IT202000014632A1 - Gruppo valvola per recipienti in pressione - Google Patents

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Description

GRUPPO VALVOLA PER RECIPIENTI IN PRESSIONE
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un gruppo valvola del tipo comprendente un dispositivo di intercettazione in grado di intercettare un?apertura di uscita del gruppo valvola al fine di impedire il flusso di gas in uscita, ed elemento di comando rotante dispositivo configurato per spostare il dispositivo di intercettazione da una posizione chiusa ad una posizione aperta.
Pi? in generale, la presente invenzione trova applicazione, seppur non esclusiva, nel settore tecnico dello stoccaggio dei gas tecnici e medici all?interno di appositi recipienti in pressione anche comunemente noti con il nome di ?bombole?.
Tali recipienti sono diffusamente utilizzati come contenitori di gas ad alta pressione, quali ad esempio ossigeno, aria, gas industriali e per uso medico e domestico, e prevedono la presenza di apposite valvole dotate di varie funzioni, destinate ad esempio ad erogare il gas e controllarne la pressione.
Tipicamente, le valvole utilizzate nelle bombole sono dotate di un indicatore di pressione per permettere di visualizzare il valore di pressione del gas contenuto nella bombola.
Possono inoltre essere disponibili valvole equipaggiate con dispositivi elettronici che consentono di aggiungere altre funzioni oltre a quella della visualizzazione del valore di pressione del gas contenuto nella bombola. A titolo esemplificativo, tali dispositivi elettronici possono comprendere sensori di pressione per la lettura della pressione nella bombola, sensori termici per rilevare la temperatura del sistema, l?utilizzo di logiche in grado di elaborare questi dati fornendo la possibilit? di predire il termine di utilizzo in funzione del consumo attuale, sistemi di allarme legati a combinazioni dei dati giudicate a rischio.
In alcuni ambiti tecnici ? particolarmente sentita l?esigenza di poter avere una pronta risposta dei sistemi logici utilizzati nelle valvole, ad esempio al fine di una precisa erogazione del gas, in particolare nei primi istanti di apertura della valvola.
La Richiedente della presente domanda di brevetto ha osservato che il tempo necessario affinch? la logica elabori le informazioni acquisite dal sensore delle grandezze dell?interno bombola e riesca a fornire una prima ipotesi di durata in funzione del consumo attuale dipende dal volume della bombola e dal flusso di gas attuale.
Infatti, considerando che la predizione di fornitura viene calcolata misurando la variazione di pressione, in determinate condizioni (volume bombola grande e flussi piccoli) il tempo di risposta non soddisfa le necessit? di informazione degli utenti.
Un esempio di valvola provvista di varie tipologie di sensori ? descritta nella domanda di brevetto statunitense US 2016/0348844.
In tale documento ? anche previsto l?utilizzo di sensori di posizione di varia tipologia per rilevare la posizione dell?elemento di controllo della valvola. Tra questi ? inoltre descritto l?utilizzo di un meccanismo a cremagliera che agisce su un potenziometro destinato al rilevamento della posizione dell?elemento di controllo.
Tale soluzione ? tuttavia particolarmente complessa dal punto di vista costruttivo e richiede un aumento degli ingombri complessivi della valvola. Pertanto, il problema alla base della presente invenzione ? quello di mettere a disposizione un gruppo valvola strutturalmente e funzionalmente concepito per ovviare almeno in parte ad uno o pi? degli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata.
Ulteriore scopo ? quello di fornire un gruppo valvola in cui la posizione dell?elemento di comando possa essere opportunamente rilevata in ogni posizione angolare dello stesso.
Un altro scopo della presente invenzione ? di fornire un gruppo valvola dotato di funzione di rilevazione della posizione angolare dell?elemento di comando che sia costruttivamente semplice ed abbia ingombri comparabili con le altre soluzioni note.
Questo problema ? risolto e tali scopi sono raggiunti dall?invenzione mediante un gruppo valvola per recipienti in pressione comprendente una struttura principale ed un elemento di comando rotante, girevolmente connesso alla struttura principale e configurato in maniera tale da consentire un flusso di gas attraverso il gruppo valvola in funzione di una sua posizione angolare attorno ad un asse di rotazione principale.
Il gruppo valvola include un dispositivo di rilevamento che comprende un sensore di posizione angolare ed un corpo mobile. Il sensore di posizione angolare ? configurato per rilevare la posizione angolare del corpo mobile attorno ad un asse di rotazione ausiliario.
