ITVR960072A1 - Elettrovalvola di sicurezza per condotte di fluido sia liquido che gassoso a controllo automatico della tenuta dell'impianto - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto per invenzione industriale per il trovato avente titolo:

"ELETTROVALVOLA DI SICUREZZA PER CONDOTTE DI FLUIDO, SIA LIQUIDO CHE GASSOSO, A CONTROLLO AUTOMATICO DELLA TENUTA DELL'IMPIANTO"

Il presente brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un'elettrovalvola di sicurezza utilizzabile nelle condotte di fluidi di qualsiasi tipo, sia liquidi che gassosi, la cui peculiarità è quella di essere realizzata in modo da controllare automaticamente la tenuta dell'impianto prima di effettuarne l'apertura.

Come noto nel settore della termo-idraulica vengono impiegati diversi tipi di valvole automatiche e di sicurezza, le quali, come principio generale, sono costituite da un organo otturatore che serve a stabilire o ad interrompere la comunicazione tra due ambienti, ossia di quello a monte ed a valle di una condotta di fluido, sia di tipo liquido che gassoso, in cui la valvola stessa è inserita.

Una delle applicazioni più comuni è rappresentata dalle elettrovalvole di sicurezza, generalmente applicabili nelle condotte di gas combustibili canalizzati ad esempio a monte di tutti gli impianti per processi di produzione del calore -quali le caldaie, i fornelli, gli scaldabagni, ecc., le quali elettrovalvole possono essere di due tipi: il primo è costituito da elettrovalvole ad apertura e chiusura automatica mentre,l'altro riguarda elettrovalvole normalmente aperte o normalmente chiuse a riarmo manuale.

Le elettrovalvole ad apertura e chiusura automatica, comprendono una bobina che, in condizioni operative normali, viene alimentata da corrente di rete che mantiene l'otturatore in posizione di apertura, per cui l'utenza viene alimentata dal combustibile, mentre qualora si verificasse un'interruzione della corrente elettrica, ad esempio causata da una fuga di gas che ha sollecitato l'intervento di un rilevatore di sicurezza a cui la bobina stessa è collegata, l'otturatore si porta in posizione di blocco in contrasto a molla.

Mentre le elettrovalvole ad apertura e chiusura automatica, una volta ripristinata la corrente si riaprono automaticamente, le elettrovalvole a riarmo manuale, per essere riportate in condizione di utilizzo, devono essere riarmate mediante un comando manuale.

Tuttavia le sopra citate elettrovalvole di sicurezza note sono soggette ad alcuni limiti, tra i quali quello più rilevante è rappresentato dall'assenza di organi che consentano il controllo della tenuta dell'impianto in fase di apertura, per cui il riarmo non sempre viene effettuato nelle perfette condizioni di sicurezza, dal momento che le cause che hanno provocato il blocco possono talvolta non essere state corrette, come pure se ne possono essere nel frattempo verificate altre non immediatamente controllabili .

Di conseguenza il riarmo sia automatico che manuale delle elettrovalvole note, può causare anche situazioni di pericolo, ad esempio nel caso tipico in cui si sia verificata una piccola fuga di gas non più immediatamente percettibile nè dal rilevatore di sicurezza nè dall'utente, che nel frattempo può aver provveduto al riarmo manuale.

Lo scopo della presente invenzione è quello di eliminare o quantomeno ridurre gli inconvenienti sopracitati, ed in particolare di aver ideato e realizzato una elettrovalvola di sicurezza, applicabile in condotte per il passaggio di qualsiasi fluido, liquido o gassoso, ossia installabile a monte di tutti gli impianti che utilizzino soprattutto gas combustibili canalizzati, la principale caratteristica della quale è di poter controllare automaticamente, prima di ogni fase di apertura, la tenuta dell'impianto, e di stabilire o di mantenere interrotta l'erogazione del fluido a monte in modo completamente automatico e rispondente all'effettiva situazione del momento.

