IT9019615A1 - Valvola a tre vie perfezionata - Google Patents

Description

canza di acqua nell'impianto) e di bypass automatico in caso di perdite di carico eccessive lungo l'impianto.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una valvola a tre vie del tipo previsto per l’impiego in caldaie combinate con produzione istantanea di acqua calda sanitaria.

Sono note valvole deviatrici a tre vie per l'impiego associato ad una caldaia, ad esempio una caldaia a gas, che alimenta sia l'impianto di riscaldamento che l'acqua sanitaria, cioè l'acqua calda erogata da rubinetti e simili per usi diversi.

Le valvole note di questo tipo sono normalmente a comando diretto, ad esempio con motorino elettrico, o comandate con valvola idraulica, e presentano gli inconvenienti di possibili perdite per usura degli anelli di gomma che realizzano la tenuta (O ring) nel circuito dell'acqua di riscaldamento.

Un ulteriore inconveniente delle valvole note deriva dal fatto che i loro condotti di uscita possono risultare posizionati in modo tale da rendere difficile la realizzazione dell'impianto. Inoltre, questi impianti prevedono in genere la presenza di dispositivi addizionali, ad esempio di bypass e di controllo di flusso, che devono essere montati sulla valvola stessa peggiorando ulteriormente le condizioni di montaggio.

scopo della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti e le limitazioni sopra indicate, con una valvola ad azione indiretta, compatta, di montaggio semplice grazie alla sua particolare costruzione, ed affidabile per l'assenza di elementi di tenuta nel circuito dell'acqua di riscaldamento.

Questo scopo viene conseguito mediante una valvola a tre vie per l'impiego in caldaie combinate con produzione istantanea di acqua calda sanitaria, caratterizzata dal fatto di essere formata da una porzione superiore ed una porzione inferiore,

la detta porzione superiore comprendendo un condotto di uscita collegato ad uno scambiatore di calore, ed uno stelo scorrevole assialmente, munito ad una estremità di un otturatore doppio e all'altra estremità di un complesso formato da un diaframma separatore rigido e da una membrana, con una molla elicoidale che agisce assialmente su detto stelo;

la detta porzione inferiore comprendendo una camera collegata a due condotti di uscita ed entro cui è mobile

1'otturatore doppio;

e dal fatto che le due dette porzioni sono collegate fra loro mediante una filettatuta ed elementi di tenuta così da rendere possibile la rotazione relativa.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento a forme realizzative preferite, illustrate nei disegni allegati; in cui:

la Fig. 1 illustra la struttura schematica di un impianto combinato di riscaldamento ed acqua sanitaria incorporante una valvola secondo 1'invenzione;

la Fig. 2 mostra in sezione trasversale una forma realizzativa preferita della valvola secondo l'invenzione;

le Figg. 3 e 4 mostrano le configurazioni della valvola in due situazioni, rispettivamente quella di riscaldamento e di erogazione di acqua sanitaria;

la Fig. 5 mostra l'aspetto esterno di una versione della valvola secondo l'invenzione; e

la Fig. 6 mostra un particolare ingrandito della valvola di Fig. 2.

Nella Figura 1, la valvola 1 secondo l'invenzione, munita di uscite 2, 3 e 4, viene mostrata collegata ad un impianto di riscaldamento comprendente una pompa 10, l’elemento scambiatore gas/acqua indicato generalmente con R, un generico elemento di riscaldamento RD e tubazioni A, B, C, D.

Nella Figura 1 è inoltre mostrato uno scambiatore di calore 11 che serve al riscaldamento dell'acqua sanitaria circolante nel serpentino 12 e nel relativo impianto indicato schematicamente dai condotti Si ed S2; per semplicità di illustrazione, sono stati omessi altri elementi della caldaia che può essere in generale di tipo alimentata con combustibili fluidi quali ad esempio gas o gasolio, oppure solidi.

Con riferimento in particolare alla Fig. 1, la valvola secondo l'invenzione S formata da una porzione superiore 20 montata con possibilità di rotazione relativa fino a 360° su una porzione inferiore 30.

Più precisamente, le due porzioni sono collegate mediante un manicotto 40, inferiormente munito di una filettatura 33 che si impegna in un giunto complementare realizzato sul tratto superiore della porzione inferiore 30, e che superiormente è vincolato solo in senso assiale alla porzione superiore 20 da un anello Seeger di bloccaggio 34, mentre la tenuta è assicurata dagli O ring 35Ά e 35B. Le due porzioni risultano così completamente ruotabili l'una rispetto all'altra permettendo di orientare i condotti e le parti esterne nel modo migliore per agevolare l'assemblaggio dell'impianto.

