IT202000023368A1 - Valvola di rilascio per impianti antincendio, impianto antincendio e relativo metodo di azionamento - Google Patents

Description

VALVOLA DI RILASCIO PER IMPIANTI ANTINCENDIO, IMPIANTO

ANTINCENDIO E RELATIVO METODO DI AZIONAMENTO

La presente invenzione riguarda una valvola di rilascio per impianti antincendio, un impianto antincendio e un relativo metodo di azionamento.

Pi? precisamente, la presente invenzione riguarda una valvola di rilascio gas estinguente attivata a pressione, per il rilascio di gas antincendio di un impianto antincendio a gas.

La presente invenzione riguarda inoltre un impianto antincendio comprendente tale valvola.

Come ? noto, tra gli impianti per la protezione attiva degli incendi sono compresi gli impianti a gas, anche detti impianti a ?agenti puliti?. Tali impianti utilizzano gas inerti oppure sostanze chimiche estinguenti gassose per saturare l?ambiente in cui vengono rilasciati e spegnere il fuoco. I gas inerti estinguono il fuoco attraverso la riduzione della concentrazione di ossigeno nell?ambiente, le sostanze chimiche estinguenti gassose attraverso meccanismi pi? complessi, fra i quali lo sviluppo di reazioni endotermiche. Nel seguito della presente descrizione detti gas inerti e dette sostanze chimiche estinguenti gassose saranno anche identificati nel complesso come gas estinguenti.

Gli impianti antincendio a gas estinguenti sono stati utilizzati per la prima volta oltre un secolo fa, quando fu inventato un primo impianto antincendio a tetracloruro di carbonio. Gli sviluppi maggiori si ebbero, tuttavia, solamente negli anni immediatamente successivi al secondo conflitto mondiale, quando furono introdotti i gas ?Halon? (ad esempio il Bromoclorodifluorometano) e, agli inizi degli anni ?90, con l?introduzione dei suoi sostituti aventi un minor impatto ambientale, in parte, ancora presenti sul mercato.

I gas inerti ad oggi maggiormente utilizzati negli impianti antincendio a gas sono Argon (Ar), Azoto (N2), singolamente od in miscela, entrambi normalmente presenti in atmosfera e a basso impatto ambientale. Le sostanze chimiche estinguenti gassose pi? utilizzate negli impianti antincendio, invece, sono l?HFC-227ea o 1,1,1,2,3,3,3-eptafluoropropano, l?HFC-125 o pentafluoroetano e l?FK 5-1-12 o perfluoro(2-metil-3-pentanone).

Gli impianti a gas possono essere vantaggiosamente utilizzati su oggetti e/o macchinari di diverso tipo, anche elettronici ed in tensione, senza danneggiarli irreparabilmente ed in aree normalmente presidiate da personale, a differenza di quanto previsto per gli impianti che utilizzano acqua, schiuma, polvere.

Gli impianti a gas, inoltre, garantiscono la saturazione totale degli ambienti in cui tali gas vengono rilasciati, anche detto ?total flooding?, consentendo la formazione di un?omogenea concentrazione di estinguente all?interno del locale di interesse in tempi molto brevi, solitamente entro 10 secondi dal rilascio.

Tale caratteristica rende possibile l?estinzione rapida anche di fuochi presenti nelle zone pi? nascoste e meno accessibili degli ambienti in questione.

Le caratteristiche e i vantaggi degli impianti antincendio a gas ne hanno favorito un?ampia diffusione, specialmente nelle aree ove il valore del capitale protetto ? rilevante e dove occorre poter garantire la sicurezza del personale, ed in particolare nel caso di personale comandato a presidiare l?ambiente protetto anche durante l?incendio.

Gli impianti antincendio a gas devono inoltre seguire specifici regolamenti di sicurezza, quali la norma tecnica ?Standard for Clean Agent Fire Extinguishing Systems - NFPA 2001? redatta dalla National Fire Protection Association (NFPA) per gli Stati Uniti, la norma UNI EN 15004 ?Installazioni fisse antincendio - Sistemi a estinguenti gassosi? valida per l?Italia e basata, insieme ad altre norme nazionali, sulle norme ISO 14520 ?Gaseous Fire-Extinguishing Systems?, che definiscono lo standard di riferimento.

Negli impianti antincendio di arte nota sono spesso utilizzate valvole azionate a pressione differenziale, per il rilascio dell?agente estinguente, a loro volta collegate al collo della bombola contenente il gas estinguente. Tali valvole sono spesso indicate con l?espressione ?valvole di intercettazione? o ?valvole di scarica?.

L?azionamento di tali valvole comporta lo spostamento di un loro pistone e quindi lo scorrimento dell?agente estinguente (sotto forma di liquido compresso) attraverso la porta di scarico della valvola stessa. L?azionamento ? solitamente di tipo manuale o automatico e pu? avvenire meccanicamente, pneumaticamente oppure elettricamente tramite una valvola a solenoide. Un esempio di tali impianti ? descritto in EP 1 302 710 B1.

Nelle valvole secondo la tecnica nota ? spesso presente anche un disco di rottura, di ridotte dimensioni, che assolve la funzione di dispositivo di sicurezza, per evitare che l?impianto antincendio esploda o si danneggi a causa di un aumento della differenza di pressione fra la bombola e l?ambiente esterno, specie se provocato in un lasso di tempo relativamente breve. Detto dispositivo di sicurezza rilascia l?agente estinguente nell?ambiente esterno.

