IT201900001379A1 - Valvola a sfera con gruppo valvolare di non ritorno incorporato nella sfera - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione che ha per titolo:

"Valvola a sfera con gruppo valvolare di non ritorno incorporato nella sfera"

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce al campo delle valvole a sfera, in particolare alle valvole a sfera aventi un gruppo valvolare di non ritorno, o gruppo di ritegno, incorporato nella sfera.

Tecnica anteriore

Valvole a sfera con gruppo di ritegno incorporato, ovvero delle valvole a sfera presentanti al proprio interno una valvola di non ritorno, sono note nella tecnica.

GB 2157809, descrive un esempio di valvola a sfera, con incorporata all'interno della sfera stessa una valvola di non ritorno, atta ad impedire un riflusso accidentale di acqua verso la rete di distribuzione.

Una simile soluzione non permette di effettuare alcune tipologie di controllo.

È inoltre noto dotare delle valvole di prese e scarichi per effettuare ad esempio delle verifiche o degli interventi sulla valvola o sull'impianto in cui la valvola è montata. Sono note delle valvole in cui delle prese di pressione/scarichi sono disposti a valle della sfera, considerando la direzione concessa al fluido dalla valvola di non ritorno della sfera. Si noti che un medesimo foro può essere alternativamente utilizzato come presa di pressione o come scarico a seconda dell'utilizzo.

Sono altresì note delle valvole dotate di prese/pressione e scarichi posti a monte della sfera.

Risulta però complesso, oltre che costoso, realizzare e produrre delle valvole dotate di prese di pressione e scarichi poste sia a monte che a valle della sfera.

Scopo della presente invenzione è la realizzazione di una valvola a sfera che presenti al proprio interno un gruppo di ritegno, ovvero che presenti all'interno della sfera una valvola di non ritorno, ma che risolva i problemi della tecnica nota, in particolare permettendo un maggior numero di controlli ed interventi, pur mantenendo invariata la compattezza e la semplicità di produzione della valvola stessa.

Riassunto dell'invenzione

Questo ed altri scopi sono raggiunti dalla presente invenzione mediante la realizzazione di una valvola a sfera secondo una o più delle allegate rivendicazione.

In particolare, oggetto della presente invenzione è una valvola secondo la allegata rivendicazione 1. Aspetti preferiti dell'invenzione sono inoltre elencate nelle relative rivendicazioni dipendenti.

In particolare, secondo un aspetto della presente invenzione, una valvola a sfera ad inserimento diretto in condotti di un impianto idraulico, comprende un corpo valvolare avente una sede al cui interno alloggiano: una sfera, ruotabile attorno ad un asse di rotazione alternativamente tra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura del corpo valvolare e cava in modo da definire un passaggio fluidico; un gruppo valvolare di non ritorno inserito in almeno una porzione di detto passaggio fluidico di detta sfera. Il corpo valvolare comprende almeno due raccordi di collegamento configurati per collegarsi a rispettivi condotti dell'impianto idraulico. Il corpo valvolare comprende almeno un foro di presa pressione posto a monte della sfera, ed almeno un foro di scarico collegato fluidicamente con la citata sede, che è collegata fluidicamente con il condotto a valle della sfera, sia in posizione di apertura che in posizione di chiusura della sfera. Almeno parte del foro di scarico è posto a monte dell'asse di rotazione della sfera.

Come anticipato, vengono definiti dei fori di "presa pressione" ed un foro di "scarico". Tale denominazione è utilizzata per meglio distinguere i due elementi. È comunque comune che il foro di scarico abbia la medesima conformazione dei fori di pressione e che, oltre ad essere utilizzato per permettere di scaricare del flusso dalla valvola (ovvero dai condotti ad essa collegati), possa essere utilizzato per permettere, in differenti condizioni di uso, di collegare un dispositivo per la rilevazione della pressione del flusso all'interno della valvola.

Si noti inoltre che le definizioni "a monte" e "a valle" si riferiscono alla direzione del fluido attraverso il gruppo di non ritorno. Come noto, il gruppo di non ritorno, in condizione di normale utilizzo, consente la direzione del fluido in una sola direzione, per cui le definizioni "a monte" e "a valle" non presentano ambiguità.