La porzione superiore 20 è munita di un condotto di uscita 4 collegato allo scambiatore di calore 11, e comprende un corpo di valvola entro il «piale è scorrevole assialmente uno stelo 16, munito ad una estremità (che si trova all'interno della porzione inferiore 30 della valvola) di un otturatore doppio 17. All'altra estremità dello stelo è montato un complesso formato da un diaframma separatore rigido 7 e da una membrana 6, e una molla elicoidale 19 alloggiata parzialmente in una sede 39 spinge lo stelo verso il basso.

La porzione inferiore 30 comprende una camera 13, collegata ai due condotti di uscita 2 e 3, ed entro cui è mobile l'otturatore doppio 17 tra una posizione inferiore in cui chiude l'uscita 2 della valvola, ed una posizione superiore in cui chiude il passaggio 27 di collegamento tra le due porzioni 20 e 30.

Il complesso di membrana rigida e diaframma 6, 7 divide l'interno della valvola in due parti o camere, rispettivamente 23, 24 ed una intercapedine 18 a volume variabile risulta definita tra la membrana ed il diaframma.

La camera 24 è in comunicazione con l'uscita 4 del corpo superiore, con la porzione inferiore 30 della valvola, e, attraverso uno stretto passaggio 25, con la camera superiore 23.

Un canale 15 collega inoltre la camera 13 del corpo di valvola inferiore con l'intercapedine 6-7 grazie al passaggio 5 e, attraverso un passaggio 36 controllato dal pistoncino 31 di una valvola ausiliaria 32, con la camera superiore 23 del corpo superiore.

La valvola ausiliaria 32 è ad esempio una valvola a solenoide di piccola potenza, del tipo alimentata da corrente continua o da corrente alternata. Ad esempio con una valvola in c.c. si elimina il ronzio. In alternativa può essere impiegata una piccola valvola idraulica comandata dal prelievo di acqua sanitaria. Secondo l'invenzione, quindi, per determinare l'erogazione dell'acqua sanitaria viene impiegata una valvola di tipo on/off invece di una valvola a tre vie munita di tubicino per lo scarico.

In condizione di riposo, come mostrato in Fig. 2, la pompa 10 è ferma, la membrana 6 è in posizione di riposo e la molla 19 mantiene l'otturatore doppio 17 nella posizione inferiore che chiude l'uscita 2 collegata alla pompa 10. La valvola 32 mantiene chiuso il passaggio 15 alla camera 23.

Quando la pompa viene avviata per il riscaldamento (Fig. 3), l'acqua calda del riscaldamento entra nella camera 13 della valvola 1 attraverso il condotto 3, e ritorna verso la pompa 10. La stessa pressione presente all'interno della camera 13 della valvola viene trasmessa, attraverso il canale 15 ed il passaggio 5, nell'intercapedine 18 formata tra la membrana 6 ed il diaframma 7. Nella camera 23 invece, la pressione risulta minore in guanto l'acqua subisce una riduzione di pressione attraversando il passaggio 27. La differenza di pressione che cosi si determina fa si che la membrana si gonfi e, vincendo la forza antagonista della molla 19, determini il sollevamento dello stelo 16 e dell'associato otturatore 17.

Per ottenere questo risultato, la sezione del passaggio 36 deve essere notevolmente maggiore di quella del passaggio 25. Si è riscontrato che, per il corretto funzionamento della valvola secondo l'invenzione, il rapporto ira le sezioni dei passaggi 36 e 25 è compreso tra 3,5 e 6, e preferibilmente tra 4 e 5. In una forma realizzativa preferita si è riscontrato come ottimale un rapporto pari a circa 4, ottenuto con una sezione del passaggio 36 di circa 5 mma e del passaggio 25 di circa 1,25 mma, entrambi di forma circolare. In ogni caso la differenza di prevalenza o pressione necessaria per il buon funzionamento della valvola è dell'ordine di 30-40 cm. Inoltre, il diametro del passaggio 25, ovvero eventualmente la sua dimensione trasversale massima, è preferibilmente compresa tra 0,5 e 1,5 mm., e ciò consente di eliminare l'effetto dovuto al colpo di ariete nel passaggio da una condizione di funzionamento all'altra.

Come risultato, viene aperto il collegamento tra gli elementi D, 3, 2, e viene chiuso il passaggio 27 verso la porzione superiore 30 di valvola.

In queste condizioni, l'acqua calda circola soltanto nel circuito di riscaldamento Ά, B, 10, C, R, D.