Il corpo mobile ? girevolmente supportato sulla struttura principale mentre il sensore di posizione ausiliario ? fissato alla struttura principale.
Il gruppo valvola comprende inoltre un meccanismo di trasformazione del moto, configurato in maniera tale da trasformare il moto dell?elemento di comando rotante attorno all?asse principale in un corrispondente moto di rotazione del corpo mobile attorno all?asse ausiliario. L?asse ausiliario ? differente rispetto all?asse di rotazione principale.
Preferibilmente l?asse di rotazione ausiliario ? trasversale o parallelo e disassato rispetto all?asse di rotazione principale.
Sar? apprezzato che grazie alla possibilit? di rilevare in maniera precisa la posizione dell?elemento di comando durante l?erogazione ? possibile istruire la logica a fornire nei primi istanti di utilizzo delle ipotesi coerenti di durata basate su una routine di calcolo.
L?uso di un meccanismo in grado di trasformare la rotazione dell?elemento di comando nella rotazione attorno ad un differente asse consente inoltre vantaggiosamente di spostare la parte sensore esternamente all?elemento di comando, contribuendo alla semplicit? costruttiva del gruppo valvola. Al tempo stesso il movimento di rotazione trasmesso consente di ottenere una soluzione che richiede ingombri contenuti.
Preferibilmente, il sensore di posizione angolare ? un sensore d?angolo a effetto tunnel magnetico TMR.
Secondo alcuni aspetti dell?invenzione, il sensore di posizione angolare definisce un asse di rilevamento Y? allineato con l?asse di ausiliario di rotazione.
In base a questo aspetto, il sensore pu? quindi essere allineato con il magnete presente nel corpo mobile.
Questa caratteristica contribuisce a minimizzare il consumo energetico del sensore, permettendo vantaggiosamente lunga durata delle batterie necessarie al funzionamento dello stesso.
L?uso di un sensore di tipo TMR ? inoltre particolarmente vantaggioso per la precisione di misura ed i ridotti consumi.
In alcune forme di realizzazione, il meccanismo di trasformazione del moto comprende una prima porzione dentata solidale in rotazione all?elemento di comando ed una seconda porzione dentata solidale in rotazione al corpo mobile e che ingrana con la prima porzione dentata.
Preferibilmente la prima porzione dentata ? realizzata in corrispondenza di un collare formato nell?elemento di comando.
Grazie a tali aspetti ? possibile realizzare un meccanismo particolarmente semplice ed affidabile e dagli ingombri contenuti.
Caratteristiche preferite dell?invenzione sono pi? in generale definite dalle rivendicazioni dipendenti.
Le caratteristiche ed i vantaggi dell?invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di realizzazione illustrati, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:
- la figura 1 ? una vista prospettica di un gruppo valvola secondo la presente invenzione;
- la figura 2 ? una vista prospettica in sezione di un dettaglio del gruppo valvola di figura 1;
- la figura 3 ? una vista prospettica di un gruppo valvola secondo una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione; - la figura 4 ? una vista prospettica di un gruppo valvola secondo la presente invenzione durante l?utilizzo in un recipiente in pressione;
- la figura 5 ? un?illustrazione schematica di un dispositivo di rilevamento utilizzato nel gruppo valvola della presente invenzione; e
- la figura 6 ? una vista prospettica di un gruppo valvola secondo un?ulteriore forma di realizzazione alternativa della presente invenzione.
Con riferimento inizialmente alla figura 1, un gruppo valvola secondo la presente invenzione ? complessivamente rappresentato con il numero di riferimento 100.
Il gruppo valvola 100 ? del tipo destinato ad essere utilizzato in recipiente in pressione, ad esempio una bombola B, al fine di controllare l?uscita ed eventualmente l?ingresso in fase di ricarica, del gas in pressione presente all?interno del recipiente, come illustrato nell?esempio di realizzazione raffigurato in figura 4.
Il gruppo valvola 100 pu? essere vantaggiosamente abbinato ad un guscio di protezione 102, eventualmente dotato di maniglia, e ad un display, o altro dispositivo di visualizzazione 103, in grado di indicare parametri o condizioni caratteristiche del gas presente all?interno del recipiente.
Preferibilmente il gruppo valvola 100 comprende un elemento di comando 1 che pu? essere in parte sporgente dal guscio di protezione 102 per consentirne l?azionamento manuale agendo su un?apposita porzione di impugnatura 10.
