ITVI20130159A1 - Valvola di regolazione - Google Patents

Valvola di regolazione

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ITVI20130159A1
ITVI20130159A1 IT000159A ITVI20130159A ITVI20130159A1 IT VI20130159 A1 ITVI20130159 A1 IT VI20130159A1 IT 000159 A IT000159 A IT 000159A IT VI20130159 A ITVI20130159 A IT VI20130159A IT VI20130159 A1 ITVI20130159 A1 IT VI20130159A1
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IT
Italy
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shutter
regulating valve
opening
sliding direction
seat
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IT000159A
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Daniele Cazzin
Luigi Nalini
Davide Scarabottolo
Original Assignee
Carel Ind Spa
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Description

VALVOLA DI REGOLAZIONE
Il presente trovato concerne una valvola di regolazione particolarmente adatta ad impianti frigoriferi.
In particolare, il presente trovato si riferisce ad una valvola di regolazione dotata di un sistema di bilanciamento delle pressioni sull’otturatore.
La valvola di regolazione di cui trattasi à ̈ specialmente adatta ad essere impiegata in qualità di valvola di laminazione per fluidi frigorigeni, ad esempio per anidride carbonica.
Pertanto la presente invenzione si colloca nel campo delle valvole di regolazione di flusso di fluidi.
Un primo modello di valvola, oggi nota nel campo delle valvole di regolazione di flusso di fluidi frigoriferi, comprende un corpo ed un otturatore scorrevole nel corpo.
Il corpo à ̈ attraversato da un condotto composto da due vani e da una sede, per l’otturatore, che separa i due vani.
L’otturatore ha una superficie laterale cilindrica che si estende tra una estremo anteriore ed un estremo posteriore dell’otturatore stesso.
La sede à ̈ cilindrica per accoppiarsi con l’otturatore ed à ̈ dotata di una pluralità di aperture di laminazione.
L’otturatore à ̈ scorrevole nella sede tra una posizione di chiusura completa, nella quale la sua parete laterale ricopre le aperture chiudendole, ed una posizione di apertura completa nella quale l’otturatore non ricopre le aperture.
Lo scorrimento dell’otturatore nella sede à ̈ azionato da un motore adatto a modulare la posizione dell’otturatore lungo la sede, per regolare l’apertura della valvola.
Inoltre, à ̈ previsto un canale di compensazione che mette in comunicazione un foro realizzato sull’estremo anteriore dell’otturatore con l’area antistante all’estremo posteriore, per equilibrare le pressioni agenti sugli estremi dell’otturatore durante l’uso della valvola.
Operativamente, durante l’uso della valvola, la pressione del fluido insistente sull’estremo posteriore dell’otturatore à ̈ sostanzialmente pari alla pressione del fluido nel foro.
Un inconveniente di questo primo modello di valvola tradizionale consiste nel fatto che durante l’uso della stessa risulta agire sull’otturatore una forza, derivante dall’azione del fluido, non nulla lungo la direzione di scorrimento dell’otturatore stesso.
Ciò richiede di supportare corrispondentemente l’otturatore nella sede e di prevedere un motore di azionamento dell’otturatore capace di controbilanciare tale forza per garantire un’affidabile regolazione dell’apertura della valvola.
Un secondo modello di valvola oggi noto comprende un corpo attraversato da un condotto e un otturatore che scorre nel corpo per intercettare il condotto.
In particolare, il canale comprende due vani ed una sede per l’otturatore, che separa i vani.
L’otturatore ha una testa conica atta ad accoppiarsi con un bordo conformemente svasato della sede, per chiudere il condotto.
Inoltre, l’otturatore ha una parete di bilanciamento posta all’estremo opposto della testa conica.
La testa conica ha uno o più fori che sono in comunicazione con la parete di bilanciamento.
Durante l’uso di questo secondo modello di valvola, la pressione del fluido che insiste sulla parete di bilanciamento à ̈ pari alla pressione nei fori, o à ̈ pari ad una media delle pressioni nei fori quanto queste ultime abbiano valori differenti in differenti fori. In pratica, per effetto della disuniformità della pressione del fluido agente sulla testa conica, le forze di pressione esercitate dal fluido sull’otturatore risultano sbilanciate e pertanto il motore di azionamento dell’otturatore viene dimensionato in modo da compensare le massime forze prevedibili, a tutto svantaggio della semplicità strutturale della valvola e della economicità della stessa.