? ben noto che l?efficienza di una valvola ? direttamente correlata alla perdita di carico che subisce il fluido, sia esso in fase gassosa che liquida o mista (fluido in condizioni bifasiche), durante l?attraversamento della valvola stessa. La perdita di carico, spesso anche impropriamente indicata come perdita di pressione, equivale alla perdita dell?energia complessivamente posseduta dal fluido nell?attraversamento del dispositivo.

La perdita di carico per un determinato fluido in una determinata fase dipende dalle caratteristiche della valvola in termini di tortuosit? dei passaggi liberi (percorsi compiuti dal fluido) e dalla forma delle parti della stessa valvola a contatto con il fluido. In altre parole, le valvole pi? efficienti, cio? quelle che inducono sul fluido una minore perdita di energia durante il loro attraversamento, sono quelle che consentono al fluido stesso un percorso sufficientemente regolare, con limitati cambiamenti bruschi di direzione e restringimenti e con forme interne arrotondate.

In un impianto antincendio, una minore perdita di carico della valvola di rilascio si traduce in una serie di vantaggi che si riflettono direttamente e indirettamente sull?efficienza e sull?economicit? dell?intero impianto. A parit? di diametro della valvola di rilascio, capacit? della bombola, pressione di esercizio e tipo di estinguente, un impianto dotato di valvola di rilascio a ridotta o contenuta perdita di carico, infatti, consente, in virt? della maggiore energia posseduta dal fluido a valle della valvola, di migliorare il trasferimento dello stesso fluido dalla bombola fino agli ugelli e quindi all?ambiente da proteggere, con la possibilit? di coprire maggiori distanze e quindi di collocare le bombole in punti pi? distanti rispetto al luogo da proteggere, oppure di trasferire una maggior quantit? di fluido per unit? di tempo. La possibilit? di collocare le bombole in luoghi remoti rispetto al rischio da proteggere, in particolare, potrebbe essere utile, quando non indispensabile, in luoghi disagiati e/o poco accessibili e/o con modesti spazi a disposizione per posizionare le bombole nelle vicinanze dell?ambiente da proteggere e comunque a vantaggio di una maggiore flessibilit? di installazione dell?impianto.

Inoltre, una valvola di rilascio a ridotta perdita di carico consente, per le medesime considerazioni di natura energetica, di ridurre la quantit? e la pressione del gas di pressurizzazione (propellente, in genere Azoto) necessario al corretto funzionamento del sistema. Il gas di pressurizzazione, infatti, costituisce un accumulo di energia potenziale che muove l?estinguente durante la scarica. Una ridotta quantit? di propellente ha il duplice vantaggio di liberare spazio in bombola per l?estinguente, il che si traduce nella possibilit? di utilizzare una bombola di minore capacit? e quindi di minore costo (maggiore rapporto massa estinguente/massa propellente) ovverosia, in virt? della minore pressione di esercizio, di ridurre gli spessori della stessa bombola, con un?ulteriore riduzione del costo.

Inoltre, le valvole secondo la tecnica nota presentano, generalmente, notevole complessit? costruttiva, con largo impiego di parti meccaniche e con pesi significativi; tale complessit? costruttiva, normalmente, non permette di realizzare dispositivi di diametro nominale sufficiente per essere installate su bombole di dimensioni superiori ai 350 litri di capacit?. A mero titolo di esempio, sono attualmente commercializzate bombole di capacit? massima pari a 343 litri, accoppiate a valvole di diametro nominale di 3? (88,9mm). Dette valvole da 3? hanno un peso di 18,82kg (senza considerare i dispositivi di attuazione), una lunghezza di 241mm ed un diametro di 129mm. Questo limite impone, talvolta, configurazioni di impianto costituite da numerose bombole in parallelo.

La realizzazione di una valvola secondo la tecnica nota di diametro pari o superiore ai 5? comporterebbe insormontabili difficolt? tecniche e, comunque, pesi ed ingombri proibitivi.

Allo stato dell?arte, altri esempi di valvole per impianti antincendio sono descritti in EP 3 460 300 A1, US 4 046 156 A1, US 7 281 544 B2, WO 8 803 824 A1.

In particolare, in EP 3 460 300 A1 ? descritta una valvola per il rilascio di fluidi pressurizzati, detta valvola ? azionata dall?apertura di un disco di rottura, a sua volta operato da un dispositivo meccanico che ne regola l?apertura senza perforare il disco.

In US 4 046 156 A1 ? invece descritta una valvola per il rilascio di gas estinguenti comprendente un disco di rottura che si apre in seguito all?esplosione di una carica esplosiva disposta all?interno dell?impianto e atta a generare un?onda d?urto capace di provocare la rottura di tale disco di rottura.

In US 7 281 544 B2 ? descritta una valvola per il rilascio di gas estinguenti comprendente un disco di rottura di materiale ceramico azionato mediante comandi elettrici.

In WO 8 803 824 A1 ? descritta una valvola per il rilascio di estinguenti antincendio collegata ad un contenitore pressurizzato in cui ? presente l?estinguente da rilasciare e comprendente un diaframma ricavato in una zona limitata della parete dello stesso contenitore, il quale viene frammentato all?occorrenza dalla differenza di pressione generata da un generatore di pressione. In particolare, tale generatore di pressione comprende un generatore a gas per fornire la sovrapressione necessaria alla rottura del diaframma.

