ITTV20130008A1 - Sistema di contrappeso sganciabile per mezzo di elemento di ancoraggio a carico predeterminato, applicato alle valvole di non ritorno antiscoppio. - Google Patents

Description

“SISTEMA DI CONTRAPPESO SGANCIABILE PER MEZZO DI “ELEMENTO†DI ANCORAGGIO A CARICO PREDETERMINATO, APPLICATO ALLE VALVOLE DI NON RITORNO ANTISCOPPIO.â€

DESCRIZIONE

CONTESTO: Apparecchiatura destinata negli impianti di aspirazione industriale come “elemento di sicurezza†contemplato nella norma Europea EN 15089 novembre 2004 Explosion Isolation System (sistema di Isolamento dell’Esplosione). Tale Norma determina i parametri di messa in sicurezza di un Impianto dagli effetti di una eventuale esplosione al fine di fermare l’effetto di propagazione dell’esplosione in ambienti di lavoro.

Al paragrafo 3.12 e 3.13 della norma à ̈ specificato il termine di definizione “rapida azione della valvola†capace di bloccare l’effetto dell’esplosione di viaggiare attraverso la linea del condotto dì passaggio del materiale aspirato mentre al paragrafo 7 sono riportati i sistemi e le prove di test da effettuare e ì parametri di comportamento delle valvole di isolamento dell’esplosione.

La velocità di propagazione della fiamma e della pressione à ̈ strettamente legata al tipo di materiale che passa nel condotto, e la classificazione di esplosività dei materiali à ̈ in tre classi: classe St 1 materiali con KST 0-199 (velocità max 199 bar m/s); Classe St 2 materiali con KST 200-299 (velocità 200- 299 bar m/s); Classe St 3 materiali con KST 300-900 (velocità 300-900 bar m/s).

L’obiettivo posto à ̈ di certificare almeno nella classe 2, le valvole di diametro superiore a 0,38 mq per soddisfare la maggior parte degli impianti dove i nostri clienti operano nel mondo.

- Il metodo attuale di bloccare l’effetto dell’esplosione impiegato à ̈ effettuato:

1- con sistema a ghigliottina con diaframma azionato da materiale esplosivo innescato da rivelatore di scoppio, à ̈ necessario chiudere istantaneamente il condotto. Questo sistema però, oltre ad avere un costo elevato dovuto alla particolare struttura della valvola, soddisfa solo su pìccoli diametri (fino a 300/ mm );

2-con sistema a valvola di non ritorno con diaframma a bilancere fisso dove il flusso dell’aria aspirata entrando a monte (in direzione obbligata) apre il diaframma, il cui peso à ̈ annullato quasi totalmente dal contrappeso, e con l’intervento di un’esplosione a valle la sovrapressione chiude istantaneamente il diaframma. Questo metodo, già sperimentato e utilizzato da Aircom e da altre aziende, soddisfa per diametri di valvole fino a 700 mm (0,38 mq) già certificate da Aircom in Classe ST 3 e altri produttori con produzione certificata in classe ST 1, ma non à ̈ funzionale per diametri più grandi in quanto la massa del contrappeso di bilanciamento, in contrapposizione al diaframma stesso, proporzionale alla massa del diaframma, contrappone una forza di inerzia statica elevata e non permette la chiusura istantanea del diaframma come richiesto dalla normativa sopra menzionata e come rilevato in fase di prova di scoppio del prototipo. Elemento importante à ̈ anche la lunghezza della corsa che deve effettuare il diaframma per chiudere il condotto ove à ̈ inserita la valvola, più il diametro à ̈ grande più lunga à ̈ la corsa e conseguentemente à ̈ necessario più tempo o più velocità per chiudere la valvola.

Il ritrovato oggetto della domanda di brevetto à ̈ rappresentato nelle tavole da 1 a 6 come da seguenti descrizioni:

Tavola n°1 fig. 1 “vista anteriore in sezione†: A=contrappeso superiore, A 1 = contrappeso inferiore, B= corpo valvola, C= diaframma superiore, C1 = diaframma inferiore, D= perno porta diaframma; figura 2 “vista posteriore†: A= diaframma superiore, A1 =diaframma inferiore, K=condotto a monte.

Tavola n°2 “Sistema di sgancio con elemento a rottura†: fig.1 E = asta mobile contrappeso, F = elemento a rottura meccanica, G = asta fìssa al perno porta diaframma; Fig. 2 A = contrappeso, E = asta mobile contrappeso, G asta fissa al perno porta diaframma, B corpo valvola, J = posizione elemento di rottura; Fig.3 F = elemento di rottura H = zona di rottura.

