ITPD20010240A1 - Gruppo valvolare per il controllo dell'erogazione di un gas combustibile. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un gruppo valvolare per il controllo dell'erogazione di un gas combustibile secondo il preambolo della rivendicazione principale n. 1.

Gruppi valvolari aventi le caratteristiche sopra indicate sono tipicamente previsti nel controllo dell'erogazione di gas combustibile ad un bruciatore o altra simile utenza così da regolarne in modo controllato la pressione di erogazione o la portata di gas erogata.

Gruppi valvolari di questo tipo, noti dalla produzione della stessa Richiedente, sono tipicamente provvisti di attuatori motorizzati per il comando operativo di un otturatore in apertura ed in chiusura di una sede valvolare ricavata nel condotto di erogazione. E' noto ad esempio prevedere un'asta di comando dell'otturatore collegata tramite un accoppiamento vite-madrevite al rotore di un motore elettrico per spostare l'otturatore da e verso la sede valvolare a seguito di un azionamento in rotazione del motore. Attraverso il controllo in rotazione dell'attuatore può essere inoltre ottenuto un comando di modulazione della pressione di erogazione ovvero della portata di gas erogata .

Al fine di assicurare la chiusura dì sicurezza della sede valvolare, al verificarsi di prefissate condizioni, esempio per intercettare il passaggio di gas in conseguenza dell'interruzione di alimentazione elettrica all'attuatore motorizzato (condizione nella quale si può determinare l'arresto dell'attuatore in una posizione intermedia di apertura della sede valvolare), è stata messa a disposizione dalla tecnica nota una soluzione che forma oggetto della domanda di brevetto italiana n. PD99A000274, a nome della stessa Richiedente. Essa prevede l'impiego di un gruppo elettromagnetico interposto tra l'otturatore e l'attuatore principale motorizzato il quale è predisposto per sollecitare l'otturatore in chiusura della sede valvolare, grazie all'azione elastica esercitata da un molleggio in contrasto all'attrazione di natura elettromagnetica tra nucleo fisso ed ancora mobile di un elettromagnete del gruppo elettromagnetico. Nel caso si manifesti la condizione che richieda l'intercettazione della sede valvolare, l'interruzione di alimentazione elettrica all'elettromagnete determina lo spostamento in chiusura di sicurezza dell'otturatore sotto l'azione della forza elastica anzidetta, indipendentemente dalla posizione operativa assunta dell'attuatore.

Tale soluzione, se da un lato risulta estremamente affidabile nel garantire la chiusura di sicurezza della sede valvolare, dall'altro lato comporta una relativa complessità strutturale principalmente legata alla presenz di un elettromagnete flottante con l'asta di comando dell'otturatore, ed in particolare flottante all'interno di una zona investita dal flusso di gas. Tale configurazione richiede infatti la previsione di specifiche condizioni di isolamento elettrico nonché di tenuta verso il gas sia dei contatti elettrici che dei conduttori destinati ad alimentare l'elettromagnete, condizioni che risulta relativamente più complesso soddisfare con un elettromagnete mobile all'interno del gruppo valvolare.

Uno degli scopi principali della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un gruppo valvolare strutturalmente e funzionalmente concepito così da ovviare a tutti i limiti riscontrati con riferimento alla tecnica nota citata.

Questo ed altri scopi che appariranno più chiaramente nel seguito sono raggiunti dall'invenzione mediante un gruppo valvolare realizzato in accordo con le rivendicazioni accluse.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di un suo preferito esempio di realizzazione illustrato, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati in cui:

- le figure da 1 a 3 sono viste in sezione longitudinale di un gruppo valvolare secondo l'invenzione in rispettive e differenti condizioni operative.

Nelle figure citate, con 1 è complessivamente indicato un gruppo valvolare per il controllo dell'erogazione di un gas combustibile ad un bruciatore o altra simile utenza, non rappresentato in figura, realizzato in accordo con la presente invenzione. Il gas è alimentato al gruppo 1 in corrispondenza di un condotto di alimentazione 2, parzialmente rappresentato nelle figure, ed è erogato da esso attraverso un condotto di erogazione 3.

