IT201600108293A1 - Dispositivo valvolare miscelatore - Google Patents

Description

Avente titolo: “Dispositivo valvolare miscelatore”.

CONTESTO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo valvolare miscelatore, destinato alla miscelazione di fluido caldo e freddo, in particolare acqua calda e fredda.

STATO DELL’ARTE

Sono note valvole miscelatrici termoregolatrici elettroniche per impianti di erogazione di acqua calda sanitaria.

Tali valvole prevedono un corpo valvola ed un motoriduttore che comanda la posizione di un otturatore a sfera disposto all’interno del corpo valvola, in funzione della temperatura istantanea dell’acqua miscelata e della temperatura desiderata. La temperatura dell’acqua miscelato viene rilevata da una sonda termica disposta lungo la via di uscita dell’acqua miscelata.

Grazie a questo tipo di valvole miscelatrici è anche possibile effettuare automaticamente la disinfezione termica dell’impianto per ridurre il rischio di proliferazione del batterio della legionella nell’impianto stesso.

Per effettuare questa disinfezione automatica, nell’ora e nel giorno programmati dall’utente, il motoriduttore sposta l’otturatore a sfera in modo da aprire completamente la via calda e da chiudere completamente la via fredda per un tempo che è funzione della temperatura rilevata dalla sonda termica. Il ricircolo di acqua ad elevata temperatura nell’impianto determina la disinfezione dell’impianto stesso.

Un problema di queste valvole miscelatrici è che, essendo comandate da un motoriduttore sempre in movimento, sono soggette ad usura.

Un altro problema di queste valvole miscelatrici è che in caso di interruzione dell’alimentazione elettrica del motoriduttore od in caso di guasto del motoriduttore esse non sono in grado di svolgere il compito di termoregolazione.

SCOPI DELL’INVENZIONE

Scopo principale della presente invenzione è di proporre un dispositivo valvolare miscelatore che sia in grado di risolvere i suddetti problemi.

Un altro scopo della presente invenzione è che questo dispositivo valvolare miscelatore abbia un basso consumo elettrico.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è che questo dispositivo valvolare miscelatore sia affidabile nel tempo.

BREVE DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

Tale scopo viene raggiunto mediante un dispositivo valvolare miscelatore secondo la rivendicazione 1.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per meglio comprendere l’invenzione viene di seguito riportata una descrizione di una sua realizzazione esemplificativa non limitativa, illustrata nei disegni allegati in cui:

la fig. 1 è una vista prospettica di un dispositivo valvolare miscelatore secondo l’invenzione;

la fig. 2 è una vista frontale del dispositivo di fig. 1;

la fig. 3 è una vista prospettica in parziale spaccato del dispositivo di fig. 1 con un componente asportato;

la fig. 4 è una vista in sezione assiale del dispositivo di fig. 1;

la fig. 5 è un’altra vista in sezione assiale del dispositivo di fig. 1, ruotata assialmente di 90° rispetto alla vista di fig. 4;

la fig. 6 è una sezione del dispositivo di fig. 1 secondo l’asse VI-VI di fig. 5; la fig. 7 mostra il funzionamento del dispositivo di fig. 1, in sezione assiale e con il suddetto componente asportato;

le figg. 8, 9 mostrano il dispositivo di fig. 1 con il suddetto componente orientato in modi diversi.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Il dispositivo miscelatore illustrato, indicato genericamente con 10, è destinato in particolare a miscelare acqua calda ed acqua fredda.

Il dispositivo 10 prevede un motoriduttore 11 ed una valvola 12 strutturalmente e funzionalmente interconnessi.

Il motoriduttore 11 ha un corpo scatolare 13 nel quale (figure 4, 5) sono accolti un motore elettrico 14, una scheda di potenza 15 ed una scheda logica 16.

Il motore elettrico 14 è collegato ad un albero di azionamento 17 a sezione poligonale attraverso una serie di ingranaggi di riduzione della velocità di rotazione.

