on the opposite side to the movable anchor 33, and serves to keep the corresponding flanks of the threads of the screw-nut screw connection in continuous and mutual contact canceling the games present in the coupling.

Con 37 è contrassegnata una battuta regolabile dell'asta 22 la quale è ricavata sulla superficie di una vite 38 avvitata in un foro assiale 39 filettato dell'involucro del motore 26. 37 indicates an adjustable stop of the rod 22 which is obtained on the surface of a screw 38 screwed into a threaded axial hole 39 of the motor casing 26.

Nel funzionamento, è previsto che il motore 26 sia azionato in rotazione per un prescelto numero di giri correlato, tramite il passo di filettatura nell'accoppiamento vite -madrevite, con una prefissata corsa assiale dell'asta di manovra 22. La corsa effettuata dall'asta è tale da portare l'otturatore 5 alla prescelta distanza dalla sede valvolare per indurre un prefissato e corrispondente differenziale di pressione tra la camera 13 ed il condotto di erogazione 3, rispettivamente posti a monte e a valle della sede 6, permettendo così di modulare la pressione di erogazione Pe nel condotto 3 e conseguentemente la portata di gas erogata all'utenza. In condizioni di normale funzionamento l'otturatore 5 è ancorato, per mezzo dell'ancora 33, al nucleo fisso dell 'attuatore elettromagnetico 30, mediante eccitazione del solenoide 31. In operation, the motor 26 is provided to rotate for a preselected correlated number of revolutions, by means of the thread pitch in the screw-nut coupling, with a predetermined axial stroke of the operating rod 22. rod is such as to bring the obturator 5 to the preselected distance from the valve seat to induce a predetermined and corresponding pressure differential between the chamber 13 and the delivery duct 3, respectively placed upstream and downstream of the seat 6, thus allowing to modulate the delivery pressure Pe in duct 3 and consequently the gas flow rate delivered to the user. In normal operating conditions, the shutter 5 is anchored, by means of the anchor 33, to the fixed core of the electromagnetic actuator 30, by means of the excitation of the solenoid 31.

Al verificarsi di prefissate condizioni che richiedano l'intercettazione della sede valvolare 6, viene interrotta l'alimentazione elettrica al solenoide 31 e conseguentemente l'otturatore 5 è sollecitato dal molleggio 34 in chiusura della sede 6, indipendentemente dalla posizione assiale dell'asta di manovra 22. La valvola di modulazione 4 assicura così oltre la funzione di modulazione anche la funzione di intercettazione di sicurezza del passaggio di gas attraverso la sede 6. Upon the occurrence of predetermined conditions which require the interception of the valve seat 6, the electric power supply to the solenoid 31 is interrupted and consequently the obturator 5 is stressed by the springing 34 to close the seat 6, regardless of the axial position of the operating rod 22. The modulation valve 4 thus ensures, in addition to the modulation function, also the safety interception function of the passage of gas through the seat 6.

Si consegue pertanto nel gruppo valvolare secondo l'invenzione, una doppia sicurezza intrinseca o ridondanza di protezione, nel senso che anche in difetto dell'intervento automatico della elettrovalvola di sicurezza 7, viene comunque comandata in chiusura la valvola 4 di modulazione. Therefore, in the valve assembly according to the invention, a double intrinsic safety or redundancy of protection is achieved, in the sense that even in the absence of the automatic intervention of the safety solenoid valve 7, the modulation valve 4 is in any case commanded to close.

Il molleggio 34 è scelto di dimensioni e costante elastica tali da poter garantire una chiusura dell'otturatore 5 contro la sede valvolare 6 a partire da qualsiasi posizione assiale raggiunta dall'asta di manovra 22 durante la funzione di modulazione. The springing 34 is chosen of dimensions and elastic constant such as to be able to guarantee closure of the shutter 5 against the valve seat 6 starting from any axial position reached by the operating rod 22 during the modulation function.

L'invenzione risolve così il problema proposto conseguendo numerosi vantaggi rispetto alle soluzioni note. The invention thus solves the proposed problem achieving numerous advantages with respect to known solutions.

Uno dei principali vantaggi risiede nel fatto che il gruppo valvolare secondo l'invenzione consente di esplicare la funzione di chiusura di sicurezza nella stessa valvola di modulazione della pressione di erogazione e/o della portata di gas. Ne consegue che la valvola di modulazione ad attuatore motorizzato permette di garantire una funzione di modulazione a basso consumo ed elevata risoluzione di posizionamento garantendo comunque la funzione di chiusura di sicurezza con carico elevato di chiusura e rapidi di intervento, al manifestarsi di prefissate condìzìoni One of the main advantages lies in the fact that the valve unit according to the invention allows the safety closure function to be performed in the same valve for modulating the delivery pressure and / or the gas flow rate. It follows that the modulation valve with motorized actuator allows to guarantee a modulation function with low consumption and high positioning resolution while still guaranteeing the safety closing function with high closing load and rapid intervention, in the event of predetermined conditions.

Claims

Claims 1. Valve unit for controlling the delivery of a combustible gas through a delivery duct, comprising: - a valve seat in said duct and an obturator associated with said seat, a first actuator means for controlling said shutter in opening and closing said valve seat, - motor means for the operative control of said first actuator means, characterized in that it comprises a second electromagnetic actuator means interposed between said obturator and said first actuator means to urge said obturator to close said valve seat independently of the operative position of the first actuator means , upon the occurrence of a predetermined condition which requires the interception of said valve seat.

2. Valve assembly according to claim 1, wherein said second electromagnetic actuator means comprises a solenoid, a fixed core and a movable core, said shutter being fixed to said movable core, said movable core being retained anchored to the fixed core by excitation of the electromagnetic actuator in contrast to elastic means active on the shutter to urge the latter to close said seat.

3. Valve assembly according to claim 1 or 2, wherein said motor means comprise a direct current reversible rotation motor.

4. A valve assembly according to claim 3, wherein said motor is a stepping motor.

5. Valve assembly according to one or more of the preceding claims, wherein said first actuator means comprises an operating rod integral with the fixed core of the electromagnetic actuator and a screw-nut coupling between said rotor and said operating rod, said rod being rigidly connected to one or the other of said screws and nut screws.

6. Valve assembly according to one or more of the preceding claims, comprising guide means for axially guiding the operating rod in the control of said shutter following a rotation of the rotor around its own axis