Il problema alla base della presente invenzione à ̈ quello di ottenere un maggiore bilanciamento delle forze esercitate dal fluido sull’otturatore nella direzione di scorrimento di quest’ultimo, durante il funzionamento della valvola.
Compito principale del presente trovato consiste nel realizzare una valvola di regolazione che ponga soluzione a tale problema risolvendo i lamentati inconvenienti delle valvole di regolazione sopra descritte.
Nell’ambito di tale compito à ̈ scopo del presente trovato proporre una valvola di regolazione che consenta di impiegare motori di dimensioni minori rispetto alle valvole tradizionali pur mantenendo una almeno pari affidabilità.
Un altro scopo del presente trovato consiste nel realizzare una valvola di regolazione che permetta una regolazione del flusso di fluido più agevole rispetto alle valvole tradizionali.
Ancora uno scopo del trovato consiste nel proporre una valvola di regolazione che richieda una minore manutenzione rispetto alle valvole di regolazione tradizionali.
Un ulteriore scopo del trovato consiste nel realizzare una valvola di regolazione strutturalmente più semplice rispetto alle valvole tradizionali.
Un altro scopo ancora del trovato consiste nel proporre una valvola di regolazione che consenta l’impiego di motori atti a fornire una coppia minore rispetto a quelli impiegati nelle valvole tradizionali, pur mantenendo almeno pari prestazioni globali della valvola.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno nel seguito sono raggiunti da una valvola di regolazione secondo la rivendicazione 1 allegata, che qui à ̈ incorporata per riferimento.
Caratteristiche di dettaglio della valvola di regolazione secondo il trovato, sono riportate nelle corrispondenti rivendicazioni dipendenti, che qui sono richiamate.
La forma tubolare dell’estremo anteriore della valvola di regolazione secondo il trovato permette di ridurre grandemente le sollecitazioni di pressione esercitate dal fluido sull’otturatore durante l’uso della valvola, permettendo di impiegare motori di dimensioni ridotte rispetto alle valvole tradizionali e di avere una maggiore affidabilità della regolazione de flusso rispetto a queste ultime.
In particolare, la configurazione dell’estremo anteriore dell’otturatore, che preferibilmente presenta le aperture laterali distanziate dal bordo libero dell’estremo anteriore stesso, riduce sensibilmente l’effetto della pressione dinamica del fluido sull’otturatore stesso.
Infatti, durante l’uso, quanto l’otturatore non à ̈ nella posizione di chiusura, il fluido presenta la maggiore velocità in corrispondenza delle aperture.
Quindi, la componente della sollecitazione esercitata dal fluido sull’otturatore in corrispondenza delle aperture, lungo la direzione di scorrimento, à ̈ sostanzialmente equilibrata in quanto agisce sui bordi delle aperture stesse che possono avere un’estensione grandemente minore delle superfici sulle quali agisce il fluido a maggiore velocità nelle valvole tradizionali.
La configurazione della valvola di regolazione secondo il trovato permette di avere, durante l’uso, le sollecitazioni esercitate dal fluido sull’otturatore meno variabili e di entità minore rispetto a quelle delle valvole tradizionali, permettendo di semplificare la struttura della valvola stessa e di ridurne gli ingombri.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva della valvola di regolazione secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle unite tavole di disegni, in cui:
- la figura 1 illustra una vista in sezione della valvola secondo il trovato;
- la figura 2 illustra una vista prospettica dell’otturatore della valvola di figura 1;
- le figure 3a, 3b e 3c illustrano tre configurazioni dell’otturatore della valvola di regolazione di figura 1.
Con particolare riferimento alle figure citate, Ã ̈ globalmente indicata con 10 una valvola di regolazione particolarmente, ma non esclusivamente, adatta ad essere impiegata in impianti frigoriferi.
Questa valvola di regolazione 10 à ̈ preferibilmente adatta ad essere impiegata in qualità di valvola di laminazione per fluidi frigorigeni, ad esempio per la regolazione di un flusso di anidride carbonica.
Strutturalmente, la valvola di regolazione 10 comprende:
- un corpo 11 attraversato da un canale 12 per un fluido,
- un otturatore 13 scorrevole nel corpo 11, secondo una direzione di scorrimento A, tra una posizione di chiusura nella quale l’otturatore ostruisce il canale 12 ed una posizione di apertura nella quale il canale 12 à ̈ aperto.