Il corpo scatolare 13 è chiuso da un coperchio 18 formato da due pareti 18A e 18B incernierate tra loro, entrambe di forma rettangolare e di uguali dimensioni; le due pareti 18A,18B sono agganciate e fissate mediante perni e viti in modo amovibile al corpo scatolare 13; sulla parete 18B è montata una manopola di regolazione 19, un display 20, e due indicatori luminosi a led 49.

La valvola 12 ha (figure 4, 5) un corpo valvolare 21 cui è fissato coassialmente il corpo scatolare 13 del motoriduttore 11. Il corpo valvolare 21 prevede una testa cava 32 che presenta una serie di fori anulari 22: in una coppia di fori contrapposti 22 si in seriscono due viti 23 che assicurano in modo amovibile il corpo scatolare 13 alla testa cava 32.

Il corpo valvolare 21 presenta un condotto 24 di ingresso di acqua calda, un condotto 25 di ingresso di acqua fredda, una camera 26 di miscelazione, ed un condotto 27 di uscita di acqua miscelata calda/fredda collegata alla camera di miscelazione 26.

All’interno della camera di miscelazione 26 è installato un termostato 28, di forma allungata, il quale si dilata e si contrae in funzione della temperatura, ad esempio un termostato a cera.

Al termostato 28 è fissato un otturatore 29 a bicchiere destinato ad essere spostato assialmente su azione del termostato 28.

Nel suo spostamento assiale l’otturatore 29 apre o chiude alternativamente con la sua parete cilindrica una luce inferiore 30 comunicante con il condotto di ingresso 24 di acqua calda ed una luce superiore 31 comunicante con il condotto di ingresso 25 di acqua fredda. In questo spostamento assiale l’otturatore 29 si attesta inferiormente e superiormente contro opportune sedi interne del corpo valvolare 21.

Nella testa cava 32 del corpo valvolare 21 è montato un albero cavo 33. L’albero cavo 33 presenta una porzione esterna filettata 34 che si accoppia a vite con la parete interna della testa cava 32; sulla parete esterna dell’albero cavo 33 sono montate due guarnizioni anulari di tenuta 35, una inferiore ed una superiore, che impediscono afflusso di acqua nella zona filettata. Ad un’estremità superiore l’albero cavo 33 presenta un foro assiale poligonale 36 che si accoppia con l’albero di azionamento 17 del motoriduttore 11. All’altra estremità dell’albero cavo 33 è montato assialmente un elemento di riscontro 37 trattenuto all’interno dell’albero cavo 33 da una rondella Sull’otturatore 29 agisce una molla 39 di contrasto, coassiale al termostato 28, e collocata all’interno del corpo valvolare 21 nella parte inferiore di quest’ultimo. Questa molla 39 tende a portare l’otturatore 29 solidale al termostato 28 in posizione di chiusura dell’acqua fredda.

Sull’elemento di riscontro 37, all’interno dell’albero cavo 33, agisce invece una molla 40 di extra-corsa coassiale all’albero cavo 33. Dalla parte opposta, sull’elemento di riscontro 37 agisce un’estremità astiforme 41 del termostato 28. Questa molla 40, più rigida della molla 39, contrasta elasticamente l’azione di espansione del termostato 28.

Nella camera di miscelazione 26 sul termostato 28 è montato coassialmente un cappuccio 42, sostanzialmente conico, all’interno dell’otturatore 29.

In corrispondenza del condotto di uscita 27 è montata sul corpo valvolare 21 una sonda termica 43 collegata alla scheda logica 16. La sonda termica 43 ha una punta 44 di rilevamento che si aggetta all’interno del condotto di uscita 27. In corrispondenza della punta 44 è realizzata all’interno del condotto di uscita 27, cilindrico, un’aletta 45 avente profilo curvo verso il basso ed avente estensione a settore circolare; questa aletta 45 crea un moto turbolento di acqua nel condotto di uscita 27. Dalla parte opposta rispetto all’aletta 45 è montata un’ulteriore aletta 46 sempre di profilo curvo verso il basso ed estensione a settore circolare; questa aletta 46 crea anch’essa un moto turbolento di acqua nel condotto di uscita 27 in aggiunta all’azione dell’aletta 45.