Il gruppo valvolare 1 comprende una valvola di modulazione 4 includente un otturatore 5 a piattello sollecitato in chiusura di una sede valvolare 6 ricavata fra i condotti 2 e 3. Il gruppo comprende altresì un attuatore motorizzato, complessivamente indicato con 7, includente uno stelo 8 di comando dell'otturatore 5, di asse longitudinale X.

Detto stelo di comando 8 comprende due tratti 9, 10 coassiali fra loro, strutturalmente indipendenti ed estesi in prolungamento l'uno dell'altro nonché reciprocamente collegati tramite un accoppiamento vite-madrevite.

Più in particolare, il primo tratto 9 dello stelo presenta una prima porzione 9a a mantello esterno di profilo esagonale la guale è assialmente prolungata in una seconda porzione 9b ad essa coassiale ed esternamente filettata.

La porzione 9b è accolta in impegno di avvitamento in un foro filettato 10a assialmente ricavato a partire da una estremità del secondo tratto 10 di stelo. Quest'ultimo è connesso alla sua contrapposta estremità con l'otturatore 5 tramite un collegamento di tipo basculante, in sé convenzionale .

Il secondo tratto di stelo 10 presenta un mantello esterno a sezione con profilo poligonale (ad esempio esagonale) il quale è impegnato, con libertà di scorrimento assiale (lungo l'asse X), in un foro passante 11 di corrispondente profilo ricavato centralmente in un rotore 12 di un motore elettrico 13 ad albero cavo. Il motore 13 è un motore a corrente continua ed è convenientemente un motore del tipo passo-passo a rotazione reversibile in cui il rotore 12, a magnete permanente opportunamente polarizzato, è circondato circonferenzialmente da una o più bobine 14 alimentate tramite conduttori elettrici 15. Le bobine 14 sono destinate a creare il campo magnetico rotante necessario all'azionamento in rotazione del rotore. Detto rotore è assialmente supportato da cuscinetti reggispinta 16, schematicamente rappresentati, mentre le bobine 14 sono calzate su di un involucro a campana cilindrica 17 costituente alloggiamento del rotore 12 ed opportunamente fissato ad una struttura stazionaria 18 del gruppo, tramite viti 19, con interposizione di mezzi a guarnizione per la tenuta gas della campana 17 sulla struttura 18.

Il primo tratto di stelo 9 è impegnato, con libertà di scorrimento assiale, in un foro passante 20 di corrispondente profilo esagonale, ricavato in una boccola 21 la quale costituisce altresì supporto a cuscinetto per il motore, da parte assialmente contrapposta ai reggispinta 16.

Nell'involucro 17 è inoltre alloggiato un gruppo elettromagnetico, globalmente indicato con 22, comprendente un elettromagnete con una prima parte o nucleo fisso ·23 recante un avvolgimento magnetizzante 24 ed una seconda parte o ancora mobile 25 solidarizzabile per magnetizzazione al nucleo fisso. Tale gruppo 22 può comprendere convenientemente un comune gruppo magnetico ovvero un magnete di mantenimento a basso consumo.

La parte di elettromagnete a nucleo fisso 23 è conformata ad U con contrapposti rami 23a,b sui quali è provvisto l'avvolgimento 24 ed è fissata all'involucro 17 tramite un supporto 26 recante una formazione a codolo fillettato 27. Il codolo è centralmente forato per consentire il passaggio di conduttori elettrici 28 di alimentazione dell'elettromagnete.

La parte di elettromagnete ad ancora mobile 25 è collegata all'estremità del primo tratto di stelo 9 contrapposta alla porzione filettata 9b.

Si noti come l'ancora 25 sìa l'unica parte dell'elettromagnete che è mobile con lo stelo di comando 8 essendo la parte recante l'avvolgimento dell'elettromagnete vincolata rigidamente alla struttura stazionaria 18 del gruppo valvolare.

L'elettromagnete del gruppo elettromagnetico è inoltre complessivamente accolto in una capsula 29 sostanzialmente cilindrica, montata coassialmente all'interno dell'involucro 17 ed estesa assialmente tra il supporto 26 e la boccola 21.