Quando viene richiesta acqua sanitaria, ad esempio aprendo uno dei rubinetti (non mostrato) nell'impianto sanitario Sl-S2, viene eccitata la valvola ausiliaria 32.

L'eccitazione della valvola 32, come mostrato in Fig. 4, provoca l'apertura del passaggio 15 verso la camera 23, così da ristabilire due pressioni pressoché uguali sulle due pareti della membrana 6 (la lieve differenza è dovuta al piccolo passaggio di scarico 25), di modo che la molla 19 si distende e l'otturatore 17 chiude il passaggio verso il condotto 14 (Fig. 4). In queste condizioni viene invece stabilito il collegamento D, 3, 4 che permette all'acqua del riscaldamento di ritornare alla pompa attraversando lo scambiatore di calore 11, riscaldando in tale passaggio l'acqua del circuito sanitario.

L'aspetto esterno di una valvola secondo l'invenzione come fino ad ora descritta, è mostrato in Fig. 5, in cui è inoltre visibile un raccordo 58 per il collegamento ad un manometro di controllo.

Secondo una forma realìzzativa preferita dell'invenzione, invece, illustrata nelle Figg. 2-4, viene previsto inoltre un dispositivo combinato di controllo di flusso e di bypass automatico.

Un dispositivo di controllo di flusso (denominato anche flow valve) serve nel caso di mancanza di acqua nell'impianto per bloccare il funzionamento dell1impianto evitando danni allo stesso.

Un dispositivo di bypass serve invece a riportare alla mandata della pompa una certa quantità di acqua aggirando (attraverso il condotto 43 segnato a tratteggio in Fig. 1) l'impianto principale, quando l'impianto di riscaldamento, ad esempio per un errato dimensionamento, presenta una eccessiva caduta di pressione rispetto alla capacità della pompa. Infatti, in caso di eccessive perdite di carico nell'impianto, aprendo il passaggio 43 tra la valvola 1 e il ritorno della pompa, una parte dell'acqua va al riscaldamento, ed una parte alla caldaia e si evita così la rumorosità nello scambiatore acgua/gas R.

Nella valvola secondo l'invenzione, questi due dispositivi sono combinati come verrà ora descritto facendo riferimento in particolare alla Fig. 2.

Il dispositivo di controllo di flusso (denominato anche flow valve), di tipo in generale noto, è alloggiato nella porzione inferiore 30 e comprende una membrana elastica 44, preferibilmente di forma circolare, disposta tra la camera 13 del corpo inferiore 30 ed un condotto 57 che viene collegato alla tubazione 43. Più precisamente, la membrana 44 è serrata lungo la propria periferia tra il corpo della porzione inferiore 30 ed il bordo di una struttura avvolgente o campana 45 in cui è ricavato anche l'uscita 57. Questa struttura 45, realizzata ad esempio in materiale plastico, è inoltre munita di una apertura attraverso cui passa uno stelo 52 la cui estremità serve per l'apertura o la chiusura di un microinterruttore 38 (mostrato con linea a tratteggio in Fig. 2) che blocca o abilita il funzionamento dell'impianto.

La membrana 44 è inoltre posizionata tra uno spallamento 53 della porzione inferiore 30 ed il bordo di una seconda struttura avvolgente 47. Tale seconda struttura è munita di una apertura per il passaggio di uno stelo 50, attorno al quale è disposta una molla elicoidale 49. Lo stelo 50 è allineato ed in grado di agire sullo stelo 52 di azionamento del microinterruttore 38. Tra le due strutture 47 e 45 è disposta una molla tarata 54, coassiale ai due steli, ed avente una forza superiore a quella della molla 49. L'estremità dello stelo 50 prossima alla membrana 44 porta un piattello 48 su cui agisce la membrana. Quest'ultima è inoltre munita di una pluralità di aperture o fori periferici 56 disposti sulla corona anulare delimitata tra la parte periferica serrata in modo permanente (tra 30 e 45 in Fig. 6) e la porzione anulare situata tra lo spallamento o risalto 53 e il bordo della struttura 47.

Il funzionamento del dispositivo è il seguente.

In caso di mancanza di acqua nell'impianto, la membrana 44 non vince il carico della molla 49, e lo stelo 50, attraverso il foro nella struttura avvolgente 47, spinge lo stelo 52 e chiude il pulsante del microinterruttore 38, bloccando cosi l'impianto. La struttura avvolgente 47 viene mantenuta contro la membrana dall'azione della molla 54.

