ITUB20150685A1 - Otturatore per valvola a sfera - Google Patents

Description

OTTURATORE PER VALVOLA A SFERA

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce al settore delle valvole a sfera.

In particolare, l?invenzione si riferisce ad un otturatore per valvole a sfera che permette di intercettare il flusso di un fluido che passa all?interno della valvola secondo il preambolo della rivendicazione 1.

L?invenzione ? anche diretta ad una valvola a sfera che comprende un tale otturatore. STATO DELL'ARTE

La valvola a sfera ? un tipo di dispositivo che viene interposto tra due o pi? tratti di condotti idraulici tra loro in comunicazione di fluido, ed ? utilizzato per intercettare il flusso di fluido che li attraversa. Il suo funzionamento si basa sulla possibilit? di ruotare un otturatore, presente al suo interno, nel quale ? ricavata una luce di passaggio coassiale al flusso di fluido che attraversa la valvola.

In base ad una opportuna rotazione dell?otturatore, la valvola permette o impedisce quindi il passaggio di fluido tra i vari condotti.

Gli otturatori delle valvole a sfera sono spesso realizzati dello stesso materiale con cui ? realizzato il corpo valvola, vale a dire leghe speciali di ottone, ghisa o acciaio, e la loro realizzazione comporta spesso elevati costi di produzione sia per il pregio dei materiali utilizzati, sia a causa degli onerosi processi tecnologici a cui sono sottoposti per essere fabbricati.

Inoltre, tipicamente la luce di passaggio ? un condotto cilindrico e il corpo dell?otturatore ? sostanzialmente sferico. Realizzare, quindi, otturatori attraverso l?intersezione di queste due geometrie, vuol dire preservare zone nel corpo dell?otturatore di differente volume, e garantire un?adeguata resistenza meccanica dell?otturatore alle pressioni esercitate dal fluido durante il suo passaggio nella valvola.

Tuttavia, gli otturatori attualmente realizzati con tali geometrie, richiedono notevoli quantit? di materiale per soddisfare specifiche prestazioni di resistenza meccanica. SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

E? scopo della presente invenzione superare gli inconvenienti dell'arte nota.

In particolare, ? scopo della presente invenzione presentare un otturatore per valvola a sfera che sia di semplice ed economica realizzazione.

E? inoltre scopo della presente invenzione presentare un otturatore per valvola a sfera che abbia al contempo caratteristiche di leggerezza e resistenza meccanica.

Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un otturatore per valvola a sfera, che incorpora le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione.

L?idea alla base della presente invenzione ? quella di realizzare un otturatore per valvola a sfera, che comprende un corpo otturatore avente una superficie esterna e una superficie interna. La superficie esterna comprende almeno un segmento sferico in cui ? ricavata una sede per accogliere ad incastro dei mezzi di movimentazione che permettono una rotazione dell?otturatore. L?otturatore comprende ulteriormente una luce di passaggio, ricavata all?interno del corpo otturatore, per permettere l?attraversamento di un fluido, in modo tale che quando il fluido attraversa la luce di passaggio, ? a contatto con la superficie interna. Pi? in dettaglio, la superficie interna ? preferibilmente una superficie concentrica alla superficie esterna, ed il corpo otturatore ? provvisto ulteriormente di una pluralit? di nervature, ciascuna comprendente un rilievo che sporge dalla superficie interna ed ? rivolto verso l?interno della luce di passaggio.

Questa soluzione permette di realizzare un otturatore per valvole a sfera che alleggerisce il peso della valvola, in quanto la geometria della luce di passaggio riduce la quantit? di materiale necessaria alla realizzazione del corpo otturatore, riducendo altres? anche i costi relativi al materiale da lavorare per produrlo.