Tuttavia, ciascuna delle soluzioni prospettate nella tecnica nota presenta rilevanti limiti operativi.

La valvola descritta in EP 3 460 300 A1, si compone di un disco di rottura, di tipo reverse acting, la cui apertura ? causata da un dispositivo esterno per l?instabilizzazione della cupola. In particolare, detta instabilizzazione ? indotta attraverso un puntone (ad azionamento, alternativamente, elettrico, pneumatico o a squib) il quale, colpendo all?occorrenza la sommit? della cupola, la instabilizza provocando la rottura del disco. Tale soluzione, pur essendo di indubbia efficacia, risulta piuttosto complicata, costosa e soggetta a potenziali malfunzionamenti. Inoltre, la valvola descritta in EP 3 460 300 A1 non integra la valvola di non ritorno, che deve essere necessariamente presente, come da prescrizione delle norme tecniche di settore. Pertanto, la valvola descritta dal brevetto EP 3 460 300 A1 ha necessit? di essere accoppiata ad una valvola di ritegno, che, essendo un elemento aggiuntivo, contribuisce all?incremento del costo del dispositivo e aggiunge un ulteriore elemento al circuito idraulico, che ostruisce la superficie libera di passaggio del fluido, con effetti sulle perdite di carico totali.

La valvola descritta in US 4 046 156 A1 presenta problemi di affidabilit?, efficacia e ripetitivit? del sistema di attuazione, prevedendo l?esplosione di una carica esplosiva in prossimit? del disco di rottura. La sovrappressione indotta dalla carica esplosiva non avviene in un ambiente confinato, in quanto la parte superiore del dispositivo ? completamente aperta e a pressione atmosferica e quindi non garantisce l?apertura del disco. Infatti, ? ben noto che i dischi di rottura si aprono per sovrappressione, quelli reverse acting anche per instabilizzazione della cupola, ma mai per onda d?urto, a meno di non ingenerare onde d?urto di rilevante intensit?, non compatibile con quella a cui potrebbe resistere un comune impianto antincendio. Il dispositivo descritto in US 4 046 156, inoltre, richiede la presenza di una griglia di protezione superiore, posta allo scopo di evitare che i frammenti del disco possano intasare le condotte a valle. Detta griglia rappresenta un ostacolo al libero passaggio del fluido estinguente, generando una rilevante perdita di carico.

La valvola descritta in US 7 281 544 B2 presenta anch?essa problemi di affidabilit?, efficacia e ripetitivit? del sistema di attuazione, che prevede l?utilizzo di una scarica elettrica ai fini della rottura di un diaframma ceramico. Inoltre, un diaframma ceramico non sarebbe compatibile con le pressioni di esercizio a cui i moderni impianti antincendio ad estinguente gassoso sono utilizzati (fino a 70 bar di pressione nominale), a meno di includere diaframmi di notevole spessore, che richiederebbero impulsi elettrici significativi per la loro possibile rottura. Inoltre, la frammentazione di un diaframma di ceramica pu? intasare le tubazioni a valle, rendendo il sistema completamente inefficace. Infine, per operare una scarica elettrica direttamente sul diaframma, occorre isolarlo dal resto del sistema valvola/bombola, con soluzioni di cui non si fa alcuna menzione in US 7 281 544 B2, anche per evitare il rischio di folgoramento degli operatori durante le operazioni di manutenzione, in caso di un?attuazione accidentale del sistema.

Il dispositivo descritto in WO 8 803 824 A1 ? un meccanismo di apertura, integrato con il contenitore, in cui ? contenuto l?agente estinguente. Tale soluzione, in ogni caso, ? utilizzabile per la protezione antincendio di volumi dell?ordine di pochi metri cubi, ma non ? adatto ad ambienti di dimensioni quali quelli normalmente da proteggere nella pratica comune, che hanno volumi fino a centinaia di metri cubi.

Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di superare gli svantaggi della tecnica nota.

Inoltre, scopo della presente invenzione ? quello di fornire una valvola di rilascio gas per impianti antincendio che sia pi? efficiente rispetto alle valvole secondo la tecnica nota e che minimizzi le perdite di carico del fluido estinguente che la attraversa.

Ulteriore scopo della presente invenzione ? che tale valvola sia economicamente conveniente, paragonata alle valvole della tecnica nota.

Inoltre, scopo della presente invenzione ? quello di fornire una valvola per rilascio di gas che sia semplice, sicura e affidabile, sia in termini produttivi che di funzionamento.

Ancora, scopo della presente invenzione, ? che tale valvola garantisca il rilascio di una maggior quantit? di gas estinguenti, entro il tempo di scarica di 10 secondi prescritto dalle norme tecniche, rispetto ad una valvola secondo la tecnica nota avente pari diametro.

Infine, scopo della presente invenzione ? che tali valvole di rilascio siano anche in grado di proteggere l?impianto dall?eventuale ritorno del gas estinguente.