Nell'ambito di tale scopo generale l'invenzione in oggetto propone inoltre che tale elettrovalvola di sicurezza sia concepita in modo particolare per evitare il riarmo manuale, automatizzando la fase di ripristino che si verifica comunque nelle condizioni di massima sicurezza, ossia soltanto quando un suo particolare gruppo di controllo stabilisca che, mediante un idoneo bilanciamento di pressioni, le condizioni di funzionamento siano quelle corrette.

In altri termini l'elettrovalvola secondo il presente trovato, oltre a funzionare in modo completamente autonomo ed automatico sia per interrompere che per ristabilire l'erogazione del fluido, presenta caratteristiche di sicurezza e di controllo estremamente affidabili, mediante il costante controllo della tenuta dell'impianto.

Tali scopi, vantaggi e funzioni particolari vengono tutti raggiunti, secondo il presente trovato, da una elettrovalvola di sicurezza per condotte di fluido, sia liquido che gassoso, a controllo automatico della tenuta dell' impianto, la quale si caratterizza in modo particolare per il fatto che all'interno di un corpo di contenimento, comprendente più camere intercomunicanti particolarmente dislocate, è posto superiormente un gruppo di erogazione valvolare con un primo otturatore controllato da una bobina elettrica o similare, costituito da un albero centrale scorrevole verticalmente posto al centro di membrane elastiche ed in prossimità con almeno un elemento di contrasto, quale molla, peso o similare, e con almeno un condotto collaborante con il nucleo mobile di detta bobina, ed inferiormente un gruppo valvolare di controllo delle pressioni, costituito da un secondo otturatore formato da un albero centrale coassiale agli alberi precedenti, agente in combinazione a membrane elastiche e ad una molla di tenuta; detti due gruppi valvolari od otturatori, possono simultaneamente od indipendentemente interrompere il flusso di fluido dalla camera di entrata a quella di uscita, mediante un idoneo bilanciamento di pressioni che determinano lo spostamento degli otturatori stessi e la chiusura di un passaggio centrale comune ad entrambi, mentre la fase di erogazione può avvenire solo quando i due otturatori si trovano in posizione di apertura.

Ulteriori caratteristiche e particolari del presente trovato potranno meglio apparire nella descrizione che segue di una forma di esecuzione preferenziale, illustrata, a titolo indicativo ma non limitativo, nelle annesse tavole di disegno in cui:

la fig. 1 mostra una vista schematica in sezione laterale dell'elettrovalvola secondo il presente trovato nel suo complesso.

la fig. 2 ne illustra una vista schematica evidenziante l'apertura dei due otturatori.

Con riferimento alle figure allegate con 1 viene indicata nel suo complesso l'elettrovalvola di sicurezza secondo il presente trovato, comprendente mezzi per il controllo automatico della tenuta dell'impianto in cui è applicata, la quale risulta essere costituita da un corpo di contenimento 2, di forma sostanzialmente cilindrica, su due lati contrapposti del quale sono ricavate due imboccature 3 e 4, l'una atta ad essere congiunta alla condotta di entrata e l'altra a quella di uscita di un impianto per la canalizzazione di gas combustibili o non, oppure di liquidi o comunque di materiali fluidi di qualsiasi natura.

All'interno del corpo di contenimento 2 è presente un primo otturatore 5 scorrevole ad asse verticale posto centralmente e presentante una conduttura centrale passante 6, il quale otturatore termina inferiormente con una calotta ed una guarnizione che si appoggiano, in fase di chiusura, contro la bordatura anulare 7 di una sede fissa, di cui diremo in seguito.

La parte superiore del primo otturatore 5 è inserita e fissata ad una membrana discoidale 8, il cui contorno anulare 9, fissato ad una congiunzione del corpo 2, presenta una particolare flessibilità che evita qualsiasi tipo di scorrimento contro le pareti fisse, aumentando le caratteristiche di resistenza e di durata rispetto a quelle delle membrane tradizionali.

