ITMI20092115A1 - Guarnizione metallica per valvole a sfera e valvola a sfera comprendente tale guarnizione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale

Forma oggetto del presente trovato una guarnizione metallica di tenuta per valvole a sfera e una valvola a sfera comprendente una tale guarnizione. E' nota, nel settore tecnico del trasporto di fluidi in condotte la necessità di intercettare queste ultime con delle valvole atte a porre in collegamento due tratte di condotta e a consentire/interrompere il flusso del fluido attraverso le stesse.

Particolare rilevanza hanno in tal senso le valvole a sfera ovvero quelle in cui il passaggio/arresto del flusso è determinato da una sfera, alloggiata nel corpo valvola e dotata di un foro passante, di diametro sostanzialmente equivalente a quello delle condotte, e comandabile in rotazione da una posizione di apertura, con foro coassiale alla direzione di flusso, ad una posizione di chiusura con foro trasversale alla direzione di flusso, e in cui la tenuta tra la sfera e la condotta è realizzata da guarnizioni anulari interposte tra le rispettive e contrapposte superfici di contatto relativo.

Al fine di ottenere la tenuta della camera sfera tali valvole prevedono un anello coassialmente interposto tra il corpo valvola e la sfera contro la quale l'anello è assialmente spinto, tramite mezzi elastici, per determinare il contatto tra la superficie di tenuta e la sfera stessa; detta superficie di tenuta è normalmente costituita da una superficie metallica variamente realizzata e/o trattata dell'anello stesso, oppure da una guarnizione, opportunamente configurata, forzata in senso assiale in una apposita sede dell'anello.

Sebbene funzionali, tali tenute presentano tuttavia degli inconvenienti che ne limitano di fatto l'utilizzo particolarmente negli impieghi ad alta temperatura e/o ad elevata pressione, per i quali le più adatte tenute metalliche risultano molto costose, sia per la necessità dei trattamenti di indurimento delle superfici a contatto tra la sfera e l'anello che opera da seggio, sia per le lavorazioni di adattamento che si rendono necessarie per fare combaciare perfettamente le superfici di contatto tra la sfera ed i due anelli di tenuta.

Oltre a quanto sopra e come illustrato nelle figure da 1 a 3b relative allo stato della tecnica, si verifica anche nella pratica che nelle applicazioni ad elevate pressioni la sfera e la guarnizione tendono a deformarsi per effetto delle spinte esercitate dal fluido e tali deformazioni risultano irregolari sia nell'ambito della sfera sia nell'ambito della guarnizione la quale non è più in grado di adattarsi perfettamente alla superficie esterna della sfera determinando delle zone di mancato contatto e quindi di non tenuta della valvola che perde.

Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare una guarnizione metallica per valvole a sfera del tipo con camera stagna formata tra la sfera e il corpo valvola, la quale risulti atta ad essere utilizzata a temperature molto alte e/o molto basse e/o ad elevate pressioni di esercizio, risultando in grado di garantire la tenuta della valvola anche in presenza di deformazioni della sfera di intercettazione .

Nell'ambito di tale problema si richiede inoltre che tale valvola sia di facile ed economica produzione ed assemblaggio e applicabile anche a valvole già esistenti e non appositamente progettate .

Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da una guarnizione metallica secondo le caratteristiche di rivendicazione 1 e da una valvola comprendente una tale guarnizione secondo le caratteristiche di rivendicazione 5.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di un esempio non limitativo di attuazione dell'oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra:

in figura la : una sezione secondo un piano verticale longitudinale di una valvola a sfera nota in posizione di chiusura ;

in figura lb : un ingrandimento del dettaglio della tenuta di fig. la con sfera deformata;

in figura 2a : una vista prospettica della sfera con anello di fig.l deformati;

in figura 2b . il dettaglio ingrandito della zona di mancato contatto tra sfera e anello di fig.2a;

in figura 3 : una vista prospettica dal lato di contatto dell'anello di tenuta secondo il presente trovato;

in figura 4 una sezione secondo un piano diametrale dell'anello di fig.3; in figura 5 una sezione parziale di dettaglio del bordo anulare esterno dell'anello di fig.2;

in figura 6 una vista parziale ingrandita del dettaglio delle scanalature radiali dell'anello di fig.2;

in figura 7a una sezione secondo un piano verticale longitudinale di una valvola a sfera secondo il presente trovato in posizione di chiusura; in figura Ih un ingrandimento del dettaglio della tenuta di fig. 7a con sfera deformata ;

in figura 8a una vista prospettica della sfera con anello secondo il presente trovato deformati e

in figura 8b il dettaglio ingrandito della zona di contatto tra sfera e anello secondo il presente trovato.