Forma pertanto un primo oggetto specifico della presente invenzione una valvola di rilascio per impianti antincendio, costituita da un corpo tubolare con una prima estremit? e una seconda estremit? e che comprende: mezzi di accoppiamento con una sorgente di un gas estinguente ad una prima pressione, disposti in corrispondenza di detta prima estremit?; un?uscita, disposta in corrispondenza di detta seconda estremit?; una porta di pressurizzazione, disposta in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detta uscita e collegabile a mezzi di pressurizzazione ad una seconda pressione, maggiore di detta prima pressione; un disco di rottura, disposto in una posizione compresa tra detta porta di pressurizzazione e detta uscita e configurato per aprirsi a detta seconda pressione; e un dispositivo di non ritorno, disposto in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detta porta di pressurizzazione, detto dispositivo di non ritorno essendo configurato per consentire un passaggio di fluido nella direzione da detti mezzi di accoppiamento verso detta porta di pressurizzazione ed impedire un passaggio di fluido nella direzione da detta porta di pressurizzazione verso detti mezzi di accoppiamento.

Preferibilmente, secondo l?invenzione, detto corpo tubolare comprende una porta di riempimento, disposta in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detto dispositivo di non ritorno, per consentire il riempimento di una bombola sulla quale sia stata applicata detta valvola di rilascio.

Pi? preferibilmente, sempre secondo l?invenzione, detto corpo tubolare comprende un alloggiamento, disposto in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detto dispositivo di non ritorno, per l?alloggiamento di un disco di sicurezza, tarato a una pressione di scoppio minore di detta seconda pressione e maggiore di detta prima pressione, per preservare la valvola di rilascio in caso di eventuali sovrappressioni accidentali che si dovessero verificare nella sorgente di gas estinguente.

Inoltre, sempre secondo l?invenzione, detto corpo tubolare comprende un manometro, disposto in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detto dispositivo di non ritorno.

Preferibilmente, secondo la presente invenzione, detto disco di rottura ? di tipo non frammentabile, e/o ? preinciso e/o ? di tipo forward acting.

Forma inoltre un secondo oggetto specifico della presente invenzione un impianto antincendio comprendente una sorgente di gas estinguente collegata ad una valvola di rilascio come precedentemente definita, tramite detti mezzi di accoppiamento di detta valvola di rilascio e mezzi di pressurizzazione collegati a detta valvola di rilascio tramite detta porta di pressurizzazione di detta valvola di rilascio, detti mezzi di pressurizzazione essendo configurati per trasmettere a detta valvola di rilascio una pressione maggiore o uguale alla pressione di apertura di detto disco di rottura.

Preferibilmente, secondo l?invenzione, detto impianto antincendio comprendente un circuito di un impianto antincendio collegato ad una valvola di rilascio come precedentemente definita, tramite detta uscita di detta valvola di rilascio.

In particolare, sempre secondo l?invenzione, nel caso in cui detta sorgente di gas estinguente ? una bombola, detta valvola di rilascio comprende una porta di riempimento, disposta in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detto dispositivo di non ritorno, per consentire il riempimento di detta bombola.

Infine, forma un terzo oggetto specifico della presente invenzione un metodo di azionamento di un impianto antincendio come precedentemente definito, in cui detti mezzi di pressurizzazione vengono attivati per trasmettere a detta valvola di rilascio una pressione maggiore o uguale alla pressione di apertura di detto disco di rottura, causando la rottura di detto disco di rottura e consentendo il flusso di gas estinguente attraverso detta valvola di rilascio, da detta sorgente di gas estinguente verso detta uscita della valvola di rilascio.

L?invenzione verr? ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, con particolare riferimento alla Figura 1 allegata, in cui ? mostrata una valvola di rilascio per impianti antincendio secondo la presente invenzione.

Facendo particolare riferimento alla Figura 1, una valvola di rilascio 100 per il rilascio di gas estinguente, secondo una forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione, comprende: un corpo tubolare 1 comprendente:

- una porta di riempimento 10, per l?ingresso nella valvola di rilascio 100 di gas estinguente e di propellente, ad una prima pressione, in cui tale porta di riempimento 10 ? ad esempio collegabile ad una rispettiva uscita di una sorgente di riempimento di gas estinguente, ad esempio una bombola o un impianto contenente tale gas estinguente a detta prima pressione;

- una porta di pressurizzazione 11, per l?accesso di mezzi di pressurizzazione, a una seconda pressione maggiore di detta prima pressione, per la pressurizzazione di attuazione della valvola di rilascio 100;

- un?uscita 12, per l?uscita del gas estinguente da detta valvola di rilascio 100, in cui tale uscita pu? essere collegabile ad un sistema idraulico a valle, quali le tubazioni di un impianto antincendio;

- mezzi di accoppiamento, per l?accoppiamento del corpo tubolare 1 con una sorgente di detto gas estinguente, ad esempio una bombola di sostanze chimiche estinguenti gassose pressurizzata con Azoto, in particolare una porzione filettata 14 avvitabile su detta bombola;

- un disco di rottura 2, disposto a valle di detta porta di riempimento 10 e di detta porta di pressurizzazione 11 e a monte di detta uscita 12;

- un dispositivo di non ritorno 3, disposto a valle di detta porta di riempimento 10 e a monte di detta porta di pressurizzazione 11 e di detta uscita 12; e

- una camera di scoppio 13, disposta tra detto disco di rottura 2 e detto dispositivo di non ritorno 3, e comprendente detta porta di pressurizzazione 11, la cui funzione sar? illustrata meglio nel seguito.