Grazie alla presente soluzione, è possibile realizzare una valvola compatta ed economica, che permetta di monitorare e/o scaricare il flusso sia a monte della sfera che a valle della sfera. In particolare, il foro di scarico è disposto in prossimità della presa di pressione, pur essendo collegato fluidicamente con il condotto a valle della stessa. In altre parole, se pur dall'esterno la posizione del foro di scarico risulta apparente a monte della sfera, esso in realtà è sempre collegato fluidicamente alla porzione a valle della stessa, anche quando la sfera è in posizione di chiusura.

Secondo un particolare aspetto, il foro di scarico è direttamente collegato a detta sede. In altre parole, una estremità del foro di scarico è disposta su una parete della sede della sfera.

Secondo un aspetto, il foro di scarico è interamente posto a monte dell'asse di rotazione della sfera.

Secondo un aspetto, in posizione di chiusura della sfera, una o più guarnizioni impediscono il collegamento fluidico tra il foro di scarico ed il raccordo di collegamento posto a monte della sfera.

Secondo un aspetto, almeno parte del passaggio fluidico contenente almeno parzialmente il gruppo valvolare di non ritorno presenta un diametro interno avente dimensione maggiore al diametro interno dei condotti dell'impianto idraulico a cui i raccordi sono configurati per allacciarsi direttamente.

Secondo un aspetto, il foro di scarico presenta asse parallelo all'asse di rotazione di detta sfera.

Secondo un aspetto, la sfera presenta una manopola di azionamento, ed il foro di scarico è disposto in modo opposto alla manopola di azionamento, rispetto a detto corpo valvola.

Secondo un aspetto, l'asse di detto foro di presa pressione è disposto ortogonalmente agli assi di detto foro di scarico.

Secondo un aspetto, la valvola comprende un secondo foro di presa pressione. Tipicamente, tale secondo foro è opposto al primo foro di presa pressione.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiari dalla descrizione che segue, fatta a titolo solamente esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la Figura 1 è una vista in sezione di una valvola a sfera secondo la presente invenzione, in condizione di apertura;

- la Figura 2 è una vista laterale della valvola mostrata in sezione in figura 1;

- la Figura 3 è una vista in sezione ed in pianta della valvola di figura 1, in posizione di chiusura;

- la Figura 4 è una vista schematica in sezione della valvola di figura 1, in cui viene evidenziato il percorso del fluido all'interno della valvola stessa.

Descrizione dettagliata delle figure

Con riferimento alle figure, una valvola a sfera 1, d'ora in poi valvola 1, ad inserimento diretto in condotti 2, 3 (visibili in figura 4) di un impianto idraulico, comprende un corpo valvolare 4 al cui interno alloggiano una sfera 5 cava, in modo da realizzare un passaggio 6 per il fluido 10 (visibile in figura 4) e un gruppo valvolare di non ritorno 7 inserito in almeno una porzione del passaggio 6 della sfera 5. Il corpo valvolare 4 comprende almeno due raccordi di collegamento 8, 9 conformati per collegarsi a rispettivi condotti 2, 3 di un relativo impianto idraulico. Il corpo valvolare 4 della valvola 1 è inoltre dotato dei citati raccordi di collegamento 8, 9 (d'ora in poi anche "raccordi 8, 9"), che permettono l'inserimento della valvola 1 in un impianto idraulico, ovvero l'accoppiamento della valvola 1 direttamente con i condotti di ingresso 2 e di efflusso 3. In particolare, la valvola 1 presenta un primo raccordo 8 a monte della sfera 5, ed un secondo raccordo 9 a valle della sfera.

I raccordi 8, 9 presentano tipicamente una porzione a manicotto, configurata per ricevere e per accoppiarsi direttamente, ovvero senza interposizioni di altre parti, al di là di elementi di tenuta noti quali canapa, sigillanti anaerobici, o altro ancora noto alla tecnica, con i condotti 2, 3 dell'impianto idraulico.

