IT9019614A1 - Dispositivo di regolazione e controllo della portata di gas in caldaie miste - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di regolazione e controllo della portata di gas in caldaie a gas, in particolare ma non esclusivamente in caldaie cosiddette miste, del tipo comprendente, in un corpo di supporto, mezzi valvolari di parzializzazione del flusso di gas, un attuatore attivo su detti mezzi valvolari ed asservito ad un organo elettromeccanico di comando .

Nel seguito della descrizione e nelle successive rivendicazioni, con il termine di: caldaie a gas miste, si intende indicare caldaie munite di un bruciatore a gas e strutturate sia per il riscaldamento di ambienti sia per la produzione istantanea di acqua calda sanitaria.

Nel campo delle caldaie a gas miste è ben nota la necessità di avere una regolazione indipendente della potenza termica di riscaldamento ambienti rispetto alla potenza termica di produzione acqua calda sanitaria e ciò per ovviare ai riconosciuti inconvenienti provocati da sistemi con potenza termica fissa, nonché per adeguare correttamente la potenza termica dell'apparecchio alle diverse esigenze dei due servizi di riscaldamento ambienti e di fornitura di acqua calda sanitaria.

Relativamente a quest'ultimo servizio, dove il funzionamento delle caldaie è equivalente a quello degli scaldabagni rapidi, questa regolazione deve inoltre consentire il mantenimento di una temperatura costante e pari ad un valore prefissato dell'acqua prelevata dalla caldaia indipendentemente dalla quantità di acqua prelevata .

Per soddisfare la suddetta necessità sono noti dispositivi di regolazione, asserviti ad una coppia di termostati inseriti rispettivamente nel circuito riscaldamenti ambienti e nel circuito produzione acqua calda sanitaria, i quali agiscono su mezzi valvolari di parzializzazione del flusso di gas tramite un organo elettromeccanico di comando.

Questi dispositivi pur soddisfacenti per quanto riguarda il servizio di riscaldamento ambienti, non riescono però a garantire una temperatura costante dell'acqua sanitaria in uscita dalla caldaia. Infatti i dispositivi con comando a termostato effettuano, specie con prelievi di piccola-media entità, una regolazione di tipo "on-off" in cui, cioè, la portata di gas al bruciatore, e, quindi, la potenza termica erogata, varia da un valore minimo ad un valore massimo senza possibilità di attestarsi su valori intermedi.

Ne consegue che tutte le parti in movimento del dispositivo di comando e dei mezzi valvolari, lo scambiatore di calore della caldaia ed il termostato previsto sul circuito produzione acqua sanitaria sono soggetti nel tempo a fenomeni di usura con la conseguente necessità di frequenti controlli ed interventi di manutenzione .

A superamento di questi inconvenienti, la tecnica nota ha proposto e realizzato dispositivi di regolazione e controllo della portata di gas in cui i mezzi valvolari di parzializzazione del gas sono comandati - tramite un elettromagnete - da centraline elettroniche pilotate da sonde sensibili alla temperatura dell'acqua calda sanitaria in via di prelievo.

Tali centraline controllano direttamente l'organo elettromeccanico di comando dotato in questo caso di una bobina di tipo speciale cosiddetta "modulante" o "proporzionale", alimentabile , cioè, con una tensione variabile tra un valore minimo ed un valore massimo fissati a priori.

Questi dispositivi, ancorché soddisfacenti da un punto di vista funzionale, presentano un costo elevato e notevoli difficoltà di manutenzione e riparazione. Inoltre, la centralina elettronica di comando è, per sua stessa natura, estremamente sensibile alle variazioni di tensione nella rete elettrica che possono ripercuotersi in modo negativo sul suo funzionamento .e quindi sul dispositivo di regolazione nel suo complesso.

Il problema tecnico alla base della presente invenzione è quello di escogitare un dispositivo di regolazione e controllo della portata di gas in caldaie miste che assicuri una temperatura costante dell'acqua calda sanitaria in uscita dalla caldaia e che sia nel contempo di semplice struttura, funzionamento affidabile e di facile manutenzione.

Questo problema viene risolto secondo l'invenzione da un dispositivo del tipo precedentemente indicato il quale si caratterizza per il fatto di comprendere una leva di primo genere, fulcrata in detto corpo di supporto, avente estremità di resistenza interposta tra detto organo elettromeccanico e de.tto attuatore ed estremità di potenza sulla quale è attivo un organo termoespansivo pilotato da mia sonda sensibile alla temperatura dell'acqua calda sanitaria .

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione di un dispositivo secondo il trovato, fatta qui di seguito con riferimento al disegno allegato, la cui unica figura illustra detto dispositivo in sezione longitudinale .