Con 30 è indicata una molla attiva tra la struttura 18 stazionaria del gruppo valvolare e l'otturatore 5 per sollecitare il medesimo in chiusura della sede valvolare 6 nonché per recuperare i giochi dell'accoppiamento vitemadrevite .

Nel funzionamento, in una condizione iniziale di intercettazione del passaggio di gas, rappresentata in figura 1, la sede valvolare 6 è chiusa dall'otturatore 5 per effetto dell'azione elastica della molla 30, l'elettromagnete dell'attuatore 22 è diseccitato ed il motore 13 non è di conseguenza alimentato.

A partire da questa condizione è previsto che il motore sia inizialmente azionato per un prefissato numero di giri il quale è correlato, tramite il passo filettatura nell'accoppiamento vite-madrevite, con una prefissata corsa assiale del primo tratto 9 di stelo. La corsa effettuata da questo tratto di stelo è tale da portare l'ancora mobile 25 in posizione addossata al nucleo fisso dell'elettromagnete, in prossimità della zona di attrazione elettromagnetica. La successiva eccitazione dell'elettromagnete, tramite opportuna alimentazione elettrica all'avvolgimento a solenoide 24, comporta la generazione di una forza di attrazione elettromagnetica atta a mantenere l'ancora 25 ancorata al nucleo fisso 23, nella posizione illustrata in figura 2.

Un successivo comando in rotazione del motore 13, con verso di rotazione opposto rispetto al precedente, determina l'avvitamento del secondo tratto 10 sul primo tratto 9 di stelo causando uno scorrimento assiale del secondo tratto 10 ed il conseguente allontanamento dell'otturatore 5 dalla sede 6, in contrasto alla molla 30, con la corrispondente apertura della sede di valvola. In funzione del numero di giri effettuato dal motore, la corsa dell'otturatore 5 può essere regolata per consentire un comando di modulazione della pressione di erogazione. La figura 3 illustra una condizione di normale funzionamento in cui la corsa del secondo tratto 10 di stelo è correlata alla rotazione del motore 13 per permettere il comando di modulazione nel gruppo valvolare.

Al verificarsi di prefissate condizioni che richiedano l'intercettazione della sede valvolare 6, viene interrotta 1'alimentazione elettrica al solenoide 24 dell'elettromagnete e conseguentemente l'otturatore 5 è sollecitato dalla molla 30 in chiusura della sede 6, indipendentemente dalla posizione dello stelo di comando. Quest'ultimo viene assialmente guidato nella chiusura della sede valvolare tramite lo scorrimento relativo tra il primo tratto 9 di stelo e la boccola 21 e tra il secondo tratto 10 di stelo ed il rotore 12.

Si fa notare inoltre che la molla 30 è scelta di dimensioni e costante elastica tali da garantire una chiusura di sicurezza dell'otturatore 5 contro la sede valvolare 6 a partire da gualsiasi posizione assiale raggiunta dallo stelo di comando 8 durante la funzione di modulazione .

La stessa valvola di modulazione 4 esplica quindi oltre la funzione di modulazione della pressione di erogazione e/o della portata di gas anche la funzione di chiusura di sicurezza del passaggio di gas attraverso la sede valvolare 6. La valvola garantisce una funzione di modulazione a basso consumo ed elevata risoluzione di posizionamento garantendo comunque la funzione di chiusura di sicurezza con carico elevato di chiusura e tempi rapidi di intervento, al manifestarsi di prefissate condizioni.

L'invenzione raggiunge così gli scopi proposti conseguendo numerosi vantaggi rispetto alle soluzioni note.

Un principale vantaggio risiede nel fatto che il gruppo valvolare secondo l'invenzione, grazie alla previsione di un gruppo elettromagnetico senza alcuna parte dell'avvolgimento elettromagnetico in movimento, rende più facilitata l'alimentazione elettrica dello stesso e meno complessi gli isolamenti elettrici e le tenute verso la parte gas.

Un altro vantaggio è che l'invenzione prevede un gruppo elettromagnetico di minori masse inerziali in movimento con conseguente minore energia richiesta nel funzionamento della valvola di modulazione, sia nella fase di modulazione vera e propria che nella fase di chiusura in sicurezza della valvola.