Inoltre, la valvola di rilascio 100 mostrata in Figura 1 comprende:

- un manometro 4, disposto sul corpo tubolare 1 e comunicante con l?interno di esso, posto all?incirca all?altezza di detta porta di riempimento 10, per misurare detta prima pressione; e

- un alloggiamento 15, disposto circa all?altezza di detta porta di riempimento 10, per l?alloggiamento di un disco di sicurezza tarato (non mostrato), la cui funzione sar? illustrata meglio nel seguito.

In particolare, detto disco di rottura 2 ? configurato per aprirsi a detta seconda pressione, essendo preferibilmente un disco di rottura 2 di tipo forward acting preinciso e non frammentabile, come illustrato meglio nel seguito.

Detto dispositivo di non ritorno 3, delimitando inferiormente detta camera di scoppio 13, ? configurato per impedire l?eventuale ritorno del gas estinguente nella bombola, nonch? per impedire il ritorno di detti mezzi di pressurizzazione verso la parte inferiore della valvola di rilascio 100, sede di detta porta di riempimento 10, di detto alloggiamento 15 di un disco di sicurezza e di detto manometro 4, nonch?, attraverso detti mezzi di accoppiamento, a titolo esemplificativo costituiti dalla porzione filettata 14, nella bombola. In particolare, il dispositivo di non ritorno 3 illustrato a titolo esemplificativo nella Figura 1, ? di tipo a doppio disco wafer (chiamato anche a ?doppio disco battente?); tuttavia, detto dispositivo potr? essere di tipo a ?clapet?, o di altra tipologia comunque atta a garantire che la propria luce libera di passaggio al fluido sia pari o superiore alla superficie libera di passaggio al medesimo fluido del detto disco di rottura 2, allorquando aperto.

Il disco di sicurezza tarato, non mostrato, per cui nel corpo tubolare 1 ? predisposto l?alloggiamento 15, ha lo scopo di preservare la valvola di rilascio 100 da attuazioni accidentali dovute al verificarsi di eventuali sovrappressioni non volute ed ? tarato a una pressione di scoppio minore di quella di apertura del disco di rottura 2. In questo modo, eventuali sovrappressioni accidentali che si dovessero verificare nella bombola di gas estinguente (ad esempio per surriscaldamento accidentale della stessa bombola) produrrebbero lo scoppio del disco di sicurezza anzich? del disco di rottura 2, prevenendo quindi l?attuazione accidentale dell?impianto antincendio.

Detto manometro 4 disposto sul corpo tubolare 1 e comunicante con l?interno di esso, nella forma di realizzazione mostrata a titolo esemplificativo con riferimento alla Figura 1, ? posto all?incirca all?altezza di detta porta di riempimento 10, per misurare detta prima pressione. Tuttavia, altre posizioni di detto manometro 4 sono possibili, purch? comunicanti con l?interno di detto corpo tubolare 1 a monte del dispositivo di non ritorno 3. Inoltre, preferibilmente, detto manometro 4 ? un manometro, generalmente analogico, dotato di trasduttore di pressione (anche detto ?manometro-pressostato?).

Infine, la valvola di rilascio 100 comprende mezzi di tenuta 5, 6, 7, 8 per assicurare la tenuta degli elementi disposti al suo interno. In particolare, la valvola di rilascio 100 mostrata in Figura 1 comprende un anello di controbattuta 5, realizzato in acciaio, ottone o altro materiale similare, subito a monte del quale installare detto disco di rottura 2, un o-ring 6, per l?accoppiamento a tenuta stagna del disco di tenuta 5 con il corpo tubolare 1, un elemento di battuta 7, realizzato, alternativamente, dello stesso materiale del corpo tubolare 1 previa levigatura ovvero in materiale di natura polimerica, in battuta con detto dispositivo di non ritorno 3, in modo da assicurarne la battuta in tenuta, e gli o-ring di tenuta inferiore 8, per assicurare la tenuta della bombola di gas quando avvitata su detta porzione filettata 14.

In forme alternative di realizzazione (non mostrate), i mezzi di accoppiamento possono essere diversi da quelli mostrati, potendo essere alternativamente costituiti, ad esempio, da una flangia di accoppiamento imbullonata oppure da una porzione filettata esternamente, tipo maschio, accoppiata alla bombola, in luogo della porzione filettata 14, tipo femmina, della Figura 1. Analogamente, i mezzi di tenuta potranno essere diversi dai mezzi di tenuta 5, 6, 7, 8 descritti con riferimento alla Figura 1, ma comunque conformati in modo tale da assolvere le funzioni di tenuta sopra illustrate. In particolare, nel caso in cui detti mezzi di accoppiamento fra una bombola e la valvola di rilascio secondo la presente invenzione sia realizzato attraverso flangiatura imbullonata, gli o-ring 8 saranno sostituiti da una guarnizione posta fra le flange stesse.

Nel seguito ? descritto il funzionamento della valvola di rilascio 100.

Come gi? anticipato, il disco di rottura 2 ? configurato per aprirsi a detta seconda pressione, con una tolleranza massima del 20% sulla pressione nominale di apertura. In particolare, tale seconda pressione ? preferibilmente compresa tra 25bar (2,5?10<6>Pa) e 300bar (3?10<7>Pa), essendo scelta in funzione della tipologia di impianto a cui la valvola di rilascio 100 ? applicata.