Con riferimento a tale figura, un dispositivo 1 di regolazione e controllo della portata di gas secondo il presente trovato comprende un corpo 2 di supporto, cavo, in cui è definita una camera 31, nonché mezzi valvolari 3, di per sè noti, di parzializzazione del flusso di gas F addotto ad un bruciatore schematizzato con 4.

Il corpo di supporto 2 tubolare è munito di fori indicati con 5, 6 e 7 aperti sulla camera 31 e destinati rispettivamente a consentire il montaggio, in modo di per se convenzionale, rispettivamente di un attuatore 8 dei mezzi valvolari 3, di un organo elettromeccanico di comando 9 ed di un organo termoespansivo 10.

L’attuatore 8 comprende un nucleo 11 assialmente munito di un foro 13, passante, fissato in modo di per sè noto, ad esempio tramite avvitamento, ad un distanziale tubolare 12 a sua volta fissato ai mezzi valvolari 3.

Nel foro 13 è scorrevolmente guidato uno stelo 14 attivo, tramite rispettivi mezzi molleggiati 15, su un regolatore di pressione, di per sè convenzionale non rappresentato, incorporato nei mezzi valvolari 3 e destinato a parzializzare il flusso di gas F.

Gli stessi mezzi molleggiati 15 sollecitano costantemente lo stelo 14 verso l'interno della camera 31 .

L’attuatore 8 viene fissato nel suddetto foro 5 del corpo di supporto 2 mediante un grano di bloccaggio 16.

L'organo elettromeccanico di comando 9 è fissato al corpo 2 di supporto in corrispondenza del suddetto foro 6. Con riferimento all'allegata figura è da rilevare che quest'ultimo foro è situato nel corpo 2 in prolungamento assiale del foro 5 da parte contrapposta alla camera 31.

L'organo elettromeccanico di comando 9 è asservito in modo convenzionale di per sè noto ad un interruttore idraulico di precedenza servizio sanitario e comprende un cannotto 17, in impegno di avvitamento nel foro 6, munito al suo interno di contrapposte sedi 18 e 19 tra loro separate da un setto 17a attraversato da un foro 20 passante.

Nel suddetto foro 20 è scorrevolmente montato uno stelo 21 sul quale è calettato in posizione centrale un nucleo 22 di materiale ferromagnetico. Stelo 21 e nucleo 22 costituiscono l'equipaggio mobile di un elettromagnete 30 montato coassialmente al cannotto 17 esternamente alla sede 19.

La sede 19, costituente una pista di scorrimento guidato del nucleo 22, è chiusa all'estremità libera da un contronucleo 25, registrabilmente posizionabile nella sede.

19 in contrasto a rispettivi mezzi molleggiati 26, Il posizionamento registrabile del contronucleo 25 può essere effettuato in qualsiasi modo noto, per esempio tramite accoppiamento filettato.

Il suddetto contronucleo 25 è inoltre assialmente e centralmente provvisto di un foro 27, cieco, destinato ad accogliere un estremo 21a dello stelo 21, nonché di una scanalatura anulare 28 destinata all'accoglimento di mezzi molleggiati 29 attivi tra il contronucleo 25 ed il nucleo 22 .

Una leva 33 di primo genere, avente contrapposte estremità rispettivamente di resistenza 33a e di potenza 33b, è fulcrata nella camera 31 del corpo 2 di supporto tramite un perno 32.

L'estremità di resistenza 33a della leva 33 è interposta tra 11organo elettromeccanico di comando 9 e l'attuatore 3 dei mezzi valvolari 3 e coopera, come meglio apparirà nel.seguito, con un estremo 21b dello stelo 21, nonché con lo stelo 14 dell1attuatore 8.

Detta estremità 33a è internamente munita di una camera 34 superiormente provvista di un foro 35, passante, nel quale è scorrevolmente montato lo stelo 21 dell'organo elettromagnetico di comando 9.

Più in particolare stelo 21 ed estremità 33a di resistenza della leva cooperano tramite impegno di una rondella 23 trattenuta in posizione in corrispondenza dell'estremo 21b dello stelo 21 da un anello elastico 24 con la parete superiore della camera 34: stelo 21 ed estremità 33a risultano quindi solidali in traslazione ad ogni sollevamento dello stelo stesso.

L'estremità di resistenza 33a è altresì superiormente, munita esternamente e coassialmente al foro 35, di una sede 36, anulare, che -unitamente alla sede 18 del cannotto 17 - provvede all'accoglimento di mezzi molleggiati 37 attivi tra l'organo elettromagnetico di comando 9 e la suddetta estremità di resistenza 33a della leva 33.

Sull'estremità di potenza 33b della leva 33 è attivo il suddetto organo termoespansivo 10 che, come detto più sopra, è montato a bordo del corpo 2 di supporto in corrispondenza del suddetto foro 7. Tale organo termoespansivo 10 comprende un elemento tubolare 38, di supporto, inferiormente munito di un foro 59, passante.