Ancora, l?utilizzo di nervature garantisce caratteristiche di resistenza meccanica al corpo otturatore rispetto alle pressioni di esercizio della valvola a sfera, in quanto lo dota di una struttura che esplica uno stato tensionale in grado di opporsi alle sollecitazioni del fluido che lo attraversa.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose sono oggetto delle allegate rivendicazioni, che s?intendono parte integrante della presente descrizione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

L?invenzione verr? descritta qui di seguito con riferimento ad esempi non limitativi, forniti a scopo esplicativo e non limitativo nei disegni annessi. Questi disegni illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione della presente invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento similari. La Figura 1 illustra una sezione verticale di una valvola a sfera provvista di un otturatore secondo una forma di realizzazione dell?invenzione.

La Figura 2 illustra una vista dall?alto dell?otturatore della valvola di figura 1.

La Figura 3 illustra una vista lungo una sezione verticale dell?otturatore della valvola di figura 1.

La Figura 4 illustra una vista secondo una differente sezione verticale dell?otturatore della valvola di figura 1.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE

Mentre l?invenzione ? suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte qui di seguito in dettaglio.

Si deve intendere, comunque, che non vi ? alcuna intenzione di limitare l?invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, l?invenzione intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell?ambito dell?invenzione come definito nelle rivendicazioni.

L?uso di ?ad esempio?, ?ecc?, ?oppure? indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato.

L?uso di ?include? significa ?include, ma non limitato a? a meno che non altrimenti indicato.

Nella figura 1 ? illustrata una vista lungo una sezione verticale di una valvola a sfera, in particolare di una valvola a sfera a due vie, indicata con il riferimento 1.

La valvola 1, in modo di per se noto, comprende un corpo valvola 10 che include un condotto 11 che mette in comunicazione di fluido un ingresso 11a ed un?uscita 11b previsti nel corpo valvola. Il corpo valvola pu? essere realizzato di pezzo o ottenuto mediante giunzione di pi? elementi.

La valvola 1 comprende inoltre mezzi di comando 2, che nella forma realizzativa illustrata in figura 1 sono una leva, ma che in modo del tutto analogo possono ad esempio essere una manopola o un tipo di comando pneumatico o elettrico, calettati su mezzi di movimentazione che comprendono uno stelo 12.

Una rotazione della leva di comando 2 permette una corrispondente rotazione dello stelo 12, il quale ha asse di rotazione ortogonale all?asse del condotto 11 della valvola 1 ed ? fermato, ad un estremit? superiore 12a, da un dado 14.

Lo stelo 12 si inserisce a battuta all?interno di un collo 101 del corpo valvola 10 e presenta un profilo con una sezione allargata 121 provvisto di una o pi? sedi atte ad alloggiare elementi di tenuta 122. Gli elementi di tenuta sono ad esempio anelli di materiale elastomerico e fungono da guarnizioni per impedire il trafilamento del fluido attraverso il collo 101 della valvola.

Lo stelo 12 ? provvisto inoltre di un?estremit? inferiore 12b, che nell?esempio realizzativo di Fig.1 ? sagomata come un prisma retto a base rettangolare, che penetra e si incastra in una sede 31 di un otturatore 3, lungo un asse diametrale di quest?ultimo. Tale otturatore ? alloggiato in una camera intermedia 13 ricavata all?interno del corpo valvola 10.

In particolare, come meglio visibile in Fig.2, la sede 31 ? ricavata su una superficie laterale esterna 301 dell?otturatore 3 ed ? perimetrata da pareti 311 che si sviluppano simmetricamente rispetto a un piano diametrale ? dell?otturatore stesso.

Risulta inoltre evidente che, il tipo di incastro dell?estremit? inferiore 12b dello stelo nella sede 31 dell?otturatore, pu? essere realizzato con profili complementari differenti da quello appena descritto: l?estremit? inferiore 12b potrebbe infatti essere sagomata con una qualsiasi geometria poligonale e prevedendo, per la sede 31, una corrispettiva geometria atta ad accoglierla ad incastro.

Quindi, tornando alla Fig.1, una rotazione dello stelo 12 causa un?equivalente rotazione dell?otturatore 3 all?interno della camera intermedia 13.

In particolare, l?otturatore 3 pu? ruotare fino a disporsi in due posizioni: una posizione di chiusura della valvola, che non consente la comunicazione di fluido tra l?ingresso 11a e l?uscita 11b del condotto 11, e una posizione di apertura che permette invece la loro comunicazione di fluido.