Il disco di rottura 2 deve inoltre essere di tipo non frammentabile, per evitare che i frammenti di rottura possano ostruire le tubazioni dell?impianto a cui tale valvola di rilascio 100 ? associata. In particolare, come gi? anticipato, il disco di rottura 2 ? preferibilmente un disco di rottura di tipo forward acting (ovverosia con la concavit? rivolta a monte), ed ? preinciso in quanto, oltre a permettere tolleranze sulla pressione nominale di scoppio, contenute nel limite sopra indicato, si apre ?a petali? consentendo una maggiore ?luce? passaggio libero al fluido.

In alternativa, il disco di rottura 2 pu? anche essere un disco di rottura di tipo reverse acting, o anche piano, purch? sempre di tipo non frammentabile, in quanto assolve comunque la funzione a cui ? deputato, cio? quella di limitare superiormente la camera di scoppio ed aprirsi istantaneamente ad una predeterminata pressione nominale.

Preferibilmente, tale disco di rottura presenta un diametro compreso tra 2,5cm e 20cm, in funzione delle dimensioni del corpo tubolare 1 della valvola di rilascio 100. I diametri minori sono utilizzati per l?utilizzo in valvole di diametro nominale minore e viceversa. La camera di scoppio 13 presenta preferibilmente un volume compreso tra 10cm<3 >e 3.500cm<3>. Tali dimensioni sono state appositamente determinate, in quanto garantiscono la corretta attuazione della valvola di rilascio secondo la presente invenzione e la possibilit? di realizzare valvole di rilascio anche di diametri nominali significativi.

Durante l?attuazione della valvola di rilascio 100, la camera di scoppio 13 ? infatti investita da detti mezzi di pressurizzazione, che entrano per mezzo di detta porta di pressurizzazione 11, e portano al raggiungimento di detta seconda pressione, e quindi all?apertura del disco di rottura 2.

Un esempio di mezzi di pressurizzazione utilizzabili nella valvola di rilascio 100 sono un gas ovvero, per le valvole di minore diametro nominale, una carica pirotecnica disposta in detta camera di scoppio 13. Preferibilmente, tali mezzi di pressurizzazione sono gas inerti, nelle condizioni di utilizzo, quali ad esempio Azoto o Anidride Carbonica, che sono non infiammabili, di costo limitato e che, mantenendosi allo stato gassoso a temperature comprese nell?intervallo 0?C/50?C, possono essere contenuti in bombole ad elevata pressione e di ridotto volume.

Il dispositivo di non ritorno 3, nella configurazione indicata in Figura 1 (doppio disco battente), ? costituito sostanzialmente da due alette incernierate lungo un asse perpendicolare a quello del corpo tubolare 1, dotate di una doppia molla che le tiene nella posizione indicata nella stessa figura 1; superando lo sforzo, modesto, esercitato da detta molla, tuttavia, le alette possono aprirsi secondo la linea tratteggiata sempre riportata in figura 1. La battuta di tenuta 7 impedisce alle alette di aprirsi in senso contrario.

In virt? della sua configurazione, il dispositivo di non ritorno 3 permette il passaggio del fluido esclusivamente da monte verso valle (quindi, con riferimento alla Figura 1, dal basso verso l?alto). Di conseguenza, non appena i detti mezzi di pressurizzazione vengono immessi attraverso la detta porta di accesso 11, gli stessi mezzi non possono liberamente defluire a monte del dispositivo di non ritorno 3, rimanendo intrappolati nella detta camera di scoppio 13, essendo questa delimitata, oltre che dal corpo valvola 1, lateralmente, e dal disco di rottura 2, superiormente. Di conseguenza, la pressione nella camera di scoppio 13 cresce pressoch? istantaneamente, fino alla pressione di apertura del disco di rottura 2. A questo punto si crea una brusca caduta di pressione nella camera di scoppio 13, dovuta al fluire dei mezzi di pressurizzazione attraverso lo spazio precedentemente ostruito da detto disco di rottura 2 e trovandosi la superficie a valle di esso a pressione atmosferica.

In tale situazione, a causa del gradiente di pressione che si viene a creare fra monte e valle, il gas estinguente pressurizzato fluisce liberamente ed istantaneamente dalla bombola alla valvola di rilascio 100, attraverso detti mezzi di accoppiamento, nella Figura 1 rappresentati a titolo esemplificativo dalla porzione filettata 14; detto fluido estinguente oltrepassa il dispositivo di non ritorno 3, il quale, come sopra illustrato, permette il passaggio del fluido stesso solo da monte verso valle, oltrepassa il disco di rottura 2, precedentemente apertosi come sopra descritto, per raggiungere quindi detta uscita 12. Il funzionamento riportato ? pressoch? identico nel caso di dispositivo di non ritorno di altro tipo (ad esempio ?a clapet?).

Si descrivono ora alcuni esempi illustrativi, ma non limitativi, di valvole di rilascio 100 secondo la presente invenzione.

Esempio 1

? stato realizzato un prototipo della valvola di rilascio 100, in cui il corpo tubolare 1 presenta un diametro pari a 3?? (8,89cm, filettatura femmina) in corrispondenza di detta porzione filettata 14 e pari a 2?? (6,35cm, filettatura maschio) in corrispondenza di detta uscita 12 e in cui la camera di scoppio 13 presenta un volume pari a 310cm<3 >circa.