In caso di eccessiva caduta di pressione nell'impianto, come meglio visibile nel particolare della Fig. 6, la differenza di pressione è inizialmente sufficiente a vincere la resistenza della molla 54 (opportunamente tarata) e a provocare un distacco iniziale tra gli elementi 47 e 53, dopo di che l'acqua riesce a passare attraverso i fori 56 nella membrana, determinando la rapida separazione tra le parti e quindi fornendo un percorso (57, 43) verso la pompa per una parte dell'acqua.

Benché l'invenzione sia stata descritta con particolare riferimento a forme realizzative preferite, essa non è limitata a queste ultime, ma si estende a coprire tutte le ovvie varianti e/o modifiche che risulteranno evidenti al tecnico del settore.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola a tre vie per l'impiego in caldaie combinate con produzione istantanea di acqua calda sanitaria, caratterizzata dal fatto di essere formata da una porzione superiore (20) ed una porzione inferiore (30), la detta porzione superiore (20) comprendendo un condotto di uscita (4) collegato ad lino scambiatore di calore (11), ed uno stelo (16) scorrevole assialmente, munito ad una estremità di un otturatore doppio (17) e all'altra estremità di un complesso formato da un diaframma separatore rigido (7) e da una membrana (6), con una molla elicoidale (19) che agisce assialmente su detto stelo (16); la detta porzione inferiore (30) comprendendo una camera (13) collegata a due condotti di uscita (2, 3) ed entro cui è mobile l'otturatore doppio (17); e dal fatto che le due dette porzioni (20, 30) sono collegate fra loro mediante una filettatuta (33) ed elementi di tenuta (35A, 35B) così da rendere possibile la rotazione relativa.
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il detto complesso di membrana e diaframma (6, 7) divide l'interno della valvola in due camere (23, 24) e forma inoltre una intercapedine (18) a volume variabile definita tra detta membrana (6) e detto diaframma separatore (7).
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che una (24) di dette camere è in comunicazione con una uscita (4) del corpo superiore, con la porzione inferiore (30) della valvola, e attraverso un primo passaggio (25) con l'altra camera (23).
4. 4. Valvola secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto di prevedere un canale di collegamento (15) tra la camera (13) del corpo di valvola inferiore e la detta intercapedine (6, 7), e che tale canale si estende ulteriormente fino alla camera superiore (23) del corpo superiore attraverso un secondo passaggio (36), quest'ultimo collegamento essendo controllato da un pistoncino (31) su comando di una valvola ausiliaria (32) di tipo on/off.
5. 5. Valvola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che la sezione del detto secondo passaggio di collegamento (36) è notevolmente maggiore di quella del detto primo passaggio (25).
6. 6. Valvola secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che il rapporto tra le sezioni dei detti passaggi (36 e 25) è compreso tra 3,5 e 6, e preferibilmente tra 4 e 5.
7. 7. Valvola secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che il diametro del detto primo passaggio (25), ovvero eventualmente la sua dimensione trasversale massima, è compresa tra 0.5 e 1,5 mm per eliminare l'effetto dovuto al colpo di ariete nel passaggio da una condizione di funzionamento all'altra.
8. 8. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 7, caratterizzata dal fatto che la detta valvola ausiliaria (32) è una valvola a solenoide.
9. 9. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 7, caratterizzata dal fatto che la detta valvola ausiliaria (32) è alimentata a c.c.
10. 10. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 7, caratterizzata dal fatto che la detta valvola ausiliaria (32) è una valvola idraulica comandata dal prelievo di acqua sanitaria.
11. 11. Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere ulteriormente un dispositivo combinato di controllo di flusso e di bypass montato nella porzione inferiore (20).
12. 12. Valvola secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che il dispositivo di controllo di flusso comprende una membrana elastica (44), disposta tra la camera (13) della porzione inferiore (30) ed un condotto (57) collegato ad una tubazione di bypass (43), la membrana (44) essendo serrata lungo la propria periferia tra il corpo della porzione inferiore (30) ed il bordo di una struttura avvolgente (45) in cui è ricavato anche il detto condotto (57).
13. 13. Valvola secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che la detta membrana (44) viene contrastata elasticamente da una molla (49) coassiale ad uno stelo (50) azionato dalla membrana (44).
14. 14. Valvola secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che la detta struttura avvolgente (45) è premuta contro la membrana (44) da una molla tarata (54), ed è inoltre munita di una apertura attraverso cui passa uno stelo (52) la cui estremità serve per l'apertura o la chiusura di un microinterruttore (38) di controllo di flusso.