Come illustrato in fig.l e assunte per sola comodità di descrizione e senza significato limitativo una coppia di assi di riferimento con direzioni rispettivamente longitudinale X-X, parallela alla direzione di flusso, e trasversale Y-Y la valvola a sfera secondo il presente trovato esemplificata nei disegni da una valvola di tipo "trunnion" in tre pezzi, comprende sostanzialmente un corpo valvola 10 dotato di una sede nella quale viene alloggiata una sfera 30 dotata di apertura cilindrica coassiale 31 e azionabile in rotazione da una posizione di chiusura valvola (fig.l) ad una posizione di apertura valvola non illustrata tramite mezzi convenzionali non illustrati.

La valvola comprende inoltre due opposte flange 20 di estremità vincolate al corpo valvola 10 da parti opposte della sfera e atte al collegamento con la condotta (non illustrata).

Tra ciascuna flangia 20 e la sfera 30 è interposta una guarnizione metallica 50 di tenuta assiale, atta ad interferire con la superficie esterna 30a della sfera 30, contro la quale fa tenuta, formando in tal modo la camera sfera 12.

Come evidenziato nelle figg la-2b relative alla tecnica nota una valvola con guarnizione 50 di tipo convenzionale non è in grado di mantenere la tenuta a causa delle irregolari deformazioni della sfera 30 che provocano una mancanza di contatto relativo tra la guarnizione 50 e la sfera 30 stessa in quanto la prima non è in grado di adeguarsi alle deformazioni stesse.

Come illustrato nelle figg 3-6 il presente trovato prevede una guarnizione 50 metallica di tenuta assiale formata da un anello 51 il cui bordo 51a di tenuta sulla sfera comprende un labbro 52 anulare sul quale sono presenti una pluralità di scanalature 53 radiali, incassate, estese nella direzione radiale.

Secondo forme preferita di attuazione si prevede che dette scanalature radiali 53

- siano tra loro distanziate secondo passi angolari regolari;

- determinino un rapporto pieno/vuoto del labbro 52 compreso tra il 10% e il 70%

-) siano realizzate secondo rapporti dimensionali lunghezza/larghezza >1;

Come illustrato nelle figg 7a-8b una valvola 10 equipaggiata con una guarnizione secondo il presente è in grado di lavorare senza perdite anche alle più elevate pressioni di esercizio e a temperature molto alte e/o molto basse, in corrispondenza delle quali le guarnizioni convenzionali non lavorano correttamente determinando perdite, mentre la guarnizione secondo il trovato è in grado di seguire le deformazioni irregolari della sfera 30, mantenendo il perfetto contatto relativo tra le rispettive superfici e quindi

Risulta pertanto come la valvola secondo il trovato consenta di ottenere una camera stagna e tenute assiali particolarmente adatte all'utilizzo a temperature molto alte e/o molto basse e/o elevate pressioni, per fluidi anche abrasivi e applicabili anche a valvole di grande diametro in quanto la particolare forma di attuazione del labbro di tenuta con scanalature incassate radiali, rende il labbro stesso elasticamente cedevole sia in senso radiale sia relativamente al piano di contatto anello/sfera consentendo al primo di adeguarsi elasticamente alle irregolari deformazioni della seconda, determinando una lunga durata di esercizio con perfetta tenuta, definita nella terminologia di settore "bubble tight".

La guarnizione risulta inoltre facilmente sostituibile senza manovre distruttive delle varie parti, consentendo una facile e rapida manutenzione della valvola in caso di usura della guarnizione che può essere cambiata senza necessità di sostituzione di entrambe le guarnizioni e della sfera; oltre a ciò la sostituzione della guarnizione non richiede l'utilizzo di speciali tecnologie e può quindi essere effettuata anche presso 1'utilizzatore finale senza necessità di inviare la valvola al fabbricante.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Guarnizione metallica (50) per valvole (10) a sfera (30), comprendente un corpo anulare (51) e un labbro (52) di contatto relativo con la superficie della sfera (30) caratterizzata dal fatto che comprende scanalature (53) radiali incassate in detto labbro (52) di contatto.
2. 2. Guarnizione secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che dette scanalature radiali (53) sono tra loro distanziate secondo passi angolari regolari.
3. 3. Guarnizione secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che dette scanalature radiali (53) determinano un rapporto pieno/vuoto della superficie di contatto del labbro (52) compreso tra il 10% e il 70%.
4. 4. Guarnizione secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che dette scanalature radiali (53) sono realizzate secondo rapporti dimensionali lunghezza/larghezza >1.
5. 5. Valvola a sfera comprendente un corpo valvola (10) dotato di una sede di alloggiamento di una sfera (30) dotata di apertura passante coassiale (31) e azionabile in rotazione da una posizione di chiusura valvola ad una posizione di apertura valvola e viceversa; una guarnizione metallica (50) coassiale di tenuta interposta tra il corpo (10) della valvola e la sfera (30) e agenti sulla superfici esterna di quest 'ultima caratterizzata dal fatto che detta guarnizione metallica comprende un corpo anulare (51) e un labbro (52) di contatto relativo con la superficie della sfera (30) e una pluralità di scanalature (53) radiali incassate in detto labbro (52) di contatto secondo rivendicazione 1.