IT202000004327A1 - Valvola di sicurezza perfezionata per bollitori - Google Patents

Description

VALVOLA DI SICUREZZA PERFEZIONATA PER BOLLITORI

DESCRIZIONE

CAMPO DELL?INVENZIONE

La presente invenzione ha per oggetto una valvola di sicurezza per un bollitore, in particolare un bollitore per la preparazione di bevande calde, quale una classica caffettiera.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

? ben noto che i bollitori o sterilizzatori per uso domestico sono dispositivi che vengono utilizzati per produrre fluido surriscaldato, specialmente acqua per la produzione di bevande, mediante una sorgente di calore esterna ? tipicamente i fuochi di un fornello ? o interna ? per esempio un generatore di calore elettrico. Un bollitore comprende almeno una caldaia per il riscaldamento di un fluido, per esempio acqua, e mezzi di condotta che guidano il fluido riscaldato verso l'esterno o verso una camera di utilizzo. Facendo riferimento ad esempio ad una caffettiera, quale una classica moka, ? prevista una caldaia inferiore, che ? a contatto con la sorgente di calore ed ? configurata per portare ad ebollizione l'acqua, nonch? una camera di filtro, collegata alla sottostante camera di surriscaldamento mediante un condotto, in cui avviene il passaggio di acqua surriscaldata nella polvere di caff?.

Per effetto dei vapori generati nella fase di riscaldamento, la pressione di vapore all?interno della caldaia sale a livelli superiori alla pressione atmosferica, per esempio di 0.8 bar, cos? da sospingere l'acqua calda lungo i mezzi di condotta e portarla a percolare attraverso il caff? nella camera di filtro.

Per evitare che la pressione di vapore nella caldaia possa accidentalmente superare un valore prefissato ? per esempio perch? la via dei mezzi di condotta risulta in parte ostruita o per un montaggio errato da parte dell'utente - con il rischio di arrecare danni al bollitore o peggio di espulsioni improvvise di vapore in pressione che potrebbe causare lesioni agli utenti, la caldaia presenta necessariamente una valvola di sicurezza o di sfiato.

Secondo la tecnica nota, ? previsto di praticare un foro sulla parte della caldaia, nel quale ? installata una valvola di sicurezza, ossia una valvola con un otturatore che ? mantenuto chiuso elasticamente e si apre automaticamente quando la pressione interna alla caldaia supera una soglia prestabilita, tipicamente dell'ordine di 4 bar, sufficiente a vincere la reazione elastica sull'otturatore.

Un bollitore di questo tipo ? descritto ad esempio nel documento EP-1.797.360, dove ? descritta una tecnica di fabbricazione di una valvola di sicurezza per una caffettiera. Questa valvola di sicurezza comprende un corpo di valvola cavo nel quale ? alloggiato un otturatore mobile, sospinto in chiusura contro una sede di valvola mediante una molla calibrata. Il corpo di valvola cavo ? sostanzialmente in forma di tazza cilindrica e l'otturatore con la relativa molla vengono bloccati al suo interno mediante deformazione a freddo di un bordo di imboccatura del corpo cavo.

Questa valvola si ? sempre dimostrata efficace e realizzabile in grande serie con grande facilit?. Tuttavia, si ? notato che vi sono margini di miglioramento sia per la tecnica di fabbricazione, sia per il suo funzionamento che in talune circostanze ? per esempio nei contesti di surriscaldamento repentino, come avviene tipicamente nelle cucine con piastre ad induzione ? non si ? dimostrato del tutto affidabile.

DESCRIZIONE SOMMARIA

Problema alla base dell?invenzione ? pertanto di proporre una valvola di sicurezza nettamente migliorata sul piano della struttura, della tecnica di montaggio e della durata nel tempo rispetto alla tecnica nota.