Il disco di rottura 2, avente diametro pari a 2? ? (6,35cm), inserito all?interno del corpo tubolare 1 ? di tipo forward acting, preinciso, non frammentabile, in acciaio inox, avente pressione nominale di rottura pari a 60 bar (6?10<6>Pa) e tolleranza ?6 bar. La porzione filettata 14 ? stata avvitata ad una bombola per gas estinguente, avente una capacit? pari a 150 litri e munita di tubo pescante.

Attraverso detta porta di riempimento 10, l?assemblato, costituito dalla bombola e dalla valvola di rilascio 100, ? stato caricato con 120 kg di agente estinguente FK 5-1-12, pressurizzato con azoto N2 fino al raggiungimento di detta prima pressione, che nel caso in esempio ? pari a 35bar (3,5?10<6>Pa) a 21?C.

La porta di pressurizzazione 11, disposta all?altezza di detta camera di scoppio 13, ? stata collegata ad un tubo ad alta pressione munito di valvola di ritegno a sfera, a sua volta collegato, mediante valvola apribile a comando, ad una bombola di Azoto della capacit? di 3 litri, pressurizzata a 100 bar.

L?uscita 12 ? stata collegata ad un tubo del diametro interno di 2?? (6,35cm) e di lunghezza pari a 10m, che simula il percorso delle tubazioni di un impianto antincendio.

In corrispondenza dell?alloggiamento 15 ? stato installato un disco di sicurezza tarato ad una pressione di scoppio pari 47 bar (?3 bar di tolleranza).

Infine, ? stato installato, comunicante con l?interno del corpo valvola 1, all?altezza della camera di scoppio 13, un trasduttore di pressione, collegato ad un sistema di acquisizione dati.

Una volta aperta la valvola della bombola di azoto da 3 litri, attraverso detta porta di pressurizzazione 11 tale azoto ? defluito all?interno della camera di scoppio 13, portando pressoch? istantaneamente la pressione all?interno di detta camera di scoppio 13 ad una seconda pressione pari a 58bar (5,8?10<6>Pa), valore per il quale il disco di rottura 2 si ? aperto, con conseguente immediato afflusso dell?agente estinguente nella tubazione di scarico appositamente allestita. La pressione dell?azoto applicato nella camera di scoppio 13 ? risultata quindi sufficiente ad aprire il disco di rottura 2, attuando la valvola di rilascio 100.

Esempio 2

? stato realizzato un prototipo della valvola di rilascio 100, in cui il corpo tubolare 1 presenta un diametro pari a 3?? (8,89cm, filettatura femmina) in corrispondenza di detta porzione filettata 14 e pari a 2?? (6,35cm, filettatura maschio) in corrispondenza di detta uscita 12 e in cui la camera di scoppio 13 presenta un volume pari a 310cm<3 >circa.

Il disco di rottura 2, avente diametro pari a 2?? (6,35cm) inserito all?interno del corpo tubolare 1 ? di tipo reverse acting, preinciso, non frammentabile, in acciaio inox, avente pressione nominale di rottura pari a 60 bar (6?10<6>Pa) (?6 bar di tolleranza). La porzione filettata 14 ? stata avvitata ad una bombola per gas estinguente, avente una capacit? pari a 150 litri e munita di tubo pescante.

Attraverso detta porta di riempimento 10, l?assemblato, costituito dalla bombola e dalla valvola di rilascio 100, ? stato caricato con 120 kg di agente estinguente HFC-227ea, pressurizzato con azoto N2 fino al raggiungimento di detta prima pressione, che nel caso in esempio ? pari a 35bar (3,5?10<6>Pa) a 21?C.

La porta di pressurizzazione 11, disposta all?altezza di detta camera di scoppio 13, ? stata collegata ad un tubo ad alta pressione munito di valvola di ritegno a sfera, a sua volta collegato, mediante valvola apribile a comando, ad una bombola di Anidride Carbonica della capacit? di 3 litri, pressurizzata a 100 bar.

L?uscita 12 ? stata collegata ad un tubo del diametro interno di 2?? (6,35cm) e di lunghezza pari a 10m, che simula il percorso delle tubazioni di un impianto antincendio.

In corrispondenza dell?alloggiamento 15 ? stato installato un disco di sicurezza tarato ad una pressione di scoppio pari 47 bar (?3 bar di tolleranza).

Infine, ? stato installato, comunicante con l?interno del corpo valvola 1 all?altezza della camera di scoppio 13, un trasduttore di pressione, collegato ad un sistema di acquisizione dati.

Una volta aperta la valvola della bombola di Anidride Carbonica da 3 litri, tale Anidride Carbonica ? defluita, attraverso detta porta di pressurizzazione 11, all?interno della camera di scoppio 13, portando pressoch? istantaneamente la pressione all?interno di detta camera di scoppio 13 ad una seconda pressione pari a 64bar (6,4?10<6>Pa), valore per il quale il disco di rottura 2 si ? aperto, con conseguente immediato afflusso dell?agente estinguente nella tubazione di scarico appositamente allestita. Anche in questo secondo esempio, la pressione dell?Anidride Carbonica applicata nella camera di scoppio 13 ? risultata quindi sufficiente ad aprire il disco di rottura 2 attuando la valvola.

In conclusione, gli esempi sopra riportati hanno confermato che la valvola di rilascio della presente invenzione ? un dispositivo con una perdita di carico notevolmente ridotta rispetto alle valvole della tecnica nota.