La membrana 8, fissata centralmente al primo otturatore 5, è accoppiata ad una seconda membrana 10 posta superiormente, la cui parte centrale forata è unita ad un condotto 11 ad asse verticale, che si immette superiormente in una bobina elettrica 12, e più esattamente in corrispondenza del suo nucleo centrale 13, posto in contrasto ad una molla 13'.

L'otturatore 5 e le membrane 8 e 10 formano tre camere interne indicate con A, B e C, la prima delle quali, ossia la A, è delimitata dalla membrana 8 e da una parete divisoria 14 facente parte della struttura interna fissa del corpo 2, sulla quale parete divisoria è ricavata la sopra menzionata bordatura anulare 7 di una sede fissa attraverso la quale può passare il flusso di fluido.

Le rimanenti camere B e C sono rispettivamente formate dallo spazio compreso tra le membrane 8 e 10 e da quello delimitato dalla membrana 10 e la parte superiore interna del corpo 2.

Tra le membrane 8 e 10 è collocata una molla 15 che imprime una certa spinta verso il basso al primo otturatore 5, oppure è previsto l'impiego di altri dispositivi aventi la medesima funzione, ad esempio rappresentati da pesi aventi una forza equivalente a quella della molla, da membrane ausiliarie o similari.

La parte inferiore dell'elettrovalvola in oggetto comprende un secondo otturatore 16, il quale superiormente termina con una calotta ed una guarnizione che si appoggiano, in fase di chiusura, contro la bordatura inferiore anulare 7 della sede fissa, mentre inferiormente è fissato ad una membrana elastica 17 il cui bordo anulare flessibile 18, fissato ad una congiunzione del corpo 2, presenta una particolare flessibilità che evita qualsiasi tipo di scorrimento contro le pareti fisse.

L'estremità inferiore del secondo otturatore è posta in contrasto a molla 19 la quale è collocata in una camera delimitata dalla membrana 17 e dalla parte inferiore o base del corpo 2, sulla quale è anche ricavata una foratura 19' di scarico, comunicante con l'esterno.

Il secondo otturatore 16 è collocato nella camera D compresa tra la parete fissa 14 e l'imboccatura di uscita 4, e nella parte superiore dell'otturatore 16 stesso è ricavato un un piccolo condotto 20 che pone in comunicazione la camera D con il condotto 6 del primo otturatore 5, e di conseguenza la camera D con la camera B, attraverso il passaggio definito dalla sede 7.

Descriveremo ora brevemente il funzionamento dell'elettrovalvola secondo il presente trovato, che potrà essere meglio compreso partendo da impianto a riposo, dove la pressione di entrata nella zona 3 è uguale alla pressione di rete e la bobina 12 è senza tensione.

In queste condizioni, essendo il condotto 11 chiuso dal nucleo mobile 13 richiamato dalla molla 13', la pressione della camera A, passando da un condotto 21, si trasferirà nella camera C.

Nelle camere B e D, che sono in comunicazione attraverso i condotti 6 e 20, ci sarà la medesima pressione e precisamente la Pu {pressione di uscita), che in questo momento, essendo l'impianto in fase di avvio, sarà pari alla pressione atmosferica.

L'otturatore 5 è in chiusura sulla sede 7 perchè le forze sulla membrana 8 si annullano. Infatti la pressione in B è quella atmosferica e quindi la membrana 10 schiacciandosi sulla 8, viene a formare un'unica membrana con la stessa pressione sia da una parte che dall'altra, e su detto otturatore andranno ad agire la forza esercitata dalla molla 15 e la forza creata dalla Pe sull'otturatore stesso.

L'otturatore 16. è chiuso sulla;sede 7 in quanto spinto solo dalla forza della molla 19. Infatti la membrana 17 ha la medesima pressione atmosferica sia da una lato che dall 'altro.