Questo scopo viene raggiunto attraverso le caratteristiche menzionate nella rivendicazione 1. Le rivendicazioni subordinate descrivono caratteristiche preferenziali dell?invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di forme di esecuzione preferite, date a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrate nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1 ? una vista in sezione longitudinale di una valvola di sicurezza secondo una forma di esecuzione preferita dell'invenzione;

fig. 2 ? una vista analoga a quella di fig. 1, di una diversa forma di esecuzione; e

fig. 3 ? una vista analoga a quella di fig. 1, di una ulteriore forma di esecuzione dell'invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI PREFERITE FORME DI ESECUZIONE

Una valvola di sicurezza si compone, in modo di per s? noto, di un corpo cavo 1, provvisto di una cavit? a tazza 2, con una parete di contenimento presentante una filettatura di estremit? interna 1a.

Il corpo cavo 1 si apre verso l'esterno con due fori allineati, un foro interno 1' che comunica con la caldaia del bollitore (non mostrata) ed un foro esterno 1'' di sfiato verso l'esterno della caldaia.

Nel contesto di questa descrizione, la indicazioni 'interna' ed 'esterna' sono da riferirsi alla valvola una volta installata sul bollitore; pertanto l'estremit? interna ? quella destinata ad essere rivolta verso l'interno della caldaia del bollitore, mentre l'estremit? esterna ? quella rivolta all'esterno della caldaia.

Nella cavit? a tazza 2 ? alloggiato un corpo di otturatore 3 ed una molla 4 che si appoggia contro una parete di battuta o collare 3' dell'otturatore 3. Per le dimensioni tipiche di queste valvole, la molla 4 ha una lunghezza nell'ordine di 8 -10 mm.

In prossimit? dell'estremit? pi? interna, il corpo di otturatore 3 presenta inoltre una scanalatura o gola circonferenziale 3'', nella quale ? alloggiata una guarnizione 5 del tipo O-Ring. L'estremit? pi? interna del corpo otturatore 3 termina con una spina di centraggio 6 atta ad inserirsi di misura nel foro interno 1' del corpo di valvola 1.

Secondo una caratteristica fondamentale dell?invenzione, la cavit? a tazza 2 ? svasata a tronco di cono, con il vertice rivolto verso il foro interno 1'. Inoltre, la cavit? 2 presenta un diametro maggiore che ? superiore al diametro del foro esterno 1'': ci? determina un sottosquadro o parete anulare di battuta 2' in prossimit? ed internamente al foro esterno 1''.

In altre parole, il foro esterno 1'' ha un diametro minore del diametro massimo della cavit? conica 2, cosicch? il contorno del foro esterno 1'' forma un bordo 2? in sottosquadro.

Questa configurazione di cavit? 2 ? ottenibile mediante lavorazione meccanica con asportazione di truciolo.

Concordemente, la molla elastica 4 ? di tipo elicoidale con sviluppo ? non tanto cilindrico come usuale ? su una superficie conica, congruente con il profilo conico della cavit? 2. In questo modo, mentre la spira inferiore della molla 4, avente diametro minore, pu? prendere appoggio contro il collare 3', la spira superiore ? di diametro ovviamente maggiore ? pu? prendere appoggio internamente contro il bordo 2? in sottosquadro.

Occorre ancora precisare che il collare 3' e la spira inferiore della molla 4 hanno un diametro inferiore al diametro del foro esterno 1'' mentre il diametro della spira superiore della molla 4 ? sensibilmente maggiore di quello del foro esterno 1''.

Occorre ancora precisare che le spire della molla 4, oltre ad avere diametri gradatamente crescenti dalla spira inferiore alla spira superiore, ha anche un ampio distanziamento tra una spira e l?altra, per esempio di 2 mm nello stato libero.