Ad esempio, i raccordi 8, 9 possono essere filettati, in modo da permettere di avvitare i relativi condotti 2, 3 ai raccordi 8, 9.

La configurazione mostrata risulta solo un esempio delle possibili forme di realizzazione dell'accoppiamento diretto tra i raccordi 8, 9 ed i condotti 2, 3. Qualsiasi forma di realizzazione che permetta un accoppiamento diretto tra i raccordi 8, 9 e i relativi condotti 3, 2 rientra nell'ambito di protezione della presente invenzione.

I raccordi 8, 9 sono ovviamente in continuità fluidica con il passaggio 6 della sfera 5, in modo da permettere lo scorrere del fluido 10 all'interno della valvola 1 stessa.

La valvola a sfera 1 è in grado, in maniera nota, di aprire/chiudere il passaggio di fluido 10 da un condotto di ingresso 2 verso un condotto di efflusso 3, tipicamente mediante azionamento di una relativa manopola 11.

In particolare, la sfera 5 è ruotabile attorno ad un asse Al, in modo che, in una posizione di apertura, il passaggio 6 sia allineato ai raccordi 8, 9, in modo da consentire il passaggio di fluido 10 attraverso la valvola 1, come mostrato in figura 1.

Ruotando la sfera 5 attorno all'asse Al, è possibile portare la sfera 5 in una posizione di chiusura, come mostrato in figura 3, in cui un fluido 10 non può attraversare la valvola, ovvero viene impedito il collegamento fluidico tra i due citati raccordi 8, 9.

La sfera 5 è dunque mobile entro una relativa sede 13 realizzata entro il corpo valvola. La sede 13 è tipicamente dotata di guarnizioni 14, atte a garantire la tenuta fluidica quando la sfera 5 è in posizione di chiusura. Le guarnizioni 14 preferibilmente sono atte a garantire la tenuta fluidica anche preferibilmente tra dei fori di pressione 15,16 posti a monte della sfera 5 (meglio discussi in seguito) ed il raccordo di collegamento (9) posto a valle della sfera.

Come anticipato, la sfera 5 è cava, in modo definire un passaggio 6, dove viene inserito un gruppo valvolare di non ritorno 7, noto e non oggetto della presente invenzione. Tipicamente, il gruppo valvolare di non ritorno 7 è dotato di un otturatore 7a mobile assialmente all'interno del foro 6. Una molla di contrasto 7b spinge l'otturatore 7a contro un relativo alloggiamento 12 disposto entro il passaggio 6. Una guarnizione (non mostrata in dettaglio nelle figure) è tipicamente interposta tra l'alloggiamento 12 e l'otturatore 7a, in modo da garantire la tenuta. La pressione del fluido 10, quando il fluido scorre nella corretta direzione, ovvero dal condotto di ingresso 2 verso il condotto di efflusso 3 (ovvero dal primo raccordo 8 verso il secondo raccordo 9), contrasta e vince l'azione della molla di contrasto, permettendo il disaccoppiamento dell'otturatore 7a dalla rispettiva sede 12. In tal modo viene permesso al fluido 10 di percorrere la valvola 1, come mostrato in figura 4. Quando invece il fluido 10 esercita una pressione contro l'otturatore 7a nella direzione errata, ovvero quando occorre un ritorno di flusso del fluido 10 dal condotto di efflusso 3 verso il condotto di ingresso 2, tale otturatore 7a viene spinto contro la rispettiva sede 12. In tal maniera l'accoppiamento tra i due elementi 7a, 12 viene favorito dalla contemporanea azione del fluido 10 e della molla di contrasto. Il ritorno di flusso del fluido 10 viene quindi impedito.

Preferibilmente, il diametro interno della porzione di passaggio 6 che ospita il gruppo valvolare di non ritorno 7 ha dimensione maggiore della dimensione del diametro interno dei condotti 2, 3 dell'impianto idraulico.

Grazie a ciò, come visibile in figura 4, il fluido 10 durante il proprio percorso all'interno della valvola 1 non è soggetto ad eccessive deviazioni e/o strozzature, per cui le perdite di carico concentrate sono minimizzate. Grazie quindi al presente trovato la valvola 1 è in grado di soddisfare la richiesta massima di fluido 10 e di permettere quindi il passaggio della massima portata disponibile nell'impianto.

