ITPR20100064A1 - Valvola di sicurezza meccanica per alte pressioni - Google Patents

Description

“VALVOLA DI SICUREZZA MECCANICA PER ALTE PRESSIONIâ€

La presente invenzione ha per oggetto una valvola di sicurezza meccanica per ambienti ad alte/altissime pressioni (fino a 2200 bar) applicabile ad un ampio campo di portate (30 - 60000 l/h), che trova impiego prevalente in pompe ed omogeneizzatori ad alta pressione, i quali devono essere dotati di dispositivi di sicurezza che impediscano il raggiungimento di condizioni critiche che comportino rischi di rotture improvvise e pericolo per gli utilizzatori.

E’ già nota la presenza di una valvola di sovrapressione o limitatrice di pressione per la protezione da eventuali sovrapressioni che si possono creare all’interno della testata di compressione in seguito all’azione pompante della macchina cui la valvola à ̈ applicata.

Tale valvola, illustrata schematicamente in figura 1, comprende una molla per lo scarico delle sovrapressioni e anche una leva di apertura montata su eccentrico per il disarmo manuale del precarico e quindi della valvola in occasione dei cicli di lavaggio impianto (CIP) per effettuare la pulizia della sede dell’otturatore a sfera e della tubazione di scarico.

Tuttavia à ̈ avvertita l’esigenza di poter controllare il disarmo della valvola da remoto.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ proporre una valvola incorporante un dispositivo capace di attuare da remoto il disarmo della valvola e comandare/controllare l’apertura e la chiusura forzata della valvola.

Inoltre, altri scopi del presente trovato sono:

- far si che la valvola di sicurezza possa essere integralmente assemblata prima della taratura,

- far si che la valvola di sicurezza una volta installata possa essere smontata dal suo alloggiamento senza comprometterne la taratura,

- far si che la valvola di sicurezza permetta una immediata apertura e scarico della sovrapressione una volta raggiunto il valore di pressione di taratura, - far si che lo stato di apertura o chiusura della valvola possano essere segnalati per mezzo di un sensore,

- far sì che tale dispositivo sia estremamente semplice ed economico.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da una valvola, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di una valvola, come illustrato negli uniti disegni in cui:

- la figura 1 mostra schematicamente una valvola di tipo noto;

- le figure 2 e 3 illustrano in sezione la valvola oggetto del presente trovato, rispettivamente in configurazione di chiusura e apertura.

Con riferimento alle figure, con 1 Ã ̈ stata complessivamente indicata una valvola di sovrapressione, normalmente installata sulla testata di compressione di un omogeneizzatore o sulla linea di mandata ad alta pressione di una pompa per proteggere la macchina e gli operatori da sovrapressioni accidentali.

La valvola 1 presenta un corpo 2 nel quale à ̈ inserita una molla 3 agente sullo stelo di un otturatore 4 terminante con una sfera 5 atta a chiudere un’apertura 6 a contatto con ambienti ad alta pressione.

La sfera 5 à ̈ quindi mantenuta in posizione di chiusura mediante il carico della molla 3, mentre si sposta in posizione di apertura quando la pressione nell’ambiente ad alta pressione supera il valore di taratura, preimpostato (set-point) in sede di collaudo agendo su una vite di regolazione 7 che avvitandosi nel corpo 2 modifica la compressione della molla 3.

In tal caso il prodotto o il fluido presente nell’ambiente ad alta pressione risale all’interno di un corpo inferiore 11 attorno allo stelo e viene scaricato attraverso un’uscita 8.

Un sigillo 9 di garanzia, protetto da un coperchio, impedisce l’alterazione del precarico della molla.

Poiché la valvola si richiude quando la pressione scende sotto il valore di apertura, al fine di avere la richiusura del dispositivo, nel caso di omogeneizzatore può essere necessario agire sul regolatore di pressione per ridurre la pressione all’interno della testata di compressione, mentre nel caso di pompa può essere necessario ridurre la velocità della macchina.

Con 10 sono state indicate guarnizioni di tenuta della valvola del tipo ad anello (O-ring).

Nella valvola oggetto del presente trovato (figure 2 e 3), tra i mezzi elastici (molla 3) e l’otturatore vero e proprio (sfera 5) à ̈ originalmente interposto un dispositivo attuatore pneumatico 12 che consente di gestire in remoto la valvola, con particolare riferimento alla apertura e chiusura.