Il canale 12 comprende una sede 14, per l’otturatore 13, dotata di una superficie interna 15 parallela alla direzione di scorrimento A.
L’otturatore 13 si sviluppa lungo la direzione di scorrimento A tra un estremo posteriore 16 ed un estremo anteriore 17.
L’estremo anteriore 17 à ̈ dotato di una superficie laterale 18 parallela alla direzione di scorrimento A e accoppiabile con la superficie interna 15 della sede 14.
Gli estremi 16 e 17 dell’otturatore 13 sono in reciproca comunicazione per bilanciare le pressioni del fluido agente su di essi.
Secondo il trovato, la valvola di regolazione 10 presenta una particolare peculiarità nel fatto che l’estremo anteriore 17 dell’otturatore 13 à ̈ tubolare. Per tubolare, si intende che l’estremo anteriore 17 dell’otturatore comprende, e preferibilmente consiste in, una parete che delimita una cavità 17a interna.
Tale cavità 17a à ̈ vantaggiosamente aperta almeno verso la zona antistante l’estremo anteriore 17.
Vantaggiosamente, l’estremo anteriore 17 à ̈ cilindrico e, conformemente, à ̈ cilindrica anche la sede 14, per ricevere in inserimento l’otturatore 13.
L’estremo anteriore 17 vantaggiosamente comprende una parete 19 parallela alla direzione di scorrimento A e avente uno spessore costante per il quale à ̈ scelto un valore minimo atto a garantire la stabilità di forma dell’estremo anteriore 17 dell’otturatore 13 durante l’uso normale della valvola di regolazione 10.
Vantaggiosamente, una valvola di regolazione secondo il trovato, che quindi consente una compensazione efficiente delle pressioni, à ̈ specialmente adatta ad essere impiegata in applicazioni nelle quali, in condizioni di uso, si verifica un’elevata differenza di pressione tra monte e valle della valvola di regolazione stessa, come ad esempio nel caso di impianti a CO2.
A titolo esclusivamente esemplificativo e non limitativo, una valvola di regolazione 10 secondo il trovato, ad esempio impiegata per la regolazione di un flusso di anidride carbonica e prevista per lavorare tra pressioni di quest’ultima comprese sostanzialmente tra 140 bar e 50 bar, vantaggiosamente avrà l’estremo anteriore 17 cilindrico, con diametro pari a 10 mm e realizzato in acciaio inossidabile, preferibilmente AISI 304 o equivalente, e lo spessore della parete 19 sarà preferibilmente compreso tra 0,5 mm e 1,0 mm.
Tale valvola di regolazione à ̈ quindi adatta ad essere impiegata con un elevato salto di pressioni tra monte e valle che, nell’esempio in questione, consiste in 90 bar.
Preferibilmente, l’otturatore 13 à ̈ tubolare e vantaggiosamente à ̈ cilindrico.
L’estremo anteriore 17 dell’otturatore 13 preferibilmente ha almeno una apertura 20 attraversabile dal fluido secondo una direzione perpendicolare alla direzione di scorrimento A.
Vantaggiosamente, in accordo con le allegate figure, l’estremo anteriore 17 ha una pluralità di aperture 20, à ̈ preferibilmente cilindrico e vantaggiosamente ha le aperture 20 distribuite in modo uniforme lungo una direzione circonferenziale sull’estremo anteriore 17 stesso.
Vantaggiosamente, nella posizione di chiusura dell’otturatore 13, l’apertura 20 à ̈ coperta e chiusa dalla superficie interna 15 della sede 14, e il canale à ̈ quindi ostruito; invece, nella posizione di apertura, l’apertura 20 à ̈ libera per il passaggio di fluido.
In maggior dettaglio, l’apertura 20 ha preferibilmente forma di triangolo il quale ha un’altezza parallela alla direzione di scorrimento A.
Per altezza si intende un segmento passante per un vertice del triangolo e perpendicolare al lato opposto a tale vertice.
L’apertura 20 à ̈ vantaggiosamente sagomata in modo che l’otturatore 13, quando à ̈ posto in una posizione intermedia tra la posizione di apertura e la posizione di chiusura, ha una prima parte 20a dell’apertura 20 coperta dalla superficie interna 15 della sede 14 ed una seconda parte 20b dell’apertura 20 libera per il passaggio di fluido, ove la prima parte 20a comprende un intero lato del triangolo e la seconda parte 20b comprende il vertice opposto a questo lato.
