ITBS20070064A1

ITBS20070064A1 - Valvola coassiale ad azionamento pneumatico e a trascinamento magnetico

Info

Publication number: ITBS20070064A1
Application number: IT000064A
Authority: IT
Inventors: Tiziano Bravo
Original assignee: Omal S P A
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-10-28
Also published as: US20080265189A1; EP1985900A2; EP1985900A3

Description

DESCRIZIONE

del BREVETTO per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

"VALVOLA COASSIALE AD AZIONAMENTO PNEUMATICO E A

TRASCINAMENTO MAGNETICO"

Campo dell'Invenzione

La presente invenzione attiene al settore delle valvole per il controllo dell'erogazione di fluidi, e riguarda in particolare una valvola coassiale concepita specialmente, ma non esclusivamente, per erogare fluidi chimicamente aggressivi nell'ambito del settore farmaceutico e medicale ed anche per l'impiego nel settore dell'industria alimentare. Stato della Tecnica

Da un lato, già sono note valvole coassiali che comprendono usualmente un corpo avente, da parti opposte, un passaggio di entrata e un passaggio di uscita del fluido e, fra detti passaggi, una camera coassiale nella quale è alloggiato, come elemento otturatore, un pistone di intercettazione, forato assialmente e movibile tra una posizione di chiusura e una posizione di apertura di una sede di valvola dal lato del passaggio di entrata del fluido. Il più comunemente, in dette valvole coassiali i movimenti del pistone tra una posizione e l'altra, sono attuati pneumaticamente alimentando alla camera in cui scorre un fluido di pilotaggio apportato dall'esterno della valvola oppure tramite una parte dello stesso fluido di processo, ovvero di condotta, preso a monte della sede di valvola. In dette valvole coassiali il fluido di condotta è separato dal fluido di pilotaggio da guarnizioni a labbro oppure toriche soggette comunque ad usura quanto meno a causa dello scorrimento del pistone.

In altri casi, le valvole coassiali incorporano, come elemento otturatore, una membrana, che è comunque soggetta alle sollecitazioni dovute alla pressione di esercizio e a rottura per "fatica", principalmente nella sua zona periferica di incastro nel corpo di valvola, causata dai ripetuti azionamenti di apertura e chiusura della valvola. Queste valvole pneumatiche sono di tipo normalmente aperte (N.A.), nelle quali la mancanza della pressione di pilotaggio provoca l'apertura della valvola, e in esse la rottura della membrana è causa di inquinamento del fluido di processo con aria compressa, ove presente, o all'opposto di riversamento del fluido di processo nell'impianto pneumatico.

D'altro lato sono pure note valvole coassiali ad azionamento elettromagnetico che comunque, oltre a richiedere una connessione a una alimentazione elettrica ed avere dei componenti interni ferromagnetici con limitate caratteristiche di inerzia chimica, presentano ancora delle tenute dinamiche su componenti mobili soggette ad usura. In aggiunta, il riscaldamento proprio dell'elettromagnete dovuto alla corrente elettrica che vi circola è spesso ritenuto una condizione sfavorevole in quanto tende ad alterare la temperatura del fluido che viene a transitare nella valvola con inerenti problemi di degrado o di difficile gestioni del processo.

Scopi dell'Invenzione

Scopo della presente invenzione è di risolvere i problemi e di rimediare agli inconvenienti della tecnica nota e di proporre corrispondentemente una valvola coassiale, vantaggiosamente priva di tenute dinamiche tra la zona in cui transita il fluido di processo e le zone destinate al pilotaggio della valvola o semplicemente verso l'esterno, onde evitare usure e possibili commistioni tra fluido di processo e fluido di pilotaggio.

Un altro scopo dell'invenzione è di fornire una valvola coassiale innovativa realizzabile con materiali chimicamente inerti, dunque adatta per l'utilizzo anche con fluidi chimicamente aggressivi, priva di punti "morti" nei quali il fluido vi si può trattenete e deteriorare , e la quale con temperature d'impiego continue superiori a 150° viene ad risultare facilmente sanificabile.

Detti scopi, nonché gli evidenti vantaggi che ne derivano, sono raggiunti con una valvola coassiale secondo il preambolo della rivendicazione 1, dove l'apertura e chiusura della valvola è realizzata con un sistema di comando pneumatico e magnetico combinato, con il concorso di un pistone-attuatore pneumatico e di un otturatore disposti in camere parallele, separate, e vincolati l'uno all'altro attraverso magneti permanenti per loro movimenti concordi.

Breve Descrizione dei Disegni

L'invenzione sarà comunque meglio illustrata nel prosieguo della presente descrizione fatta con riferimento all' allegato disegno, nel quale l'unica figura mostra una sezione longitudinale d'assieme della valvola coassiale aperta

Descrizione Dettagliata dell'Invenzione

La valvola coassiale qui proposta comprende essenzialmente un corpo di valvola esterno 11, un cilindro interno 12, un pistone-attuatore 13 e un otturatore 14.