A tal fine, e come visibile nelle Figure 3 e 4, l?otturatore 3 comprende un corpo otturatore 300 di forma sostanzialmente sferica al cui interno ? ricavata una luce di passaggio 4. Preferibilmente, il corpo otturatore ? realizzato in ottone o, in alternativa, nello stesso materiale del corpo valvola 10, ed ha la superficie laterale esterna 301 con finitura molto curata per consentire un buon contatto con rispettive sedi (110a, 110b) a tenuta meccanica (visibili in Fig.1) ricavate su facce interne e opposte alla camera intermedia 13.

La luce di passaggio 4 invece, con otturatore opportunamente ruotato, permette, in posizione di apertura, l?attraversamento del fluido al suo interno dall?ingresso 11a all?uscita 11b, o al contrario, in posizione di chiusura, intercetta il flusso di fluido escludendo la comunicazione di fluido.

Pi? in dettaglio, il corpo otturatore 300 ? tranciato in modo tale da ottenere un segmento sferico cavo a due basi, che sono opposte e simmetriche al piano diametrale ?, e che definiscono, ciascuna di esse, due superfici di sbocco (301a, 301b) su cui si apre la luce di passaggio 4.

Le superfici di sbocco, con otturatore 3 in posizione di apertura, mettono in comunicazione di fluido rispettivamente l?ingresso 11a e l?uscita 11b con la luce di passaggio 4, in quanto sono delle aperture, preferibilmente circolari, del corpo otturatore 300 ed hanno diametro d preferibilmente pari al diametro del condotto 11, e inferiore al diametro D dell?otturatore in corrispondenza del piano di simmetria ?. Internamente, poi, il corpo otturatore 300 comprende una superficie interna 302 che risulta essere la superficie che definisce la luce di passaggio 4, la supercficie cio? a contatto con il fluido quando quest?ultimo la attraversa.

Nell?esempio qui descritto, la superficie interna 302 ? una superficie concentrica alla superficie laterale esterna 301 del corpo otturatore 300.

Il corpo otturatore 300 presenta, inoltre, delle nervature 303, che determinano sulla superficie interna 302 una pluralit? di rilievi 303a che sporgono dalla superficie interna ed affacciano, quindi, nella luce di passaggio 4.

Tali nervature, nella forma di realizzazione illustrata, sono spaziate equamente tra loro e si sviluppano per tutta la lunghezza l della luce di passaggio 4, ciascuna lungo una direzione longitudinale, sulla superficie interna 302, rispetto all?asse di simmetria del segmento sferico cavo che costituisce il corpo 3 e corrisponde alla direzione del flusso di fluido quando attraversa la luce 4.

Ciascuno dei rilievi 303a ha, inoltre, dei fianchi 303b a profilo smussato che collegano la sommit? del rilievo alla superficie interna del corpo 3, in modo tale da non creare punti di discontinuit? sulla superficie interna 302. I fianchi possono avere profilo semicircolare, ellittico o esponenziale o di altro tipo, ma preferibilmente privo di spigoli vivi.

Alla luce della descrizione qui sopra riportata, ? chiaro come l?invenzione permetta di raggiungere gli scopi proposti mediante l?uso di un otturatore inserito all?interno di una valvola a sfera.

E? chiaro quindi che il tecnico esperto di valvole sar? in grado di apportare diverse modifiche agli esempi sopra riportati, senza per questo fuoriuscire dall?ambito di protezione della presente invenzione, come appare definito dalle rivendicazioni allegate.

In particolare, nonostante nella forma di realizzazione sopra descritta si faccia riferimento ad un otturatore sferico di una valvola a 2 vie, l?invenzione non ? limitata ad esempio al numero di vie previste nella valvola. Ai fini della presente invenzione ? sufficiente che l?otturatore sia un otturatore per una valvola a sfera e abbia una luce di passaggio interna delimitata da una superficie interna del corpo otturatore provvista di nervature.

Si pu?, dunque, prevedere, in una soluzione alternativa, che le nervature siano internamente cave per accogliere, ciascuna al loro interno, elementi di rinforzo di materiale differente da quello con cui ? realizzato il corpo otturatore.