Il dispositivo 10 è provvisto anche di un indicatore termometrico 47 montato in corrispondenza del condotto di uscita 27 per la lettura della temperatura dell’acqua miscelata in uscita.

Il funzionamento del dispositivo 10 è il seguente.

Anzitutto viene impostato dall’utente tramite la manopola 19, o da remoto tramite opportuno interfaccia, il valore di temperatura desiderato dell’acqua miscelata calda/fredda.

La scheda logica 16 provvede a rilevare il valore di temperatura nel condotto di uscita 27 tramite la sonda 43.

Se la temperatura rilevata si discosta dalla temperatura richiesta la scheda logica 16 provvede ad attivare il motore elettrico 14 che muove in rotazione l’albero cavo 33 attraverso l’albero 17. L’albero 33 si sposta anche assialmente grazie all’accoppiamento a vite con la parete interna della testa cava 32, scorrendo lungo l’albero 17. Lo spostamento assiale dell’albero cavo 33 determina un pari spostamento dell’elemento di riscontro 37 e con esso del termostato 28 e dell’otturatore 29 dato il vincolo tra loro imposto dalle molle 39,40. Quando la temperatura rilevata nel condotto di uscita 27 dalla sonda 43 corrisponde alla temperatura richiesta la scheda logica 16 ferma il motore elettrico 14 e disattiva il motoriduttore 11. L’otturatore 29 è disposto in una posizione tale rispetto alle luci 30 e 31 di ingresso da effettuare la miscelazione dell’acqua calda e dell’acqua fredda in modo da ottenere acqua miscelata alla temperatura richiesta nel condotto di uscita 27.

A questo punto inizia il lavoro del termostato 28 che ha il compito di mantenere il valore dell’acqua miscelata nelle tolleranze prestabilite. In caso di scostamento dalle tolleranze prestabilite il termostato 28 sposta nuovamente l’otturatore 29 di una minima entità per mantenere costante e nei limiti imposti la temperatura dell’acqua miscelata. L’elemento di riscontro 37 costituisce punto fisso di reazione per il termostato 28 nella sua dilatazione e contrazione termica; nella dilatazione del termostato 28 l’otturatore 29 si abbassa in contrasto all’azione della molla 39 mentre nella contrazione del termostato 28 l’otturatore 29 si alza su azione della molla 39. La molla 40, più rigida della molla 39, ha un certo cedimento elastico per impedire rotture del termostato 28 in caso di espansioni dello stesso oltre il limite.

In fig. 7 è mostrato con le frecce il percorso di miscelazione dell’acqua calda e dell’acqua fredda.

Se si desidera variare il valore della temperatura dell’acqua miscelata nel condotto di uscita 27 od effettuare la disinfezione termica si riattiva il motoriduttore 11 che sposta nuovamente il gruppo termostatato 28 / otturatore 29 per cercare la posizione corrispondente al valore di temperatura desiderato in uscita. Nel caso della disinfezione termica l’otturatore 29 può essere portato a fine corsa superiore in modo da chiudere completamente la luce superiore 31 di afflusso di acqua fredda, effettuando una regolazione sopra i valori limite del termostato.

La scheda logica 16 può essere opportunamente programmata dall’utente in modo da attivare il motoriduttore 11 con un’opportuna tempistica e durata.

Durante il funzionamento del dispositivo valvolare miscelatore 10 l’acqua trafila attraverso l’elemento di riscontro 37 riempiendo l’albero cavo 33 e da qui trafila attraverso l’accoppiamento tra l’albero 17 e l’albero cavo 33 riempiendo l’intercapedine 48 che si forma superiormente tra l’albero cavo 33 e la testa cava 32. In questo modo sull’albero cavo 33 agiscono forze idrauliche contrapposte di pari valore.