In base ad un aspetto dell?invenzione, quando l?elemento di comando 1 viene ruotato in una direzione viene liberato un passaggio di gas in uscita dal gruppo valvola 100 mentre poi una rotazione nel verso opposto ne determina nuovamente la chiusura. A tale scopo, il gruppo valvola 100 pu? comprendere un dispositivo di intercettazione, non illustrato in figura, in grado di intercettare un?apertura di uscita di gas. Quando il dispositivo di intercettazione ? chiuso viene impedita l?uscita del gas mentre, tramite rotazione dell?elemento di comando, il dispositivo di intercettazione viene aperto ed il gas pu? essere erogato.
La rotazione dell?elemento di comando 1 ha preferibilmente luogo attorno ad un asse di rotazione principale X.
Con riferimento ora alla figura 1, il gruppo valvola della presente invenzione comprende inoltre un dispositivo di rilevamento 2 tramite il quale pu? essere determinata, in maniera indiretta, la posizione angolare ? dell?elemento di comando 1. In questo modo, il dispositivo di rilevamento 2 potr? rilevare eventuali rotazioni dell?elemento di comando 1 e la conseguente apertura del dispositivo di intercettazione e quindi in generale del gruppo valvola 100.
In alcune forme di realizzazione, il dispositivo di rilevamento 2 include un sensore di posizione angolare 20 ed un corpo mobile 21, preferibilmente comprendente un magnete 21A, come meglio illustrato nell?esempio di figura 2.
Il corpo mobile 21 ? vantaggiosamente supportato girevolmente sulla struttura principale attorno ad un asse di rotazione ausiliario Y.
Come sar? meglio apprezzato a seguire, l?asse di rotazione ausiliario Y ? differente rispetto all?asse di rotazione principale X dell?elemento di comando. In altre parole, i due assi non sono tra loro allineati.
In alcune forme di realizzazione, come quella illustrata in figura 1, l?asse di rotazione Y ? perpendicolare all?asse di rotazione X.
In alcune varianti realizzative, l?asse di rotazione Y pu? essere parallelo e non allineato all?asse X.
In generale, il dispositivo di rilevamento ? disposto lateralmente all?elemento di comando 1, ovverosia collocato al lato dello stesso lungo una direzione radiale rispetto all?asse X.
Secondo un ulteriore aspetto dell?invenzione, il sensore di posizione angolare 20 ? configurato per rilevare la posizione angolare del corpo mobile 21 attorno all?asse di rotazione ausiliario Y.
A tale scopo, il corpo mobile 21 ? vantaggiosamente supportato in maniera girevole sulla struttura principale 101 ed il sensore di posizione angolare 20 ? fissato alla struttura principale 101.
In alcune forme di realizzazione, la struttura principale 101 pu? comprendere un braccio di supporto 101A sporgente radialmente rispetto alla direzione definita dall?asse di rotazione principale X e configurato per supportare il sensore di posizione angolare 20.
In forme di realizzazione preferite, il sensore di posizione angolare 20 ? un sensore d?angolo a effetto tunnel magnetico (TMR).
Come si pu? osservare dall?esempio di figura 5, il sensore di posizione angolare 20 definisce preferibilmente un asse di rilevamento Y?, eventualmente formata dal centro geometrico del sensore 20, che pu? essere vantaggiosamente allineato con l?asse ausiliario Y.
In altre parole, il magnete 21A ed il sensore sono coassiali, in maniera tale da ottimizzare il funzionamento del dispositivo.
Sar? apprezzato che in alcune forme di realizzazione il magnete 21A ha forma sostanzialmente discoidale, ed ?, appunto, coassiale all?asse di rotazione ausiliario Y.
Al fine di trasmettere il moto dall?elemento di comando 1 al corpo mobile 20, il gruppo valvola 100 comprende un meccanismo di trasformazione del moto 3.
Il meccanismo di trasformazione del moto 3 ? vantaggiosamente configurato in maniera tale da trasformare il moto dell?elemento di comando rotante 1 attorno all?asse principale X in un corrispondente moto di rotazione del corpo mobile 21 attorno all?asse ausiliario Y.
Il moto pu? vantaggiosamente avvenire con un rapporto di trasmissione di moltiplicazione per aumentare la sensibilit? del sensore. In alcune forme di realizzazione, come ad esempio quella illustrata in figura 6, pu? essere previsto un riduttore di moto 33.
In alcune forme di realizzazione, il meccanismo di trasformazione del moto 3 comprende una prima porzione dentata 31 solidale in rotazione all?elemento di comando 1 ed una seconda porzione dentata 32 solidale in rotazione al corpo mobile 20 che ingrana con detta prima porzione dentata 31.
In altre parole, la trasmissione del moto pu? avere luogo tramite un sistema ad ingranaggio.