Ancora, le nervature possono ad esempio svilupparsi seguendo percorsi differenti da quelli longitudinali, come ad esempio traiettorie spiroidali o elicoidali, o comunque una qualsiasi traiettoria che ottimizzi sia l?efflusso della vena fluida che attraversa la luce di passaggio, sia lo stato tensionale delle pressioni esercitate dal fluido sulla superficie interna.

In ulteriori varianti, il profilo dei rilievi 303a pu? presentare forme differenti da quella semicircolare, come ad esempio profili semi-ellittici o curvilinei in genere.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Otturatore (3) per valvola a sfera, comprendente ? un corpo otturatore (300) comprendente una superficie esterna (301) e una superficie interna (302), detta superficie esterna (301) comprendendo almeno un segmento sferico in cui ? ricavata una sede (31) per accogliere ad incastro mezzi di movimentazione (12) atti a permettere una rotazione dell?otturatore (3), ? una luce di passaggio (4) ricavata all?interno di detto corpo otturatore (300) e atta a permettere l?attraversamento di un fluido, in modo tale che quando il fluido attraversa la luce di passaggio (4) ? a contatto con detta superficie interna (302), caratterizzato dal fatto che detto corpo otturatore (300) ? provvisto di una pluralit? di nervature (303) su detta superficie interna (302), ciascuna di dette nervature (303) comprendendo almeno un rilievo (303a) che sporge dalla superficie interna (302) ed ? rivolto verso l?interno della luce di passaggio (4).
2. 2. Otturatore (3) secondo la rivendicazione 1, in cui il corpo otturatore ha sostanzialmente forma di un segmento sferico cavo a due basi, in cui la luce di passaggio (4) si apre su dette due basi ed in cui detta pluralit? di nervature (303) si sviluppano per tutta la lunghezza (l) della luce di passaggio (4).
3. 3. Otturatore (3) secondo la rivendicazione 2, in cui detta pluralit? di nervature (303) sono spaziate equamente tra loro e seguono un percorso longitudinale o spiroidale o elicoidale rispetto all?asse di simmetria del segmento sferico cavo a due basi.
4. 4. Otturatore (3) secondo la rivendicazione 1, in cui detta pluralit? di nervature (303) sono cave internamente lungo tutta la loro lunghezza.
5. 5. Otturatore (3) secondo la rivendicazione 4, ed in cui all?interno di almeno una nervatura di detta pluralit? ? alloggiato un materiale di rinforzo atto ad aumentare le caratteristiche di resistenza meccanica del corpo otturatore (300).
6. 6. Otturatore (3) secondo la rivendicazione 1, in cui detto almeno un rilievo (303a) ha un profilo smussato (303b) di raccordo tra la superficie interna (302) e la sommit? del rilievo.
7. 7. Otturatore (3) secondo la rivendicazione 6, in cui una sezione di detto profilo ha forma semi-circolare o semi-ellittica o curvilineo.
8. 8. Otturatore (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la superficie interna (302) e la superficie esterna (301) del corpo otturatore (300) sono concentriche.
9. 9. Valvola a sfera (1) comprendente, ? un corpo valvola (10) comprendente una camera intermedia (13) e un condotto (11) con un ingresso (11a) ed almeno un?uscita (11b), ? un otturatore (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, detto otturatore essendo alloggiato a tenuta nella camera intermedia (13) ed atto a permettere o impedire il passaggio di un fluido tra detto ingresso (11a) e detta almeno una uscita (11b), ? mezzi di movimentazione (12) collegati a detto otturatore (3), per muoverlo tra una posizione di apertura in cui un fluido pu? passare tra l?ingresso e l?almeno un?uscita del condotto (11) ed una posizione di chiusura in cui viene impedito il passaggio di un fluido tra l?ingresso e l?almeno un?uscita del condotto (11). ? mezzi di comando (2) connessi ai mezzi di movimentazione (12), atti a muovere i mezzi di movimentazione e accessibili esternamente al corpo valvola (10).