Il corpo valvolare 4 presenta almeno un foro di presa pressione 15 (d'ora in poi anche "foro di pressione"), disposto a monte della sfera 5. In particolare, il foro di pressione 15 (visibile in figura 3) termina entro il primo raccordo 8 posto a monte della sfera 5. In modo noto, il foro di pressione presenta diametro tipicamente inferiore rispetto al primo raccordo 8, ed è configurato in modo da permettere il collegamento con un relativo dispositivo per la misurazione della pressione e/o della portata del fluido all'interno del corpo valvolare 4, noto nella tecnica e qui non discusso in dettaglio.

Un tappo 18 è tipicamente associato al foro di pressione 15, in modo che in normale condizione di uso sia impedita la fuoriuscita di fluido dal corpo valvolare attraverso il foro 15.

Il foro di pressione 15 può presentare delle porzioni aventi diametro differente tra loro. Ad esempio, con riferimento alle figure, la porzione di foro di pressione 15 collegata al primo raccordo 8 presenta diametro inferiore rispetto alla porzione di foro di pressione a cui si collega il tappo 18.

Tipicamente, un secondo foro di pressione 16 è disposto a monte della sfera 5. La conformazione del secondo foro di pressione 16 è tipicamente identica a quella del primo foro di pressione 15. Un relativo tappo 19 chiude in normale condizione di uso il secondo foro di pressione 16. Preferibilmente, il secondo foro di pressione 16 è opposto al primo foro di pressione 15.

In una particolare forma di realizzazione i fori di pressioni 15 e 16 presentano medesimo asse A2.

L'asse A2 del primo e/o del secondo foro di pressione 15, 16 è tipicamente ortogonale rispetto all'asse Al di rotazione della sfera 5, anche se in differenti forme di realizzazione, è possibile disporre i fori di pressione 15, 16 in modo differente rispetto a quanto mostrato.

Secondo l'invenzione, il corpo valvolare 4 comprende almeno un foro di scarico 17 collegato fluidicamente con la sede 13 della sfera 5. Tipicamente, il foro di scarico 17 è collegato direttamente alla sede 13, ovvero termina su una parete della sede 13 stessa.

La valvola 1 è configurata in modo che la sede 13 della sfera 5 sia collegata fluidicamente con il condotto a valle della sfera 5, sia in posizione di apertura che in posizione di chiusura di detta sfera 5.

Tale condizione può essere realizzata in diversi modi. Tipicamente, la sfera presenta una apertura 21 (visibile in figura 3) collegata al passaggio fluidico 6, tipicamente ortogonale alla stessa, in modo da collegare il passaggio fluidico 6 con la superficie esterna della sfera 5. In posizione di apertura, dunque, l'apertura 21 collega il passaggio fluidico 6 con la sede 13. In altre parole, mentre (la maggior) parte del fluido 10 attraversa il passaggio 6, (una piccola) parte del fluido 10 che entra nel passaggio 6 dal primo raccordo 8, oltrepassa il gruppo valvolare di non ritorno 7 attraversa l'apertura 21 e riempie la sede 13, e dunque il foro di scarico 17. In questo caso (ovvero con valvola 1 aperta e fluido 10 che in parte raggiunge la sede 13 attraverso il foro 21) si evita il ristagno di fluido 10 tra la superficie interna della sede 13 la sfera 5, evitando di conseguenza il depositarsi di batteri che potrebbero causare, ad esempio il fenomeno della legionellosi.

Un tappo 20 è tipicamente collegato al foro di scarico 17, in modo che in condizione di normale utilizzo, il fluido 10 non esca dal foro di scarico 17.