II corpo di valvola esterno 11 ha una prima estremità 11' e una seconda estremità 11", parallele. Alla prima estremità del corpo esterno è associato, con l'interposizione di una guarnizione 15', un raccordo di entrata 15, al quale è collegabile una tubazione -non rappresentata- di apporto di un fluido di processo da distribuire e che definisce un passaggio di entrata 16 del fluido seguito da una sede di valvola 17 rivolta verso l'interno. La seconda estremità del corpo esterno è munita di una flangia di chiusura 18 definente a sua volta un passaggio di uscita 19 in asse a un raccordo di uscita 20 al quale è collegabile una tubazione -non rappresentata- di mandata del fluido di processo verso un utilizzo. I passaggi di entrata e di uscita 16, 19 sono preferibilmente, ma non necessariamente, allineati sull'asse del corpo esterno 11.

Il cilindro interno 12 è posto coassialmente nel corpo esterno 11. Come rappresentato, ad una sua estremità il cilindro interno 12 può essere solidale, ovvero un pezzo unico, con il raccordo di entrata 15, mentre la sua estremità opposta è associata, con l'interposizione di una guarnizione di tenuta statica 21, alla flangia di chiusura 18 di detto corpo esterno 11.

Il corpo esterno 11 e il cilindrico interno 12 delimitano tra loro una camera anulare 22, mentre da parte sua il cilindro interno 12 delimita una camera centrale 23 in comunicazione con i passaggi di entrata e uscita 16, 19 del fluido di processo.

Il pistone-attuatore 13 è sostanzialmente anulare, è montato nella camera anulare 22 ed è munito di guarnizioni 24, 25 per una tenuta sia sulla superficie interna del corpo esterno 11 sia sulla superficie esterna del cilindro interno 12.

A sua volta, Torturatore 14 è montato e scorrevole, senza guarnizioni, nella camera interna 23 ed è preposto all' apertura e chiusura della sede di valvola 17. Esso ha una testa 26 portante una guarnizione di tenuta 27 rivolta verso e interagente con la sede di valvola in entrata 17 per apertura e chiusura di quest' ultima. Inoltre, Torturatore presenta, sul retro della sua testa 26, dei fori radiali 28 comunicanti con un foro assiale 29, quest'ultimo aperto verso il passaggio di uscita 19.

A bordo del pistone-attuatore 13 è montata una serie di magneti permanenti 30 con verso di polarizzazione assiale e orientati con poh contrapposti, in sequenza. Detti magneti permanenti sono alternati con anelli di materiale ferromagnetico 31 aventi la funzione di convogliatori del flusso magnetico. Corrispondentemente, a bordo dell'otturatore è montata un'analoga serie di magneti permanenti 32, con uguale disposizione e alternati con anelli di materiale ferromagnetico 33 affacciati a quelli a bordo del pistone 13 attraverso il cilindro interno e in modo che il campo magnetico degli uni e degli altri sia in fase.

Sia i magneti permanenti 30 con i relativi anelli in materiale ferromagnetico 31 attinenti al pistone-attuatore 13, sia gli altri attinenti all' otturatore 14 possono essere sovrastampati e inglobati in un tecnopolimero chimicamente inerte per isolarli e proteggerli contro un loro contatto con il fluido di processo.

Neirinsieme sopra descritto, il pistone-attuatore 13 può essere del tipo a doppio effetto o a semplice effetto. Nel primo caso, esso è movibile alternativamente mediante un fluido di pilotaggio, tipicamente aria compressa, alimentato/ scaricato dalla camera anulare 22 alternatamente da parti opposte del pistone-attuatore 13, attraverso fori 34, 35 ricavati nel corpo esterno 11, come mostrato nel disegno, ai quali si collegano dei tubi per la circolazione del fluido di pilotaggio. Nel secondo caso -non rappresentato- il pistone-attuatore è spostabile in un senso ad opera di un fluido di pilotaggio alimentato in una parte della camera anulare 22 e in senso opposto ad opera di una molla di richiamo che può essere associata al pistone oppure all'otturatore, e che consente la realizzazione di valvole normalmente aperte (N. A) o normalmente chiuse (N. C).