Tavola n°3 “Sistema di sgancio con sistema magnetico o elettromagnetico†: fìg. 1 A = contrappeso, E = asta mobile contrappeso, I = posizione magnete o elettromagnete, D perno porta diaframma, B = corpo valvola; Fig. 2 “dettaglio magnete o elettromagnete I G = asta fissa al perno porta diaframma, E = asta mobile contrappeso, L = magnete o elettromagnete.

Tavola n°4 “Sistema di sgancio con sistema pneumatico o elettropneumatico†: A contrappeso, G = asta fissa al perno porta diaframma, E = asta mobile contrappeso, D = perno porta diaframma, M = dettaglio sistema pneumatico; Fig. 2 “dettaglio sistema pneumatico o elettropneumatico†: E = asta mobile contrappeso, G = asta fissa al perno porta diaframma, N = cilindro pneumatico.

Tavola n°5 “ Sistema di ancoraggio con molla†: Fig. 1 A = contrappeso, P = posizione molla, B = corpo valvola; Fig. 2 “dettaglio molla dì ancoraggio†O = elemento di ancoraggio a molla, E = asta mobile contrappeso, B = corpo valvola, G = asta fissa al perno porta diaframma, D = perno porta diaframma.

Tavola n°6 “dinamica del sistema con spinta di scoppio†: Fig 1 B = corpo valvola, Q = spinta da scoppio, R = sistema di ancoraggio sganciato; Fig. 2 “sistema di ancoraggio sganciato†: S = elemento di ancoraggio dopo cedimento,

G = asta fissa al perno diaframma, E = asta mobile contrappeso. Breve descrizione della valvola non ritorno e tabelle

Per avere un’idea di come funziona una valvola di non ritorno elenchiamo le basi elementari di funzionamento: la valvola à ̈ costituita da un corpo (che può avere forma parallelepipeda, rotonda, semirotonda o altra) tab. 1 fig. 1 B sul quale da un lato entra l’aria proveniente dall’ambiente dì lavoro e dall’altro opposto (a valle) esce l’aria aspirata verso il deposito di stoccaggio del materiale aspirato. Il condotto di entrata nella valvola si ferma appena entrato nella valvola (tab 1 fig 2K) ed à ̈ l’elemento che deve essere chiuso in caso di uno scoppio nel deposito a valle. La valvola di non ritorno ha il ruolo dì permettere l’apertura del diaframma con la forza di depressione del sistema di aspirazione e di chiudersi quando non c’à ̈ depressione o quando c’à ̈ una pressione contraria (tab 6 fig 1Q). Tale ruolo deriva dalla posizione in cui à ̈ fissato il diaframma, che nel caso specifico à ̈ fissato a un perno girevole nel corpo valvola posizionato all’estremità superiore de! diaframma (tab 1 fig 1D) in modo da sollevarsi ruotando con il perno, con la messa in funzione dell’aspirazione, e di chiudersi per gravità quando non c’à ̈ depressione. Naturalmente il peso del diaframma à ̈ proporzionale alla dimensione del condotto ed à ̈ un’ostruzione al passaggio dell’aria con una conseguente perdita di carico dell’aspirazione. Nelle dimensioni pìccole (fino a 0,06 mq circa) tale ostruzione à ̈ insignificante, ma oltre tale dimensione à ̈ necessario diminuire il peso dei diaframma con un contrappeso fissato allo stesso perno del diaframma, in posizione contraria all’esterno del corpo valvola, in modo che il diaframma non offra troppa resistenza alla depressione del sistema dì aspirazione. Naturalmente il contrappeso à ̈ un elemento positivo per l' apertura del diaframma, ma diventa elemento negativo per la chiusura del diaframma. Esso oppone una forza contraria alla spinta e rallenta il movimento di rotazione e chiusura del diaframma diventando anche causa di deformazione e torsione di tutto sistema di chiusura in movimento impedendo la chiusura totale del condotto. La velocità di chiusura deve essere proporzionale al tipo di materiale trattato dal sistema di aspirazione, più alta à ̈ la classe St più deve essere veloce la chiusura per non permettere il passaggio di fiamma o pressione o, diversamente, la valvola deve essere allontanata dal punto di stoccaggio con tutte le conseguenze di spazio e possibilità che la tubazione diventi accumulo di materiale e pericolo di scoppio e conseguenti limitazioni imposte dalla normativa di riferimento.