Un altro vantaggio risiede nel fatto che l'attuatore motorizzato ed il gruppo elettromagnetico, fra loro coassiali, comportano una maggior compattezza complessiva, che consente inoltre vantaggiosamente il loro alloggiamento in un unico involucro chiuso a tenuta verso la parte gas della valvola.

Un altro vantaggio ancora è legato alla semplicità costruttiva del gruppo valvolare secondo l'invenzione che richiede un numero di componenti più limitato rispetto alle soluzioni note. Tali componenti possono inoltre esse previsti di prescelta modularità per consentire il comando di modulazione e chiusura di sicurezza di sedi valvolari di differente ampiezza.

Non ultimo il vantaggio di una migliorata affidabilità complessiva del gruppo valvolare realizzato secondo l'invenzione .

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo valvolare per il controllo dell'erogazione di un gas combustibile attraverso un condotto di erogazione, comprendente : - una sede valvolare nel condotto ed un otturatore associato a detta sede, - un mezzo attuatore motorizzato attivo su detto otturatore per il comando del medesimo in apertura/chiusura di detta sede valvolare, - un gruppo elettromagnetico con una prima parte recante un avvolgimento magnetizzante ed una seconda parte solidarizzabile per magnetizzazione alla prima parte, detto gruppo elettromagnetico essendo associato all'attuatore per sollecitare l'otturatore in chiusura della sede valvolare indipendentemente dalla posizione operativa dell'attuatore al manifestarsi di una prefissata condizione che richieda l'intercettazione della sede valvolare, caratterizzato dal fatto che il mezzo attuatore è mobile solidalmente con la seconda parte del gruppo elettromagnetico nel moto di comando dell'otturatore in apertura/chiusura della sede valvolare, la prima parte di detto gruppo elettromagnetico essendo collegata ad una struttura stazionaria del gruppo valvolare.
2. 2. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 1, in cui l'attuatore motorizzato ed il gruppo elettromagnetico s montati coassialmente alla sede valvolare.
3. 3. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto mezzo attuatore comprende uno stelo di comando di detto mezzo otturatore e la seconda parte del gruppo elettromagnetico comprende una ancora mobile montata ad una estremità di detto stelo.
4. 4. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 3, in cui detto stelo di comando comprende un primo ed un secondo tratto assialmente estesi l'uno in prolungamento dell'altro e reciprocamente collegati con un accoppiamento vitemadrevite, detti tratti di stelo essendo collegati alle rispettive estremità lìbere con detta ancora e con detto otturatore .
5. 5. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 4, in cui il secondo tratto di stelo è solidarizzato in rotazione con un rotore di un motore elettrico.
6. 6. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 5, in cui detto secondo tratto di stelo è impegnato in un albero cavo di detto rotore con libertà di scorrimento assiale rispetto al medesimo.
7. 7. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 5 o 6, comprendente mezzi di guida per guidare assialmente il primo tratto di stelo nel comando di detto otturatore a seguito di una rotazione del rotore attorno al proprio asse.
8. 8. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 7, in cui detti mezzi di guida comprendono una boccola nella quale è scorrevolmente impegnato detto primo tratto di stelo, mezzi anti-rotazione essendo previsti tra la boccola ed il primo tratto di stelo.
9. 9. Gruppo secondo la rivendicazione 8, in cui detti mezzi anti-rotazione comprendono un mantello a profilo poligonale in detto primo tratto di stelo suscettibile di essere accolto nel foro passante della boccola avente una sezione di profilo corrispondente.
10. 10. Gruppo valvolare secondo una o più delle rivendicazioni da 5 a 9, in cui il motore è un motore passo-passo a corrente continua.
11. 11. Gruppo valvolare secondo la rivendicazione 5 o 10, in cui il rotore è del tipo a magnete permanente opportunamente polarizzato.
12. 12. Gruppo valvolare secondo una delle rivendicazioni da 5 a 11, in cui il gruppo elettromagnetico ed il rotore sono alloggiati in un involucro collegato a tenuta di gas con la struttura stazionaria di detto gruppo valvolare.
13. 13. Gruppo valvolare secondo una delle rivendicazioni da 5 a 12, comprendente bobine elettriche di comando del rotore calzate esternamente all'involucro in corrispondenza di detto rotore.