Se il tappo 20 viene rimosso, parte del fluido 10 attraversa il passaggio 6, e parte del fluido 10 esce dalla valvola 1 attraverso il foro di scarico 17. Se la direzione del flusso di fluido 10 viene invertita, ovvero se del fluido fluisce dal secondo raccordo 9 verso il primo raccordo 8, il gruppo valvolare di non ritorno 7 si chiude. In tal modo (grazie anche alla presenza delle citate guarnizioni 14) viene impedita la fuoriuscita di fluido 10 dal primo raccordo 8. Tutto il fluido 10 viene quindi deviato verso l'apertura 21. Se il tappo 20 viene rimosso, il fluido 10 viene scaricato dal foro di scarico 17. Se il tappo 20 è presente sul foro di scarico 17, la corsa del fluido si interrompe.

Secondo l'invenzione, almeno parte del foro di scarico 17 è posto a monte dell'asse di rotazione Al della sfera. Tale definizione risulta chiara per il tecnico del settore.

Ad esempio considerando la direzione di avanzamento del fluido 10 nella valvola 1, o almeno nella porzione di valvola a monte della sfera, e considerando un piano che contiene l'asse Al di rotazione della sfera 5 e perpendicolare alla citata direzione di avanzamento, almeno parte del foro di scarico 17 si trova nella porzione di spazio a monte di tale piano (considerando la citata direzione di avanzamento). Alternativamente, considerando un piano che contiene l'asse Al di rotazione e la direzione di avanzamento del fluido 10, e ponendo l'asse Al in verticale, e la direzione di avanzamento del fluido 10 come una retta ortogonale all'asse Al, avente verso da sinistra verso destra (ovvero come nella vista di figura 1), almeno parte del foro di scarico 17 (ovvero della proiezione ortogonale del foro 17 sul piano considerato) si trova a sinistra dell'asse Al di rotazione della sfera Al).

Tipicamente, almeno metà del foro di scarico 17 si trova a monte dell'asse Al di rotazione della sfera. Secondo un particolare aspetto, l'asse A3 del foro di scarico 17 è posto a monte dell'asse Al di rotazione della sfera.

Nella forma di realizzazione preferita, mostrata nelle figure, l'intero foro di scarico 17 è posto a monte dell'asse Al di rotazione della sfera 5.

Secondo un aspetto preferito, il foro di scarico 17 è disposto in modo opposto (rispetto al corpo valvola 4) alla manopola di azionamento 11 della sfera 5. In genere, dunque, l'asse A3 del foro di scarico 17 è ortogonale all'asse A2 del foro di presa pressione 15. In differenti possibili forme di realizzazione, è comunque possibile prevedere orientamento diverso per il foro di scarico 17 e/o per i fori di presa pressione 15, 16.

Il funzionamento della valvola 1 risulta evidente dalla presente descrizione e dalle figure e viene qui brevemente esposto.

La valvola 1 viene inserita in un impianto idraulico, ed in particolare un condotto di ingresso 2 e di efflusso 3 di detto impianto idraulico vengono accoppiati ai rispettivi raccordi 8, 9 della valvola 1.

Quando la valvola 1 viene aperta, operando sulla manopola 11, la pressione del fluido 10 contrasta l'azione della molla di contrasto ed apre il gruppo valvolare di non ritorno 7, quindi il fluido 10 attraversa il foro 6 e si immette nel condotto di efflusso 3.

Se la direzione del fluido viene invertita, o comunque fermata, il gruppo valvolare di non ritorno 7 si chiude. Il foro di scarico 17 permette di accedere alla porzione fluidica a valle della sfera 5.

Quando la valvola è aperta, è possibile ad esempio verificare la corretta funzione del gruppo valvolare di non ritorno 7. In questo caso, grazie all'uso di strumenti e tecniche noti al tecnico del settore, viene riempita con del fluido 10 la porzione di impianto posta a valle della sfera 5 attraverso il foro di scarico 17 e, attraverso i fori di pressione 15,16 è possibile verificare che non ci siano trafilamenti di fluido dalla gruppo valvolare di non ritorno 7 verso la porzione di impianto posta a monte della sfera 5.

Operando nuovamente sulla manopola 11, per chiudere la valvola, il fluire del fluido 10, grazie alla rotazione della sfera in modo noto, si interrompe e l'otturatore 7a, spinto dalla molla di contrasto, ritorna nella propria condizione di riposo, come mostrato in figura 3, contro la relativa sede 12.