Nell?esempio di figura 6, il riduttore ? vantaggiosamente formato da una coppia di ingranaggi coassiali che si impegnano rispettivamente con la prima porzione dentata 31 e la seconda porzione dentata 32.
Ovviamente potranno comunque essere previsti altri sistemi di trasmissione del moto, come ad esempio per attrito, nonch? altri tipi di riduttori.
Preferibilmente, la prima porzione dentata 31 ? realizzata in corrispondenza di un collare 11 formato nell?elemento di comando 1, come meglio visibile dalla figura 2.
In alcune forme di realizzazione, il collare 11 ? formato in una posizione, in uso, inferiore rispetto alla porzione di impugnatura 10 in maniera tale che la presenza del meccanismo di trasformazione del moto 3 non ostacoli la possibilit? di manipolare l?elemento di comando 1.
Sar? quindi apprezzato che il gruppo valvola secondo la presente invenzione consente di effettuare un?efficace rilevazione della posizione angolare dell?elemento di comando 1 senza richiedere complesse soluzioni costruttive o variazioni sostanziali nella realizzazione dell?elemento di comando 1.
Il dato ottenuto dal sensore pu? inoltre essere vantaggiosamente trasmesso, tramite un apposito cavo 22, ad un dispositivo di controllo, vantaggiosamente integrato nel display 103 per tenere conto della posizione dell?elemento di comando 1 nella determinazione dei parametri caratteristici del gas, sia in fase di stoccaggio nella bombale, sia in fase di erogazione.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI
1. Gruppo valvola (100) per recipienti in pressione comprendente una struttura principale (101), un elemento di comando rotante (1), girevolmente connesso a detta struttura principale (101) e configurato in maniera tale da consentire un flusso di gas attraverso detto gruppo valvola in funzione di una sua posizione angolare (?) attorno ad un asse di rotazione principale (X), un dispositivo di rilevamento (2) che include un sensore di posizione angolare (20) ed un corpo mobile (21), detto sensore di posizione angolare (20) essendo configurato per rilevare la posizione angolare di detto corpo mobile (21) attorno ad un asse di rotazione ausiliario (Y), in cui il corpo mobile (21) ? girevolmente supportato su detta struttura principale (101) ed il sensore di posizione angolare (20) ? fissato alla struttura principale (101), in cui il gruppo valvola (100) comprende ulteriormente un meccanismo di trasformazione del moto (3), configurato in maniera tale da trasformare il moto dell?elemento di comando rotante (1) attorno a detto asse principale (X) in un corrispondente moto di rotazione del corpo mobile (21) attorno all?asse ausiliario (Y), detto asse ausiliario (Y) essendo differente rispetto a detto asse di rotazione principale (X).
2. Gruppo valvola (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detto meccanismo di trasformazione del moto (3) comprende una prima porzione dentata (31) solidale in rotazione all?elemento di comando (1) ed una seconda porzione dentata (32) solidale in rotazione a detto corpo mobile (20) che ingrana con detta prima porzione dentata (31).
3. Gruppo valvola (100) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta prima porzione dentata (31) ? realizzata in corrispondenza di un collare (11) formato in detto elemento di comando (1).
4. Gruppo valvola (100) secondo la rivendicazione 3, in cui detto elemento di comando (1) comprende una porzione di impugnatura (10) detto collare (11) essendo formato in una posizione, in uso, inferiore rispetto alla porzione di impugnatura (10).
5. Gruppo valvola (100) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il sensore di posizione angolare (20) ? un sensore d?angolo a effetto tunnel magnetico TMR.
6. Gruppo valvola (100) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il sensore di posizione angolare (20) definisce un asse di rilevamento (Y?), detto asse ausiliario (Y) essendo allineato con detto asse di rilevamento (Y?).
7. Gruppo valvola (100) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto corpo mobile (21) comprende un magnete (21A) a forma sostanzialmente discoidale, detto magnete (21A) essendo coassiale a detto asse di rotazione ausiliario (Y).
8. Gruppo valvola (100) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta struttura principale (101) comprende un braccio di supporto (101A) sporgente radialmente rispetto alla direzione definita dall?asse di rotazione principale (X) e configurato per supportare detto sensore di posizione angolare (20).
9. Gruppo valvola (100) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto asse di rotazione principale (X) ? perpendicolare a detto asse di rotazione ausiliario (Y).
10. Gruppo valvola (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, in cui detto asse di rotazione ausiliario (Y) ? parallelo e non allineato a detto asse di rotazione principale (X).
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