Il dispositivo pneumatico 12 comprende un cilindro pneumatico 13 provvisto di una flangia superiore 14 e di una flangia inferiore 15 tra le quali scorre un pistone 16.

Nelle flangie 14 e 15 sono rispettivamente definiti fori 17 e 18 per l’ingresso e l’uscita di aria.

In assenza di immissione di aria attraverso il foro 17 o il foro 18, la valvola si comporta come una valvola di sovrapressione tradizionale del tipo di quella illustrata in figura 1.

Invece, nel caso di immissione di aria attraverso il foro 18 della flangia inferiore 15 (e relative idonee canalizzazioni esterne alla valvola), controllata in remoto attraverso una opportuna centralina di comando e controllo, si forza l’apertura della valvola (nonostante la pressione dell’ambiente ad alta pressione sia inferiore a quella di set-point) vincendo il precarico della molla 3, la quale viene ulteriormente compressa al fine di consentire il sollevamento dell’otturatore.

Ciò accade ad esempio in occasione dei cicli di lavaggio impianto in cui occorre pulire la sede della valvola, l’otturatore a sfera e la tubazione di scarico.

Il pistone 16 scorre e comprime la molla 3 fino a raggiungere un fine corsa 20 in corrispondenza del quale la valvola à ̈ in condizioni di massima apertura.

Il pistone 16 comprende infatti una prima porzione 21 interagente con la molla 3, ed una seconda porzione (coincidente con l’otturatore 4) interagente con la sfera 5. La prima porzione e la seconda porzione sono solidali fra loro.

Nel caso di immissione di aria attraverso il foro 17 della flangia superiore 14, si forza invece la chiusura della valvola, ad esempio nel caso di omogeneizzatori o pompe utilizzati per alimentare atomizzatori (in inglese “spray dryer†) in impianti per la nebulizzazione e l'essiccamento di sospensioni liquide. Il dispositivo pneumatico 12 costituisce mezzi meccanici per il controllo in remoto della valvola 1 (per consentirne un’apertura o chiusura forzata), unitamente alla centralina di comando e controllo e a un sensore di posizione 19 di tipo induttivo.

Tale sensore 19, che segnala quando la valvola apre, può essere utilizzato dall’utente ad esempio per attivare un allarme o prevedere il pompaggio del prodotto scaricato, quando la valvola apre.

I mezzi in controllo in remoto, secondo varianti di realizzazione non illustrate, possono comprendere attuatori idraulici anziché pneumatici.

Inoltre, i sensori di posizione di tipo induttivo sono sensori tipo “on/off†che possono essere sostituiti da altri sensori più sofisticati, in grado di indicare con precisione la percentuale di apertura della valvola di sicurezza (distanza dell’otturatore dalla sede).

La presente valvola può assumere quattro diverse configurazioni (le ultime due sono configurazioni mobili per il raggiungimento delle posizioni finali rispettivamente di valvola aperta e di valvola chiusa):

- valvola CHIUSA (illustrata in figura 2): la zona di alta pressione à ̈ al di sotto del valore di setpoint della valvola di sicurezza, il cilindro pneumatico non à ̈ alimentato ed il sensore induttivo dà segnale di valvola chiusa.

- Valvola APERTA (illustrata in figura 3): la zona di alta pressione assume valori pari o maggiori del valore di set-point, il cilindro pneumatico non à ̈ alimentato ed il sensore induttivo dà il segnale di valvola aperta. E’ chiaro che, come nelle valvole tradizionali, la valvola di sicurezza si richiude quando la pressione scende ad un valore di pressione inferiore al valore di taratura.

- Valvola in APERTURA PER LAVAGGIO: la zona di alta pressione assume valori inferiori al valore si setpoint, la configurazione finale ad apertura completata à ̈ quella illustrata in figura 3, il cilindro à ̈ alimentato con aria attraverso la flangia inferiore e il sensore induttivo dà il segnale di valvola aperta.