La valvola di regolazione 10 vantaggiosamente comprende un motore 21 di azionamento dell’otturatore 13, atto a modulare la posizione di quest’ultimo, in modo controllato, tra le posizioni di apertura e di chiusura.
Il rotore del motore 21 à ̈ preferibilmente connesso con l’estremo posteriore 16 dell’otturatore 13.
Operativamente, quando l’otturatore 13 à ̈ azionato secondo uno spostamento di apertura, ossia à ̈ spostato dalla posizione di chiusura verso la posizione di apertura, à ̈ vantaggiosamente la seconda parte 20a dell’apertura 20 ad essere disimpegnata per prima dalla parete interna 15 della sede 14.
In particolare, la porzione dell’apertura 20, libera dalla parete interna 15, aumenta durante lo spostamento di apertura ed à ̈ di forma triangolare.
Preferibilmente, l’apertura 20 à ̈ a forma di triangolo isoscele il quale preferibilmente ha la base perpendicolare alla direzione di scorrimento A.
Il canale 12 vantaggiosamente comprende due vani 22, 23.
La sede 14 Ã ̈ vantaggiosamente posta tra i vani 22 e 23. Preferibilmente, un primo 22 dei vani 22, 23 si sviluppa perpendicolarmente alla direzione di scorrimento A e il secondo 23 dei vani 22, 23 si sviluppa parallelamente alla direzione di scorrimento A.
L’estremo anteriore 17 à ̈ vantaggiosamente dotato di una cavità interna 17a che à ̈ in comunicazione con il primo vano 22.
Il canale 12 preferibilmente comprende inoltre una camera di deflusso 24, posta tra il primo vano 22 e la sede 14, la camera di deflusso 24 à ̈ vantaggiosamente anulare ed à ̈ attraversata centralmente dall’otturatore 13.
Il corpo 11 ha una camera di bilanciamento 25 nella quale à ̈ inserito scorrevolmente l’estremo posteriore 16 dell’otturatore 13, essendo previsto, sull’estremo posteriore 16 almeno un foro passante 26 adatto a mettere in comunicazione la camera di bilanciamento 25 con l’interno dell’otturatore 13 e vantaggiosamente, quindi, atto a mettere in comunicazione la camera di bilanciamento 25 con il secondo vano 23 mediante la cavità interna 17a dell’estremo anteriore 17 dell’otturatore 13.
Con particolare riferimento alle figure allegate, à ̈ vantaggiosamente previsto un connettore 27 innestato nell’estremo posteriore 16 dell’otturatore 13 e fissato al rotore del motore 21.
Si noti che, nella posizione di chiusura dell’otturatore 13, le aperture 20 potranno essere parzialmente o completamente coperte, e quindi chiuse, dalla parete interna 15 della sede 14.
Nel primo caso, di copertura parziale, la valvola di regolazione 10 à ̈ configurata in modo tale che, quando l’otturatore 13 à ̈ nella posizione di chiusura, la parte di apertura 20 che non à ̈ impegnata dalla parte interna 15 della sede 14 à ̈ in comunicazione solo con uno dei due vani 22 e 23 e preferibilmente con il secondo vano, in accordo con la forma di realizzazione illustrata nelle allegate figure.
Vantaggiosamente, la valvola di regolazione 10 Ã ̈ adatta ad essere installata lungo una tubazione con il primo vano 22 a monte ed il secondo vano 23 a valle secondo la direzione di deflusso del fluido.
A titolo esclusivamente esemplificativo e non limitativo sono illustrate nelle figure 3a e 3c rispettivamente le posizioni aperta e chiusa, e nella figura 3b à ̈ illustrata una posizione intermedia tra queste ultime, nella quale l’apertura 20 à ̈ solo parzialmente aperta e, quindi, attraversabile dal fluido limitatamente alla porzione lasciata libera dalle sede 14.
Il trovato così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito di tutela delle rivendicazioni allegate.
Ad esempio la presente valvola di regolazione potrà essere vantaggiosamente impiegata per regolare il flusso di gas in caldaie a gas.
Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere variati a seconda delle esigenze contingenti e dello stato della tecnica.