Nel Lambito tecnico-commerciale à ̈ reperibile un tipo di valvola Diametro 1000 mm con diaframma e contrappeso fissi certificata in classe St 1. Classe che limita molto l' impiego nell’industria. -LA SOLUZIONE del quesito richiesto dalla norma EN 15089, in riferimento alle valvole di grandi dimensioni da applicare in impianti di lavorazione industriali di materiali con potenziale esplosivo superiore alla classe St 1 ha fatto maturare l’idea di liberare il contrappeso di bilanciamento del diaframma nell’istante in cui avviene l’esplosione, possibilmente senza l’intervento di sensori o apparecchiature elettroniche onde evitare costì aggiuntivi.

Dopo vari ed approfonditi studi e prove, à ̈ stata trovata la soluzione con un sistema di aggancio del contrappeso con un “elemento di ancoraggio a carico predeterminato in proporzione alia massa del contrappeso applicato†Tale elemento di ancoraggio del contrappeso deve avere un carico di rottura o di aggancio poco superiore al peso del contrappeso (10/15 %) e la sua funzione à ̈ quella di trattenere il contrappeso e di lasciarlo libero al sopraggiungere di una piccola forza esercitata da pressione che arriva repentina nel diaframma da valle in modo che lo stesso senza contrappeso, si muove libero da forze contrarie (tab 6 fig 1R e fig 2).

L’invenzione à ̈ nel principio di liberare il contrappeso di bilanciamento (posto all’esterno del “corpo valvola†in contrapposizione al diaframma posto allinterno della valvola stessa “tabi fig 1†che permette l’apertura diaframma con una depressione vicina allo zero) fissato a un’asta girevole sul perno diaframma la quale à ̈ agganciata a un’asta rigida al perno diaframma per mezzo di un elemento di rottura o di trattenimento a carico predeterminato che dopo il cedimento libera il contrappeso dal perno diaframma tab 6 fig 1 e 2. 11 requisito richiesto dalla Norma EN 15089 3.13 per la VALVOLA DI NON RITORNO ANTISCOPPIO à ̈ quello di chiudersi istantaneamente con il verificarsi di uno SCOPPIO a VALLE e NON PERMETTERE IL PASSAGGIO DI PRESSIONE O FIAMMA

verso l’ambiente di lavoro a MONTE della stessa VALVOLA. Inconveniente con i contrappesi FISSATI STABILI (facendo corpo unico con il diaframma): La Massa da spostare per la chiusura del diaframma à ̈ molto rilevante, in particolare nelle Valvole dal diametro o dimensioni importanti (superiore a 700mm o 0,38 mq), in considerazione che la spinta di chiusura del diaframma deriva dalla spinta della pressione dello scoppio che avviene a valle e che agisce sulla superficie del diaframma stesso, cosicché il contrappeso, posto all’esterno, diventa una FORZA CONTRARIA ALLA SPINTA impedendo non solo la chiusura istantanea del diaframma ma diventando anche causa di deformazione di tutto il sistema di chiusura in movimento e conseguente non chiusura del diaframma e passaggio di fiamma e pressione di aria.