- Valvola in CHIUSURA FORZATA: la zona di alta pressione assume valori di poco al di sotto del valore di set-point, la configurazione à ̈ quella illustrata in figura 2, il cilindro à ̈ alimentato con aria attraverso la flangia superiore ed il sensore induttivo dà il segnale di valvola chiusa. Quest’ultima configurazione, destinata ad applicazioni straordinarie quali ad esempio omogeneizzatori o pompe utilizzati per alimentare “spray dryer†, richiede una logica di controllo più complessa (rispetto al funzionamento in lavaggio), in quanto occorre gestire, con l’aiuto di ulteriori sensori/trasduttori di pressione (non illustrati) la criticità della chiusura forzata di uno sfioro di sicurezza.

Il dispositivo pneumatico 12 consente di gestire in remoto la apertura della valvola (per facilitare i processi di lavaggio) e la chiusura della valvola (per processi straordinari).

Il dispositivo pneumatico 12, essendo interposto tra i mezzi elastici (molla 3) e l’otturatore vero e proprio (sfera 5), permette di adempiere anche ad altri due scopi citati precedentemente:

- rende possibile l’assemblaggio completo della valvola prima della taratura,

- rende possibile la rimozione completa della valvola dal suo alloggiamento senza disassemblarla e quindi senza compromettere la taratura della stessa.

Il dispositivo pneumatico 12 può all’occorrenza essere sostituito da un dispositivo idraulico con le stesse modalità di funzionamento (ad esempio nel caso in cui si renda necessario applicare forze più elevate per l’attuazione della valvola di sicurezza).

Per far si che la valvola di sicurezza permetta una immediata apertura e scarico della sovrapressione una volta raggiunto il valore di pressione di taratura, la sede di tenuta dell’otturatore (sfera 5) à ̈ progettata in modo da aumentare immediatamente la forza che agisce sui mezzi elastici (molla 3) non appena inizia l’apertura della valvola stessa. I diametri interni e il profilo interno della sede di tenuta sono ottimizzati e conformati in modo tale da ottenere questo effetto.

La valvola oggetto del presente trovato presenta inoltre i seguenti vantaggi:

- ridotta manutenzione;

- consente una calibrazione di precisione e un’esatta ripetibilità di intervento;

- rapidità di intervento.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola (1) di sicurezza meccanica per alte pressioni, del tipo comprendente un corpo (2) alloggiante mezzi elastici (3) agenti su un otturatore (5) per mantenerlo normalmente in posizione di chiusura di un’apertura (6) quando la pressione in una zona ad alta pressione al di là dell’apertura (6) à ̈ inferiore a quella, regolabile ad un valore fisso di taratura, esercitata dai mezzi elastici (3), caratterizzata dal fatto che la valvola comprende mezzi meccanici per il controllo in remoto della valvola, interposti tra i mezzi elastici (3) e l’otturatore (5) per consentire un’apertura o una chiusura forzata della valvola (1).
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi meccanici comprendono un attuatore pneumatico (12).
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 2, in cui l’attuatore pneumatico (12) comprende un cilindro pneumatico (13) dotato di una flangia superiore (14) e di una flangia inferiore (15) sulle quali sono rispettivamente definiti fori (17 e 18) attraverso i quali avviene l’immissione di aria per comandare il movimento di un pistone (16) alloggiato nel cilindro pneumatico (13).
4. 4. Valvola secondo la rivendicazione 1, in cui à ̈ presente un sensore di posizione (19) di tipo induttivo.
5. 5. Valvola secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi elastici comprendono una molla (3).
6. 6. Valvola secondo la rivendicazione 5, in cui à ̈ presente una vite (7) di regolazione per regolare il precarico o compressione della molla (3).
7. 7. Valvola secondo la rivendicazione 6, in cui à ̈ presente un sigillo (9) di garanzia, protetto da coperchio, a protezione della vite (7) di regolazione per impedire alterazioni del precarico della molla.
8. 8. Valvola secondo la rivendicazione 3, in cui à ̈ presente un fine corsa (20) per il movimento del pistone (16) in apertura della valvola.
9. 9. Valvola secondo la rivendicazione 1, in cui la valvola à ̈ assemblata prima della taratura.
10. 10. Valvola secondo la rivendicazione 1, in cui la valvola à ̈ rimovibile senza necessità di essere disassemblata e quindi senza compromettere la taratura della stessa.