All'interno dell'elemento tubolare 38 trova accoglimento un soffietto 39 collegato, tramite un capillare 40 ad una sonda 41, termosensibile, destinata ad essere immersa nell'acqua calda sanitaria in uscita dalla caldaia.

Il soffietto 39 è provvisto alle contrapposte estremità di codoli 42 superiore e 43 inferiore, destinati ad impegnare contrapposti steli 44 e 45, rispettivamente superiore ed inferiore.

Lo stelo inferiore 45 è scorrevolmente guidato nell'elemento tubolare 38 e nel suddetto foro 59 in contrasto a rispettivi mezzi molleggiati 46. Questi ultimi comprendono contrapposte estremità attive rispettivamente su una testa a fungo 45a dello stelo 45 e su una scanalatura anulare 47 formata internamente all'elemento tubolare 38 esternamente al foro 39.

Lo stelo 45, attivo con un'estremità 45b sull'estremità di potenza 33a della leva 33, è munito, in corrispondenza di detta estremità, di un anello elastico 48 costituente un arresto positivo dello stelo in contrasto all’elemento tubolare 38.

Lo stelo superiore 44 è invece scorrevolmente montato in un foro passante 49 ricavato assialmente in una vite 50 di regolazione destinata a chiudere l'estremo libero dell'elemento tubolare 38. La vite 50 è fissata con mezzi di per se convenzionali, ad esempio tramite un grano 51, ad una manopola 52 per l'impostazione della temperatura dell'acqua calda sanitaria.

Lo stelo 44, mobile in detto foro 49, è mantenuto costantemente premuto verso il soffietto 39 da mezzi molleggiati 53 accolti in una sede 54 formata assialmente nella vite 50 di regolazione ed aventi contrapposti rami attivi rispettivamente sul fondo di detta sede e su un bordo anulare 56 formato ad un estremo dello stelo 44.

Lo stelo 44 è inoltre munito ad un estremo di un anello elastico 57 destinato a costituire un arresto positivo per esso appoggiandosi alla vite 50.

Il dispositivo di regolazione e controllo 1 secondo il trovato comprende infine una vite 58 registrabilmente posizionabile nella camera 31 in contrasto ad una rispettiva molla 60 e destinata a cooperare a battuta con la leva 33 in prossimità della suddetta estremità di resistenza 33a.

Il funzionamento del dispositivo di regolazione e controllo della portata di gas secondo la presente invenzione verrà ora illustrato con riferimento ad. una condizione iniziale, illustrata nell'allegata figura, in cui la caldaia eroga una prefissata potenza termica adatta per il riscaldamento ambienti.

In questa condizione l'elettromagnete 30 è eccitato e lo stelo 21, solidale in traslazione con il nucleo '22 e, tramite la rondella 23, con l'estremità di resistenza 33a della leva 33, trattiene in posizione sollevata questa stessa estremità in contrasto ai mezzi molleggiati 37.

Lo stelo 14 dell 'attuatore 8 risulta in questa condizione iniziale libero di scorrere, attraverso il foro 13, nella camera 31 ad opera dei propri mezzi molleggiati 15 .

Con riferimento alla condizione operativa illustrata figura è da osservare infine che la posizione assunta dall'equipaggio mobile dell'elettromagnete 30 (stelo 21-nucleo 22) e quindi l'entità del flusso F di gas che attraversa i mezzi valvolari 3, è determinata a sua volta dal posizionamento nel cannotto 17 del contronucLeo 25 costituente un arresto positivo per il nucleo 22.

Quando si verifica una richiesta di acqua calda sanitaria, l'interruttore idraulico di precedenza a servizi sanitari interrompe l'alimentazione elettrica all'elettromagnete 30: per azione dei mezzi molleggiati 29 e 37 si avrà quindi il contemporaneo ed indipendente abbassamento sia dell'equipaggio mobile dell'elettromagnete che della estremità di resistenza 33a della leva 33. Quest'ultima preme a sua volta sullo stelo 14 dell'attuatore 8 il quale, abbassandosi, provoca la massima apertura dei mezzi valvolari 3 di parzializzazione del flusso di gas F al bruciatore 4.

Viene in tal modo erogata al bruciatore la massima portata di gas con produzione quindi della massima potenza termica erogabile dalla caldaia.

Al crescere della temperatura dell'acqua calda sanitaria erogata entra in azione l'organo termoespansivo 10, pilotato dalla sonda 41, che interviene - in seguito all'espansione del soffietto 39 e tramite lo stelo 45 sull'estremità di potenza 33b della leva 33.

L'azione premente dello stelo 45 provoca, previa rotazione della leva attorno al perno 32, l'allontanamento dell’estremità di resistenza 33a dall 'attuatore 8 in contrasto ai mezzi molleggiati 37.