In ogni caso, grazie all' accoppiamento e il vincolo magnetico tra il pistone-attuatore e l'otturatore, gli spostamenti pilotati del pistoneattuatore 13 nella camera anulare 22 causano gli spostamenti concordi dell'otturatore 14 nella camera centrale 23 per l'apertura e la chiusura della valvola. Si tratta quindi di un azionamento combinato pneumatico e magnetico altamente preciso ed affidabile e che, grazie al fatto che le camere anulare 22 e centrale 23 sono fisicamente separate e impossibilitate a comunicare, consente la realizzazione di una valvola a separazione totale tra il fluido di processo e il fluido di pilotaggio, senza la presenza di guarnizioni di tenuta verso l'esterno soggette a movimenti e quindi ad usura e senza alcuna possibilità che il fluido di processo possa essere inquinato da agenti esterni o che, peggi, possa fuoriuscire dal corpo di valvola.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Valvola coassiale, particolarmente per l'erogazione di fluidi chimicamente aggressivi nei settori farmaceutico e medicale e per l'impiego nel settore dell'industria alimentare, comprendente un corpo di valvola esterno (11) avente un passaggio di entrata (16) e un passaggio di uscita (19) del fluido di processo da erogare, una sede di valvola (17) in corrispondenza del passaggio di entrata (16) del fluido, un otturatore (14) posto tra detti passaggio di entrata e di uscita (16, 19) e movibile assialmente tra una posizione di chiusura e una posizione di apertura di detta sede di valvola (17), e un pistone-attuatore (13) suscettibile di movimenti pilotati mediante un fluido di pilotaggio in pressione, tipicamente aria compressa, per causare gli spostamenti di detto otturatore (14) tra dette posizioni di apertura e di chiusura, caratterizzata in ciò il pistone-attuatore (13) e l'otturatore (14) sono disposti individualmente in camere concentriche, separate (22, 23), e sono vincolati l'uno all'altro attraverso un sistema di magneti permanenti per i movimenti di detto otturatore (14) tra le posizioni di apertura e di chiusura in risposta agli spostamenti del pistone-attuatore (13) ad opera del fluido di pilotaggio.
2. Valvola coassiale secondo la rivendicazione 1, caratterizzata da un cilindro (12) montato coassialmente in detto corpo di valvola esterno (11) ed estendentesi dal passaggio di entrata al passaggio di uscita (16, 19) del fluido di processo, dove detto cilindro delimita una camera anulare (22) con detto corpo esterno (11) e una camera centrale (23), quest'ultima in comunicazione solo con detti passaggi di entrata e di uscita (16, 19), e dove il pistone-attuatore (13) è alloggiato e scorrevole in detta camera anulare (22) e detto otturatore (14) è alloggiato e scorrevole in detta camera centrale (23) in linea almeno alla sede di valvola (17).
3. Valvola coassiale secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata da una serie di magneti permanenti (30) a bordo del pistone-attuatore (11) alternati con rispettivi anelli in materiale ferromagnetico (31), e da una serie di magneti permanenti (32) a bordo deirotturatore (14) alternati con rispettivi anelli in materiale ferromagnetico (33), in modo che magneti permanenti e gli anelli a bordo del pistone-attuatore siano affacciati e interagiscano magneticamente, attraverso il cilindro interno (12), con quelli a bordo del otturatore per i movimenti di detto otturatore in risposta ai movimenti di detto pistone-attuatore, l'otturatore e il pistone-attuatore essendo vincolati dal campo magnetico generato dal sistema di magneti permanenti.
4. Valvola coassiale secondo la rivendicazione 4, caratterizzata in ciò che i magneti permanenti (30, 32) sia sul pistone-attuatore (13) sia sull'otturatore (14) sono disposti parallelamente con verso di polarizzazione nella direzione dei movimenti di pistone ed otturatore e orientati con poh contrapposti, in sequenza.
5. Valvola coassiale secondo le rivendicazioni 3 e 4, caratterizzata in ciò che i magneti permanenti (30) con i relativi anelli in materiale ferromagnetico (31) sul pistone-attuatore (13) e i magneti permanenti (32) con i relativi anelli in materiale ferromagnetico (33) sull'otturatore (14) possono essere sovrastampati, inglobati e protetti in un tecnopolimero chimicamente inerte.
6. Valvola coassiale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata in ciò che il corpo di valvola esterno (11) ha una prima estremità e una seconda estremità parallele, in ciò che alla prima estremità del corpo esterno è associato, con l'interposizione di una guarnizione di tenuta (15'), un raccordo di entrata (15), definente il passaggio di entrata (16) e la detta sede di valvola (17), e in ciò che alla seconda estremità di detto corpo è fissata una flangia di chiusura (18) definente il passaggio di uscita (19) in asse a un raccordo di uscita (20).
7. Valvola coassiale secondo la rivendicazione 6, caratterizzata in ciò che il cilindro interno (12) da una parte è solidale con il raccordo di entrata (15) e dalla parte opposta è coniugato con la flangia di chiusura (18) della seconda estremità del corpo esterno con l'interposizione di almeno una guarnizione di tenuta statica
8. Valvola coassiale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata in ciò che il pistone-attuatore (13) è a doppio effetto, azionato dal fluido di pilotaggio alimentato/ scaricato alternatamente dalla camera anulare (22) da parti opposte di detto pistone-attuatore.
9. Valvola coassiale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzata in ciò che il pistone-attuatore (13) è a semplice effetto, azionato in una direzione dal fluido di pilotaggio e in direzione opposta da una molla di richiamo.
10. Valvola coassiale ad azionamento pneumatico e a trascinamento magnetico, sostanzialmente come sopra descritta, illustrata e rivendicata per gli scopi specificati.