Le alette 45 e 46 provvedono a creare turbolenza di acqua nel condotto di uscita 27.

Il dispositivo 10 descritto ed illustrato presenta diversi vantaggi.

Grazie al fatto che il motoriduttore 11 è attivato solo in caso di impostazione del valore di temperatura dell’acqua miscelata in uscita o per operazioni particolari come la disinfezione termica o elevati scostamenti dal valore di temperatura impostato, il dispositivo 10 ha una ridotta usura meccanica ed un basso consumo elettrico.

In caso di interruzione dell’alimentazione elettrica del motoriduttore 11 od in caso di guasto del motoriduttore 11 il dispositivo 10 è in grado di svolgere il compito di termoregolazione grazie al termostato 28. Ciò rende particolarmente sicuro ed affidabile il dispositivo 10. Inoltre il dispositivo 10 si avvantaggia delle funzioni del termostato quali la velocità di reazione, la precisione, e la funzione di “shut-off” nel caso di mancanza improvvisa di acqua fredda in fase di miscelazione.

Grazie alle guarnizioni 35 che impediscono afflusso di acqua sull’accoppiamento a vite tra albero cavo 33 e testa cava 32 e grazie all’equilibrio idraulico dell’albero cavo 33 il movimento di avvitamento/svitamento dell’albero cavo 33 risulta privo di attriti e resistenze. Ciò permette di utilizzare un motore elettrico di bassa potenza e di evitare impuntamenti nella rotazione dell’albero cavo 33. Ciò permette inoltre di rendere compatto ed affidabile il dispositivo 10.

Il cappuccio 42 svolge la funzione di protezione termica del termostato 28 e di convogliamento del flusso. La funzione di protezione termica garantisce la precisione di funzionamento del termostato 28.

La turbolenza creata dalle alette 45 e 46 nell’acqua miscelata permette una lettura corretta del valore di temperatura dell’acqua miscelata da parte della sonda termica 43 già immediatamente a valle della camera di miscelazione 26 senza dover disporre la sonda lontano dalla camera di miscelazione ove l’acqua sarebbe già perfettamente miscelata. Ciò rende ulteriormente compatto il dispositivo 10.

Il motoriduttore 11 può essere ruotato e fissato in un’altra posizione rispetto a quella illustrata variando l’accoppiamento tra i fori 22 della testa cava 32 e le viti 23, ed inoltre le pareti 18A e 18B possono essere invertite di posizione, essendo di ugual forma e dimensioni: ciò risulta molto importante nel caso in cui la collocazione del dispositivo 10 nell’impianto richieda un diverso orientamento della manopola 19, del display 20, e degli indicatori a led 49 affinché essi possano essere accessibili e visibili per l’utente, come mostrato nelle figg. 8, 9.

E’ chiaro che possono esser previste varianti e/o aggiunte a quanto sopra descritto ed illustrato.

La configurazione del dispositivo valvolare miscelatore può variare in funzione delle esigenze.

I componenti del dispositivo descritti ed illustrati possono variare nella configurazione, nella disposizione, e nel numero.

Il dispositivo può essere impiegato in generale per la miscelazione di un qualsiasi tipo di fluido caldo e freddo.