Il condotto 11 è di sezione maggiore rispetto al condotto 21, in modo tale che, quando il condotto 11 è aperto e si ha portata di gas -nell'elettrovalvola, la pressione in C ed in B si avvicini alla Pu (pressione in uscita) .

A questo punto è possibile avviare l'impianto.

La bobina 12 viene sottoposta a tensione e di conseguenza il nucleo mobile 13 è -attirato verso il nucleo fisso e quindi il condotto 11 mette in comunicazione la camera C con la camera D attraverso i condotti il' e 20.

Il condotto 20 ha una sezione calibrata con un diametro di circa 0,2 mm ., ossia una misura sufficientemente piccola per non creare passaggi di gas, ma solo per sondare la tenuta dell'impianto.

A valle dell'elettrovalvola si sviluppa l'impianto di distribuzione con l'installazione di una o più utenze, che possono essere con comando manuale od elettrico.

Se le utenze sono tutte chiuse e l'impianto è a tenuta pneumatica, l'Orifizio 20 <' >riesce a portare tutto l'impianto in pressione e quindi anche nella camera D risulta esserci la medesima pressione di entrata Pe, che esercita sulla membrana 17 una forza tale da vincere la forza della molla 19 che apre l'otturatore 16.

La molla 19 ha una taratura molto inferiore rispetto alla forza esercitata dalla Pe sulla membrana 17, pertanto l'otturatore 16 rimarrà sempre aperto. L'otturatore 16 si chiuderà solo se, per una rottura delle tubazioni o delle utenze, la pressione in D si abbassa a livelli tali da non poter più resistere all'antagonismo della molla 19.

Se, nel momento in cui si alimenta la bobina 12, un'utenza è aperta oppure l'impianto ha una rottura meccanica con una sezione di passaggio uguale o superiore a quella del condotto 20, nella camera D non si potrà creare il valore di pressione di entrata Pe, e quindi l'otturatore 16 rimarrà chiuso.

Come è intuibile, con questo tipo di elettrovalvola si ha la garanzia che l'impianto è a tenuta od al massimo ha una dispersione verso l'esterno inferiore alla portata del condotto 20.

Solo ricercando la rottura dell'impianto ed eliminandola potrà quindi verificarsi l'apertura dell'otturatore 16, il quale, una volta aperto, potrà permettere l'avvio dell'utenza.

Aprendo l'utenza, nelle camere B e C si avrà una pressione pari alla pressione di uscita Pu, che è uguale a quella di entrata Pe meno la caduta di pressione dell 'elettrovalvola .

In ogni caso la pressione di uscita Pu sarà sempre inferiore a quella di entrata Pe, e quindi la membrana 8 si troverà da parte della camera A una pressione di entrata Pe, e dalla camera B una pressione di uscita Pu che determinano l'apertura dell'otturatore 5.

In queste condizioni, fintanto che la bobina rimane alimentata elettricamente e la forza della pressione di uscita Pu esercitata sulla membrana 17 è superiore alla forza della molla 19, l'elettrovalvola rimane aperta e funziona regolarmente.

Qualora, per varie cause, venisse interrotta l'alimentazione elettrica alla bobina 12, il nucleo mobile 13 va a chiudere il condotto 11, la pressione di entrata Pe, passando per il condotto 21 va ad agire sulla membrana 10 che trovando nella camera B la pressione di uscita Pu inferiore a quella di entrata Pe, va ad appoggiarsi sulla membrana 8, annullando così l'effetto della pressione di entrata Pe sulla membrana 8 stessa dalla parte della camera A.

In quest'ultimo caso la molla 15 e la pressione di entrata Pe sull'otturatore 5, determinano la chiusura dell'otturatore 5 stesso, portando l'elettrovalvola in posizione di partenza.

Come è intuibile, in caso di rottura di qualsiasi membrana, la valvola e più esattamente gli otturatori rimangono comunque in posizione di blocco, in quanto la forza predominante è quella delle molle o degli altri elementi aventi la loro medesima funzione.