Di conseguenza, si ottiene sollevamento dello stelo 14 con una riduzione progressiva della portata di gas erogata dai mezzi valvolari 3 al bruciatore 4.

Grazie alla presenza della camera 34, lo spostamento dell'estremità di resistenza 33a della leva 33 avviene indipendentemente al e senza interferenza con lo stelo 21, il quale è mantenuto in posizione abbassata ai propri mezzi molleggiati 29.

E' da rilevare che la dilatazione del soffietto 39 provoca lo spostamento - abbassamento in questo caso - del solo stelo 45 in quanto i mezzi mollegciiati 53, opportunamente tarati, sono tali da mantenere lo «stelo 44 in posizione fissa vincendo la forza esercitata dal soffietto. Lo spostamento (sollevamento) dello stelo 44 avviene soltanto nel caso in cui anche la potenza termica minima della caldaia ecceda il fabbisogno reale, in tal caso, la rotazione della leva 33 è impedita dal contrasto a battuta con la vite 58, con il contemporaneo arresto dello stelo 45. La dilatazione del soffietto 39 è tale quindi - e solo in questo caso - da vincere la resistenza opposta dai mezzi molleggiati 53 provocando il sollevamento dello stelo 44.

Il controllo ad un valore costante della temperatura dell'acqua calda sanitaria in prelievo, preimpostato agendo manualmente sulla manopola 52 ad un valore compreso tra 30 e 60°C, è quindi garantito dalle dilatazioni e contrazioni successive, in altre parole dall'azione "modulante", del soffietto 39 amplificate dalla leva 33 e controbilanciate dai mezzi molleggiati 37 attivi sull'estremità di resistenza 33a.

Al cessare della richiesta dell'acqua calda sanitaria l'interruttore idraulico di precedenza servizio sanitario attiverà nuovamente l'elettromagnete 30 che provocherà il sollevamento dello stelo 21 e, con esso, il contestuale sollevamento dell'estremità di resistenza 33a della leva 33. Ciò avviene in contrasto ai mezzi molleggiati 29 e 37 e consente il ripristino della condizione iniziale in cui viene erogata una potenza termica di valore prefissato e adatta per il riscaldamento ambienti .

Come detto più sopra, tale valore può essere vantaggiosamente regolato manualmente previo posizionamento del contronucleo 25 all'interno del cannotto 17.

In aggiunta al suddetto valore di potenza termica riscaldamento ambienti è inoltre possibile, grazie alla vite 58, fissare il valore della potenza termica minima erogabile dalla caldaia il cui spegnimento è comandato da mezzi di per sè noti agenti direttamente sui mezzi valvolari 3.

Il dispositivo di regolazione e controllo secondo il presente ■trovato consente quindi vantaggiosamente la regolazione indipendente della potenza termica di riscaldamento ambienti e di produzione acqua calda sanitaria in modo semplice, affidabile e ad un costo estremamente contenuto. Tutto ciò fornendo prestazioni sostanzialmente comparabili con i più sofisticati e costosi dispositivi a centralina elettronica.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di regolazione e controllo della portata di gas in caldaie miste del tipo comprendente, ih un corpo di supporto (2), mezzi valvolari {3) di parzializzazione del flusso di gas, un attuatore (8) attivo su detti mezzi (3) ed asservito ad un organo elettromeccanico di comando (9), caratterizzato dal fatto di comprendere una leva (33) di primo genere, fulcrata in detto corpo di supporto (2), avente estremità di resistenza (33a) interposta tra detto organo elettromeccanico di comando (9) e detto attuatore (8) ed estremità di potenza (33b) sulla quale è attivo un organo termoespansivo (10) pilotato da una sonda (41) sensibile alla temperatura dell'acqua calda sanitaria.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto organo elettromeccanico di comando (9) comprende un cannotto (17) di supporto, un elettromagnete (30) munito di un equipaggio mobile guidato all'interno di detto cannotto (17) tra due posizioni prefissate, registrabili previo posizionamento di un contronucleo (25) in impegno di avvitamento con detto cannotto (17).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto equipaggio mobile comprende uno stelo (21) cooperante con detta estremità di resistenza (33a) di detta leva (33} tramite impegno di una rondella (23) fissata a detto stelo (21) con una parete superiore di una camera (34) formata in detta estremità {33a).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto organo termoespansivo (10) comprende un soffietto (39) avente contrapposte estremità attive su un primo (44) ed un secondo (45) stelo scorrevolmente guidati in contrasto a rispettivi mezzi molleggiati (53, 46) all'interno di un elemento tubolare di supporto (38), detto secondo stelo (45) essendo attivo su detta estremità di potenza (33b) di detta leva (33).