Ove le caratteristiche costruttive e le tecniche menzionate nelle seguenti rivendicazioni siano seguite da segni o numeri di riferimento, tali segni o numeri di riferimento sono stati apposti con il solo scopo di aumentare l’intelligibilità delle rivendicazioni stesse e, di conseguenza, essi non costituiscono in alcun modo limitazione all’interpretazione di ciascun elemento identificato, a titolo puramente di esempio, da tali segni o numeri di riferimento.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola di regolazione (10) di flusso comprendente: - un corpo (11) attraversato da un canale (12) per un fluido, - un otturatore (13) scorrevole in detto corpo (11), secondo una direzione di scorrimento (A), tra una posizione di chiusura in cui ostruisce detto canale (12) ed una posizione di apertura nella quale detto canale (12) à ̈ aperto, detto canale (12) comprendendo una sede (14) per detto otturatore (13) dotata di una superficie interna (15) parallela a detta direzione di scorrimento (A), detto otturatore (13) sviluppandosi lungo detta direzione di scorrimento (A) tra un estremo posteriore (16) ed un estremo anteriore (17), il quale à ̈ dotato di una superficie laterale (18) parallela a detta direzione di scorrimento (A) e accoppiabile con la superficie interna (15) di detta sede (14), gli estremi (16, 17) di detto otturatore (13) essendo in comunicazione per bilanciare le pressioni del fluido agente su di essi, caratterizzato dal fatto che detto estremo anteriore (17) à ̈ tubolare.
  2. 2. Valvola di regolazione (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto estremo anteriore (17) comprende una parete (19) parallela a detta direzione di scorrimento (A) e avente uno spessore costante per il quale à ̈ scelto un valore minimo atto a garantire la stabilità di forma dell’estremo anteriore (17) di detto otturatore (13) durante l’uso normale di detta Valvola di regolazione (10) (10).
  3. 3. Valvola di regolazione (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto otturatore (13) Ã ̈ tubolare.
  4. 4. Valvola di regolazione (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che: - detto estremo anteriore (17) ha almeno una apertura (20) attraversabile da un fluido secondo una direzione perpendicolare a detta direzione di scorrimento (A), - in detta posizione di chiusura detta almeno un’apertura (20) à ̈ coperta e chiusa dalla superficie interna (15) di detta sede (14), e - in detta posizione di apertura detta almeno un’apertura (20) à ̈ libera per il passaggio di fluido.
  5. 5. Valvola di regolazione (10) secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detta almeno un’apertura (20) ha forma di triangolo il quale ha un’altezza parallela a detta direzione di scorrimento (A).
  6. 6. Valvola di regolazione (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta almeno un’apertura (20) à ̈ sagomata in modo che detto otturatore (13) posto in una posizione intermedia tra detta posizione di apertura e detta posizione di chiusura, ha una prima parte (20a) di detta apertura (20) coperta dalla superficie interna (15) di detta sede (14) ed un seconda parte (20b) di detta apertura (20) libera per il passaggio di fluido, detta prima parte (20a) comprendendo un intero lato di detto triangolo e detta seconda parte (20b) comprendendo il vertice opposto a detto lato.
  7. 7. Valvola di regolazione (10) secondo una delle rivendicazioni 5 e 6, caratterizzata dal fatto che detto triangolo à ̈ isoscele e ha la base perpendicolare a detta direzione di scorrimento (A).
  8. 8. Valvola di regolazione (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto canale (12) comprende due vani (22, 23), detta sede (14) essendo posta tra detti vani (22, 23), un primo (22) di detti vani (22, 23) sviluppandosi perpendicolarmente a detta direzione di scorrimento (A) e il secondo (23) di detti vani (22, 23) sviluppandosi parallelamente a detta direzione di scorrimento (A), detto estremo anteriore (17) essendo dotato di una cavità interna comunicante con detto primo vano (22).
  9. 9. Valvola di regolazione (10) secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detto canale (12) comprende una camera di deflusso (24) posta tra detto primo vano (22) e detta sede (14), detta camera di deflusso (24) essendo anulare e attraversata centralmente da detto otturatore (13).
  10. 10. Valvola di regolazione (10) secondo la rivendicazione 3 ed una delle rivendicazioni da 4 a 9, caratterizzata dal fatto che detto corpo (11) ha una camera di bilanciamento (25) nella quale à ̈ inserito scorrevolmente l’estremo posteriore (16) di detto otturatore (13), essendo previsto, su detto estremo posteriore (16) almeno un foro passante (26) adatto a mettere in comunicazione detta camera di bilanciamento (25) con l’interno di detto otturatore (13).
IT000159A 2013-06-24 2013-06-24 Valvola di regolazione ITVI20130159A1 (it)

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