Con questa costruzione, il montaggio della valvola pu? avvenire per semplice accoppiamento a scatto dei componenti. Sul corpo di otturatore 3 viene preliminarmente assemblata la guarnizione O-ring 5 e la molla 4. Dopodich? si introduce il corpo di otturatore 3 attraverso il foro esterno 1'', facendo entrare nella cavit? a tazza 2 prima la spina 6 ed il collare 3', dopodich? sospingendo con forza la rimanente porzione di otturatore e molla 4. Grazie alla distanza fra le spire, la molla 4 pu? deformarsi sia in lunghezza che in dimensione trasversale, cos? da comprimersi radialmente e poter attraversare il foro esterno 1'' di diametro pi? piccolo rispetto alle spire maggiori della molla 4.

Al termine di questa operazione di inserimento forzato, le spire della molla 4 possono distendersi nuovamente per ritorno elastico, con la spira superiore che va allora in battuta all'interno del bordo di sottosquadro 2? (come mostrato nella condizione di fig. 1).

Una volta installata la valvola di sicurezza sulla caldaia del bollitore ? per esempio mediante accoppiamento del tratto filettato 1a nel foro filettato della caldaia - il funzionamento della valvola secondo l'invenzione permette di lascia sfogare la pressione in eccesso che dovesse instaurarsi nella caldaia. Mediante una taratura adeguata della molla 4, la pressione agente sulla spina 6 innestata nel foro interno 1', produce una spinta sul corpo di otturatore 3 che pu? vincere la forza elastica della molla 4 e sospingerlo verso il foro esterno 1''. In questo modo, la guarnizione 5 viene sollevata dalla sua sede e apre il foro interno 1', lasciando scappare un flusso di fluido in pressione tra le pareti interne del corpo di valvola 1 e l'otturatore 3, sino ad uscire dal foro esterno 1''. La fuoriuscita del flusso di fluido verso l'esterno abbassa la pressione all'interno della caldaia, come desiderato.

In fig. 2 ? illustrata una seconda forma di esecuzione. In questo caso il corpo di otturatore 3 si prolunga anche oltre il foro esterno 1'' con una porzione di nottolino 30. La porzione di nottolino 30 ? utile per poter agire manualmente sull'otturatore dall'esterno e sbloccare eventualmente la valvola nel caso si siano formate incrostazioni che ne compromettono il funzionamento. Per il resto la valvola ? identica a quella descritta con riferimento a fig. 1.

In fig. 3 ? mostrata una ulteriore forma di esecuzione. In questo caso il corpo di otturatore 3 si prolunga oltre il foro esterno 1'' con una porzione di nottolino 31 sulla quale ? fissato un cappuccio 32. Il cappuccio 32, per esempio fatto di materiale plastico o elastomerico, ha la duplice funzione di impedire all'utente di entrare in contatto con la valvola calda e di deviare verso la parete della caldaia eventuale vapore che dovesse fuoriuscire dal foro esterno 1''.

Come si intuisce dalla descrizione sopra riportata, la valvola di sicurezza secondo l'invenzione permette di conseguire perfettamente gli scopi esposti nelle premesse.

Innanzitutto, la struttura secondo la presente invenzione consente un montaggio della valvola mediante una semplice introduzione a scatto dell'otturatore nel corpo di valvola e non richiede pi? le operazioni di deformazione a freddo della tecnica nota.

V'? inoltre da notare che la sezione della cavit? conica 2, crescente verso l'esterno, determina un progressivo ampliamento della sezione passante tra il collare 3' dell'otturatore 3 e la parete interna del corpo valvolare: la sezione di passaggio, a forma di corona circolare, va dunque progressivamente ampliandosi, man mano che l'otturatore si sposta vincendo la forza della molla 4. In questo modo, nel caso di repentini incrementi di pressione nella caldaia del bollitore ? come pu? accadere con le cucine dotate di riscaldatori ad induzione ? la risposta della valvola ? decisamente pi? efficace e proporzionale che non nelle valvole di tecnica nota.

Infine, il montaggio a scatto non produce alcuna deformazione plastica del materiale, come invece avveniva con la ribaditura o cianfrinatura di tecnica nota, rendendo quindi possibile l'utilizzo di materiali e trattamenti superficiali che non erano invece percorribili nella tecnica nota.