Vantaggiosamente è pure previsto che, in sostituzione del gruppo superiore dell'elettrovalvola, ossia al posto dell'otturatore 5 e delle rispettive membrane, possa essere utilizzata una comune elettrovalvola ad esempio di classe A o del tipo servocomandata, od altro dispositivo avente la medesima funzione.

Ulteriore vantaggio è rappresentato dal fatto che in corrispondenza dello stelo dell'otturatore inferiore 16 può essere applicata una membrana aggiuntiva di compensazione dell'otturatore, utilizzabile nel caso in cui l'elettrovalvola venga applicata ad impianti di elevate pressioni.

L'elettrovalvola di sicurezza in oggetto a controllo automatico della tenuta dell'impianto, è stata descritta ed illustrata secondo una soluzione preferenziale, ma possono essere previste alcune varianti, tecnicamente equivalenti alle parti meccaniche ed ai componenti citati, che sono quindi da ritenersi comprese nell'ambito di protezione del presente trovato.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1) Elettrovalvola di sicurezza per condotte di fluido, sia liquido che gassoso, a controllo automatico della tenuta dell'impianto, caratterizzata in modo particolare per il fatto che all'interno di un corpo di contenimento, comprendente più camere intercomunicanti particolarmente dislocate, è posto superiormente un gruppo di erogazione valvolare con un primo otturatore controllato da una bobina elettrica o similare, comprendente un albero centrale scorrevole verticalmente posto al centro di membrane elastiche ed in prossimità di almeno un elemento di contrasto e di almeno un condotto collaborante con il nucleo mobile di detta bobina, ed inferiormente un gruppo valvolare di controllo delle pressioni, costituito da un secondo otturatore formato da un albero centrale coassiale agli alberi precedenti, agente in combinazione a membrane elastiche e ad una molla di tenuta.
2. 2) Elettrovalvola secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto elemento di contrasto può essere costituito da una molla che imprime una certa spinta verso il basso al primo otturatore, oppure da altri dispositivi aventi la medesima funzione, ad esempio rappresentati da pesi tarati in modo da esercitare una forza equivalente a quella della molla, da membrane ausiliarie o similari.
3. 3) Elettrovalvola secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti due gruppi valvolari od otturatori, possono simultaneamente od indipendentemente interrompere il flusso di fluido dalla camera di entrata a quella di uscita, mediante un idoneo bilanciamento di pressioni che determinano lo spostamento degli otturatori stessi e la chiusura di un passaggio centrale comune ad entrambi, mentre la fase di erogazione può avvenire solo quando i due otturatori si trovano in posizione di apertura .
4. 4 Elettrovalvola secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo otturatore e le rispettive membrane formano all'interno del corpo valvolare tre camere A, B e C, la prima delle quali, ossia la A, è delimitata dalla membrana inferiore (8) e da una parete divisoria (14) facente parte della struttura interna fissa del corpo (2), sulla quale parete divisoria è ricavata la sopra menzionata bordatura anulare (7) di una sede fissa attraverso la quale può passare il flusso di fluido.
5. 5) Elettrovalvola secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che le rimanenti camere B e C sono rispettivamente formate dallo spazio compreso tra le membrane superiori (8) e (10) e da quello delimitato dalla membrana (10) e la parte superiore interna del corpo (2).
6. 6) Elettrovalvola secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la parte inferiore dell'elettrovalvola in oggetto comprende un secondo otturatore {16), il quale superiormente termina con una calotta ed una guarnizione che si appoggiano, in fase di chiusura, contro la bordatura inferiore anulare (7) della sede fissa, mentre inferiormente è fissato ad una membrana elastica {17) il cui bordo anulare flessibile (18), fissato ad una congiunzione del corpo (2,) presenta una particolare flessibilità che evita qualsiasi tipo di scorrimento contro le pareti fisse.