Si può anche omettere la sonda termica ed in questo caso il motoriduttore sposterà l’otturatore in una posizione meccanica predeterminata, funzione delle temperatura richiesta dell’acqua miscelata.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo valvolare miscelatore (10), in particolare per la miscelazione di acqua calda e fredda, comprendente un corpo valvolare (21) nel quale è ricavato un condotto (24) di ingresso di acqua calda, un condotto (25) di ingresso di acqua fredda, una camera (26) di miscelazione, ed un condotto (27) di uscita di acqua miscelata collegata alla camera di miscelazione (26), in cui all’interno della camera di miscelazione (26) è disposto un otturatore (29) mobile che regola l’afflusso di acqua calda e di acqua fredda nella camera di miscelazione (26) così da avere nel condotto di uscita (27) un’acqua miscelata ad una determinata temperatura preimpostata, caratterizzato dal fatto di comprendere in combinazione un motoriduttore (11) ed un termostato (28) solidale all’otturatore (29), in cui il motoriduttore (11) è collegato all’otturatore (29) attraverso il termostato (28) per muovere l’otturatore (29) nella camera di miscelazione (26), in cui il motoriduttore (11) comprende un’unità logica (16) di attivazione del motoriduttore (11), in fase di impostazione del dispositivo l’unità logica (16) attivando il motoriduttore (11) per muovere l’otturatore (29) in una posizione sostanzialmente corrispondente al valore di temperatura richiesta dell’acqua miscelata e disattivando il motoriduttore (11) una volta raggiunta la suddetta posizione, il termostato (28) provvedendo a mantenere la temperatura richiesta in una tolleranza prestabilita muovendo corrispondentemente l’otturatore (29).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui è prevista inoltre almeno una sonda termica (43) disposta in corrispondenza del condotto di uscita (27) e collegata all’unità logica (16), per la rilevazione della temperatura dell’acqua miscelata all’interno del condotto di uscita (27), l’unità logica (16) attivando il motoriduttore (11) in funzione della temperatura rilevata dalla sonda termica (43) per muovere l’otturatore (29) nella posizione esattamente corrispondente al valore di temperatura richiesta dell’acqua miscelata e disattivando il motoriduttore (11) una volta raggiunta la suddetta posizione.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il motoriduttore (11) comprende un motore elettrico (14) collegato ad un albero di azionamento (17) a sua volta collegato in rotazione con un’estremità di un albero cavo (33) accoppiato a vite con il corpo valvolare (21) all’interno di esso, ed in cui nell’altra estremità dell’albero cavo (33) è montato un elemento di riscontro (37) cedevole elasticamente su cui si impunta un’estremità del termostato (28) per spinta elastica, la rotazione dell’albero cavo (33) determinando lo spostamento assiale dell’otturatore (29).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui sull’otturatore (29) agisce una prima molla (39) e sull’elemento di riscontro (37) agisce una seconda molla (40), la seconda molla (40) avendo una maggior rigidità rispetto alla prima molla (39).
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui il collegamento tra l’albero di azionamento (17) e l’albero cavo (33) ed il montaggio dell’elemento di riscontro (37) nell’albero cavo (33) sono tali da permettere trafilamento di acqua in modo da determinare forze idrauliche contrapposte agenti sull’albero cavo (33).
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui l’accoppiamento a vite tra l’albero cavo (33) ed il corpo valvolare (21) è isolato dall’acqua per mezzo di guarnizioni di tenuta (35).
7. 7. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, in cui nel condotto di uscita (27) è prevista almeno una prima aletta (45) di deflessione dell’acqua miscelata, disposta in corrispondenza della sonda termica (43).
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, in cui nel condotto di uscita (27) è disposta una seconda aletta (46) di deflessione dell’acqua miscelata, contrapposta alla prima aletta (45).
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui il condotto di uscita è cilindrico e la prima (45) e la seconda (46) aletta hanno profilo curvo verso il basso ed hanno estensione a settore circolare.
10. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il termostato (28) è protetto nella camera di miscelazione (26) da un cappuccio (42) conico.
11. 11. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il motoriduttore (11) ha un corpo scatolare (13) chiuso da un coperchio (18) composto da più pareti (18A,18B) aventi posizione intercambiabile.
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui il corpo scatolare (13) del motoriduttore (11) è accoppiato al corpo valvolare (21) in modo angolarmente regolabile.