S?intende comunque che l?invenzione non deve considerarsi limitata alle particolari disposizioni illustrate sopra, che costituiscono soltanto alcune forme di esecuzione esemplificative di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall?ambito di protezione dell?invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Ad esempio, bench? si siano illustrate molle coniche a passo di spira costante piuttosto ampio, non si esclude la possibilit? di utilizzare spire coniche ravvicinate ? che rendono percorribile anche un montaggio con automazione, perch? sono meno soggette ad aggrovigliarsi ? oppure spire cilindriche per la pi? parte, con una conicit? solo in prossimit? del foro esterno oppure con un'ultima spira ad anello che incoccia la gola il bordo del foro interno.

Ancora, anche il corpo di otturatore pu? essere configurato diversamente, per esempio con una forma sferica che non richiede nemmeno l'installazione di una guarnizione O-ring di gomma.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola di sicurezza per una caldaia di un bollitore, comprendente un corpo di valvola (1) provvisto di una cavit? a tazza (2) in cui ? alloggiato un elemento otturatore (3) mobile in contrasto con una molla elastica (4), la cavit? a tazza (2) aprendosi su detto corpo di valvola (1) mediante un foro interno (1') ed un foro esterno (1''), detto elemento otturatore (3) essendo mantenuto sospinto a chiudere detto foro interno (1') mediante detta molla elastica (4), caratterizzato da ci? che detta cavit? a tazza (2) presenta una superficie interna a tronco di cono con vertice diretto verso detto foro interno (1'), detta cavit? a tazza (2) termina con un diametro maggiore che ? superiore ad un diametro di detto foro esterno (1''), definendo un bordo di battuta interno (2') e da ci? che detta molla elastica (4) presenta a sua volta almeno una porzione ad andamento conico conforme a detta cavit? a tazza (2).
2. 2. Valvola di sicurezza come in 1, in cui l'elemento di otturatore (3) presenta una gola (3'') in cui ? impegnata una guarnizione circolare (5) atta a definire una tenuta in prossimit? di detto foro interno (1').
3. 3. Valvola di sicurezza come in 2, in cui l'elemento di otturatore (3) presenta una spina di estremit? (6) atta ad inserirsi di misura in detto foro interno (1').
4. 4. Valvola di sicurezza come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui almeno una spira di estremit? interna di detta molla elastica (4) presenta un diametro inferiore al diametro di detto foro esterno (1'') mentre almeno una spira di estremit? esterna della molla (4) ha diametro superiore al diametro di detto foro esterno (1'').
5. 5. Valvola di sicurezza come in 4, in cui l'elemento di otturatore (3) presenta un collare (3') che definisce una superficie di battuta per detta spira di estremit? interna di detta molla elastica (4).
6. 6. Metodo di fabbricazione di una valvola di sicurezza come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui viene prodotto detto corpo di valvola (1) in un solo pezzo e successivamente provvisto di un elemento otturatore (3) mobile in contrasto con una molla elastica (4) all'interno di una cavit? a tazza (2) dotata di un foro interno (1') ed un foro esterno (1''), caratterizzato da ci? che detta cavit? a tazza (2) viene sagomata con una superficie interna a tronco di cono con vertice diretto verso detto foro interno (1'), detta cavit? a tazza (2) presentando un diametro maggiore che ? superiore ad un diametro di detto foro esterno (1''), definendo cos? un bordo di battuta interno (2'), detto elemento otturatore (3) viene provvisto di una molla elastica (4) con una porzione ad andamento conico conforme a detta cavit? a tazza (2), detto elemento otturatore (3) con la molla (4) viene inserito a scatto nella cavit? a tazza (2) attraverso detto foro esterno (1''), comprimendo radialmente almeno detta porzione ad andamento conico della molla elastica (4).