Quando la valvola è chiusa, attraverso il foro di scarico 17 è ad esempio possibile scaricare sia il fluido 10 presente a valle della sfera 5, sia il fluido 10 presente tra la sede 13 e la superficie esterna della sfera 5. Ciò permette ad esempio, in periodi freddi, di evitare la formazione di ghiaccio che potrebbe compromettere l'integrità dell'impianto in cui è montata la valvola 1.

Oltre a ciò, grazie al foro di scarico 17 è possibile rilevare la pressione presente a valle della sfera mediante opportuni strumenti e metodi noti al tecnico del settore.

Occorre sottolineare come si sia sinora descritta solamente una valvola a due vie, ma la presente invenzione può essere applicata anche a valvole a tre o più vie, mediante forme di realizzazione non mostrate nelle figure.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola (1) a sfera ad inserimento diretto in condotti (2, 3) di un impianto idraulico, comprendente un corpo valvolare (4) avente una sede (13) al cui interno alloggiano: · una sfera (5), ruotabile attorno ad un asse (A1) di rotazione alternativamente tra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura del corpo valvolare (4) e cava in modo da definire un passaggio fluidico (6); • un gruppo valvolare di non ritorno (7) inserito in almeno una porzione di detto passaggio fluidico (6) di detta sfera (5); detto corpo valvolare (4) comprendendo almeno due raccordi (8, 9) di collegamento configurati per collegarsi a rispettivi condotti (2, 3) di detto impianto idraulico, in cui detto corpo valvolare (4) comprende almeno un foro di presa pressione (15, 16) posto a monte della sfera (5), ed almeno un foro di scarico (17) collegato fluidicamente con detta sede (13), in cui detta sede (13) è collegata fluidicamente con il raccordo (9) a valle di detta sfera, sia in posizione di apertura che in posizione di chiusura di detta sfera (5), ed in cui almeno parte del foro di scarico (17) è posto a monte dell'asse (Al) di rotazione di detta sfera (5).
2. 2. Valvola (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto foro di scarico (17) è direttamente collegato a detta sede (13).
3. 3. Valvola (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il foro di scarico (17) è interamente posto a monte dell'asse di rotazione (Al) di detta sfera.
4. 4. Valvola (13) secondo la rivendicazione 1, 2 o 3 in cui, in posizione di chiusura della sfera (5), una o più guarnizioni (14) impediscono il collegamento fluidico tra il foro di scarico (17) ed il raccordo di collegamento (8) posto a monte della sfera (5), e preferibilmente tra i fori di pressione (15,16) ed il raccordo di collegamento (9) posto a valle della sfera.
5. 5. Valvola (1) secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui almeno parte di detto passaggio fluidico (6) contenente almeno parzialmente detto gruppo valvolare di non ritorno (7) presenta un diametro interno di dimensione maggiore al diametro interno di detti condotti (2, 3) di detto impianto idraulico, a cui detti almeno due raccordi (8, 9) sono configurati per allacciarsi direttamente.
6. 6. Valvola (1) secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il foro di scarico (17) presenta asse (A3) parallelo all'asse di rotazione di detta sfera (5).
7. 7. Valvola secondo la rivendicazione 6, in cui detta sfera (5) presenta una manopola di azionamento (11), e detto foro di scarico (17) è disposto in modo opposto alla manopola di azionamento (11), rispetto a detto corpo valvola.
8. 8. Valvola (1) secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui l'asse (A2) di detto foro di presa pressione è disposto ortogonalmente all'asse (A3) di detto foro di scarico (17).
9. 9. Valvola (1) secondo una delle precedenti rivendicazioni, comprendente un secondo foro di presa pressione (16), in cui preferibilmente detto secondo foro di presa pressione (16) è opposto al primo foro di presa pressione (15).
10. 10. Valvola (1) secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui detta sfera (5) presenta una apertura (21) collegata fluidicamente al passaggio fluidico (6), in modo da collegare il passaggio fluidico (6) con la superficie esterna della sfera (5),