Il SISTEMA di fissaggio dei contrappesi con ELEMENTO DI ANCORAGGIO A CARICO PREDETERMINATO (con ELEMENTO DI ROTTURA; ELEMENTO ad ancoraggio MAGNETICO, ELETTROMAGNETICO, PNEUMATICO o ELETTROPNEUMATICO) permette di LIBERARE TOTALMENTE I CONTRAPPESI DAL DIAFRAMMA. Con il cedimento dell'elemento di ancoraggio il contrappeso à ̈ libero dal diaframma e viene eliminata la Forza Contraria di inerzia permettendo la caduta per Gravità, che in aggiunta alla spinta della pressione iniziale dello scoppio fa si che il diaframma si chiuda istantaneamente. Movimento istantaneo impossibile senza il sistema di sgancio dei contrappesi , specialmente nelle valvole con massa e corsa del diaframma rilevanti (superfìcie superiore a 0,38mq ) e conseguente contrappeso proporzionato ad esso.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. sistema di chiusura istantanea nelle valvole di non ritorno antiscoppio, costituito da un sistema di sgancio del contrappeso diaframma (A) dal diaframma (C) per permettere l’indipendenza del diaframma dal contrappeso e relativa forza di inerzia contrapposta e consentire una rapida chiusura del diaframma con l’intervento di un sovraccarico di spinta (Q) da scoppio o sovrapressione nel condotto, - sistema caratterizzato da un elemento a tenuta (F), con carico di tenuta superiore al peso del diaframma, che tiene unita l’asta mobile (E) girevole sul perno diaframma (D), all’asta fissa al perno diaframma (G), con l’intervento di un carico di spinta (Q), da scoppio o sovrapressione nel condotto, l’elemento di tenuta si interrompe e permette di avere l’indipendenza di movimento del diaframma (C) dalla forza esercitata dal contrappeso di bilanciamento (A) fissato nell’asta mobile porta contrappeso (E) e consentire la chiusura istantanea del diaframma.
2. 2. sistema di chiusura come da rivendicazione 1 costituito da sistema di sgancio a rottura meccanica (F) caratterizzato da un elemento di tenuta, costituito da lamina metallica, o di altro materiale e forma, con carico di tenuta superiore al peso del diaframma, - detto elemento, fissato con bulloni all’asta mobile e all’ asta fissa, unisce fra loro l’asta mobile porta contrappeso (E) all’asta fìssa al perno diaframma (G), con l’intervento di un sovraccarico di spinta nel diaframma (Q), da scoppio o sovrapressione nel condotto, l’elemento si rompe e permette l’indipendenza del diaframma dal contrappeso di bilanciamento (A) secondo la rivendicazione 1 e la chiusura istantanea del diaframma.
3. 3. sistema di chiusura come da rivendicazione 1 costituito da un sistema di sgancio con elemento “magnetico†, caratterizzato da un elemento di tenuta “magnete†con carico di tenuta superiore al peso del diaframma, fissato all’asta mobile (E) che trattiene agganciata l’asta fìssa al diaframma (G) per effetto magnetico, -con l’intervento di un sovraccarico di spinta nel diaframma (Q) da scoppio o sovrapressione nel condotto il magnete si sgancia e permette l’indipendenza del diaframma (C) dal contrappeso di bilanciamento (A) e la chiusura istantanea del diaframma secondo la rivendicazione le 2,
4. 4. Sistema di chiusura come da rivendicazione 1 costituito da un sistema elettromagnetico, caratterizzato da un elemento di tenuta “elettromagnete†fissato all’asta mobile (E) che trattiene agganciata l’asta fissa diaframma (G), in modo da rendere corpo unito asta contrappeso e asta diaframma, un sensore di scoppio o sovrapressione nel condotto interrompe la tenuta del magnete e il conseguente sgancio del diaframma (C) dal contrappeso di bilanciamento (A) e permette la chiusura istantanea del diaframma secondo la rivendicazione 1 e 2. 5. sistema di chiusura come da rivendicazione 1 costituito da un sistema di aggancio “pneumatico†, caratterizzato da un cilindro pneumatico con forza di spinta superiore al peso del diaframma, fissato all’asta mobile contrappeso (E) e all’asta fìssa diaframma (G) in modo da unire uno all’altro gli elementi (E) e (G), con l’intervento di un sovraccarico di spìnta nel diaframma (Q), da scoppio o sovrapressione nel condotto, il cilindro lascia libero il movimento dell’asta mobile (E) e permette l’indipendenza di movimento del diaframma dal contrappeso di bilanciamento (A) e la chiusura istantanea del diaframma secondo le rivendicazioni 1, 2 e 3. 6. sistema di chiusura come da rivendicazione 1 costituito da un sistema di aggancio elettropneumatico, caratterizzato da un cilindro pneumatico con forza di spinta superiore al peso del diaframma, fissato da una estremità all’asta mobile contrappeso (E) e dall’altra all’asta fìssa diaframma (G) in modo da tenere uniti i due elementi (E) e (G), un sensore di scoppio o sovrapressione nel condotto interrompe la spinta del cilindro e la conseguente indipendenza di movimento del diaframma dal contrappeso di bilanciamento (A) e permette la chiusura istantanea del diaframma secondo le rivendicazioni 1, 2, e 3. 7. sistema di chiusura come da rivendicazione 1 costituito da un sistema di aggancio a “molla†, caratterizzato da un elemento a molla (O) con un carico di tenuta superiore al peso del diaframma, agganciato da un lato all’asta mobile contrappeso (E) e dall’altro all’asta fissa diaframma (G) che trattiene uniti l’asta diaframma (G) all’asta contrappeso (E), - con l’intervento di un sovraccarico di spinta nel diaframma (Q), da scoppio o sovrapressione nel condotto, l’elemento a molla permette l’indipendenza di movimento del diaframma (C) dal contrappeso di bilanciamento (A) e la chiusura istantanea del diaframma secondo le rivendicazioni 1 , 2, 3 e 4.