Inoltre, la valvola di rilascio oggetto della presente invenzione pu? essere realizzata con diametro superiore a quello tipico delle valvole secondo la tecnica nota. Infatti, la semplicit? costruttiva e funzionale della valvola di rilascio secondo la presente invenzione si riflette direttamente, oltre che sul suo costo, anche sulla possibilit? di realizzazione di valvole di diametro significativo.

In particolare, la valvola di rilascio secondo la presente invenzione, per la propria semplicit? costruttiva e per i pesi ridotti, consente la realizzazione di un dispositivo anche di dimensione pari o superiore ai 5? (139,7 mm) di diametro nominale, avente peso ed ingombro minore di una valvola secondo la tecnica nota di diametro inferiore, impiegabile su bombole di dimensioni pari o superiori a 1500 litri.

Pertanto, la valvola di rilascio secondo la presente invenzione permette di configurare gli impianti con un?unica bombola di grosse dimensioni (ad esempio una di capacit? pari a 1.000 litri) anzich? numerose bombole di media dimensione (ad esempio quattro bombole di capacit? pari a 250 litri ciascuna), con notevole riduzione del costo complessivo dell?opera, del peso e dell?ingombro.

Sebbene la valvola descritta dal presente brevetto sia particolarmente indicata all?utilizzo negli impianti a gas che adottano sostanze chimiche estinguenti gassose quali agenti estinguenti, questa pu? essere usata quale valvola di rilascio per altre classi di estinguenti, tra cui, a mero titolo di esempio gas inerti, acqua nebulizzata, polvere antincendio, schiuma antincendio.

In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione e sono state suggerite delle varianti della presente invenzione, ma ? da intendersi che gli esperti del ramo potranno apportare modificazioni e cambiamenti senza con ci? uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (11)

RIVENDICAZIONI

1. Valvola di rilascio (100) per impianti antincendio, costituita da un corpo tubolare (1) con una prima estremit? e una seconda estremit? e che comprende: mezzi di accoppiamento con una sorgente di un gas estinguente ad una prima pressione, disposti in corrispondenza di detta prima estremit?; un?uscita (12), disposta in corrispondenza di detta seconda estremit?; una porta di pressurizzazione (11), disposta in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detta uscita (12) e collegabile a mezzi di pressurizzazione ad una seconda pressione, maggiore di detta prima pressione; un disco di rottura (2), disposto in una posizione compresa tra detta porta di pressurizzazione (11) e detta uscita (12) e configurato per aprirsi a detta seconda pressione; e un dispositivo di non ritorno (3), disposto in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detta porta di pressurizzazione (11), detto dispositivo di non ritorno (3) essendo configurato per consentire un passaggio di fluido nella direzione da detti mezzi di accoppiamento verso detta porta di pressurizzazione (11) ed impedire un passaggio di fluido nella direzione da detta porta di pressurizzazione (11) verso detti mezzi di accoppiamento.

2. Valvola di rilascio (100) per impianti antincendio secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo tubolare (1) comprende una porta di riempimento (10) disposta in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detto dispositivo di non ritorno (3).

3. Valvola di rilascio (100) per impianti antincendio secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto corpo tubolare (1) comprende un alloggiamento (15), disposto in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detto dispositivo di non ritorno (3), per l?alloggiamento di un disco di sicurezza.

4. Valvola di rilascio (100) per impianti antincendio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo tubolare (1) comprende un manometro (4), disposto in una posizione compresa tra detti mezzi di accoppiamento e detto dispositivo di non ritorno (3).

5. Valvola di rilascio (100) per impianti antincendio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto disco di rottura (2) ? di tipo non frammentabile.

6. Valvola di rilascio (100) per impianti antincendio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto disco di rottura (2) ? preinciso.

7. Valvola di rilascio (100) per impianti antincendio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto disco di rottura (2) ? di tipo forward acting.

8. Impianto antincendio comprendente una sorgente di gas estinguente collegata ad una valvola di rilascio (100) come definita nelle rivendicazioni 1-7, tramite detti mezzi di accoppiamento di detta valvola di rilascio (100) e mezzi di pressurizzazione collegati a detta valvola di rilascio (100) tramite detta porta di pressurizzazione (11) di detta valvola di rilascio (100), detti mezzi di pressurizzazione essendo configurati per trasmettere a detta valvola di rilascio (100) una pressione maggiore o uguale alla pressione di apertura di detto disco di rottura (2).

9. Impianto antincendio secondo la rivendicazione 8, comprendente un circuito di un impianto antincendio collegato ad una valvola di rilascio (100) come definita nelle rivendicazioni 1-7, tramite detta uscita (12) di detta valvola di rilascio (100).

10. Impianto antincendio secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detta sorgente di gas estinguente ? una bombola ed ? collegata ad una valvola di rilascio (100) come definita nella rivendicazione 2.

11. Metodo di azionamento di un impianto antincendio come definito nelle rivendicazioni 8-10, in cui detti mezzi di pressurizzazione vengono attivati per trasmettere a detta valvola di rilascio (100) una pressione maggiore o uguale alla pressione di apertura di detto disco di rottura (2), causando la rottura di detto disco di rottura (2) e consentendo il flusso di gas estinguente attraverso detta valvola di rilascio (100), da detta sorgente di gas estinguente verso detta uscita (12) della valvola di rilascio (100).