IT9020885A1 - Complesso valvolare per impianti di riscaldamento - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "COMPLESSO VALVOLARE PER IMPIANTI DI RISCALDAMENTO"

La presente invenzione riguarda un complesso valvolare del tipo comprendente una valvola a tre vie con associata valvola di comando a membrana, in particolare per impianti di riscaldamento con produzione di acqua sanitaria.

In questo tipo di impianti, l'acqua calda per il riscaldamento, ottenuta da una caldaia a gas o di altro tipo, viene impiegata anche per riscaldare (attraverso uno scambiatore di calore acqua-acqua) l'acqua sanitaria che viene prelevata da rubinetti, docce, lavatrici, ecc.

Il circuito dell'acqua di riscaldamento è separato dall’impianto sanitario, e per deviare l'acqua di riscaldamento verso lo scambiatore quando ciò è richiesto, viene impiegata una valvola a tre vie comandata a sua volta da un'altra valvola inserita sull'impianto sanitario. Questa valvola di comando genera un comando per la valvola a tre vie, ed eventualmente per la caldaia, quando inizia il prelievo di acqua sanitaria calda. Quando la valvola a tre vie è del tipo ad azionamento meccanico, le due valvole possono essere montate meccanicamente insieme in modo da formare un complesso valvolare unico.

Sono noti complessi di questo genere in cui la valvola di comando utilizza l'effetto Venturi per azionare un'asta o pistoncino che apre o chiude la valvola a tre vie, ma tali dispositivi risultano avere elevate perdite di carico

sull'acqua sanitaria.

Sono anche noti complessi valvolari (o valvole doppie) che utilizzano una valvola a membrana per il comando della valvola a tre vie, i quali presentano presentano tuttavia alcuni inconvenienti. Infatti, in questi dispositivi l'astina di comando risulta piuttosto lunga e ciò crea difficoltà di centratura con conseguenti difficoltà ed irregolarità di funzionamento. Inoltre la membrana è collegata rigidamente ad un piattello di acciaio e serve per realizzare anche la funzione di bypass in associazione ad un disco munito di sottili fessure che possono essere facilmente ostruite. Questo complesso valvolare prevede poi dei complicati sistemi di tenuta per garantire l'isolamento tra il circuito di riscaldamento e quello sanitario.

La presente invenzione si propone di realizzare un complesso valvolare del tipo sopra indicato che superi gli inconvenienti e le limitazioni sopra indicate della tecnica nota.

Questi scopi vengono conseguiti mediante l'invenzione che consiste in un complesso valvolare comprendente una valvola a tre vie ed una associata valvola di comando di tipo meccanico montate una sull'altra, caratterizzato dal fatto che la detta valvola di comando comprende:

un corpo di configurazione discoidale munito di un raccordo di entrata ed un raccordo di uscita; un piattello ed una membrana muniti di una apertura centrale, disposti all'interno del detto corpo e spinti assialmente verso l'alto da una prima molla elicoidale; un contropiattello mobile assialmente e che porta un'asta sporgente superiormente dal detto corpo di valvola per comandare la sovrastante valvola a tre vie; detto piattello di spinta portando inferiormente una sede aperta lateralmente che ospita un elemento otturatore munito di un foro assiale e una seconda molla elicoidale che spinge tale elemento otturatore a chiudere l'apertura del piattello, la detta sede portando inoltre un perno sporgente inferiormente dal corpo di valvola per ulteriori azionamenti di tipo elettrico.

L'invenzione verrà descritta dettagliatamente con riferimento ad una forma realizzativa preferita, illustrata nelle allegate Figure in cui:

la Fig. 1 mostra in sezione trasversale un complesso valvolare realizzato secondo l'invenzione; e

la Fig. 2 mostra in forma ingrandita una porzione della valvola di comando della Fig. 1.

Come visibile nella sezione trasversale mostrata nella Fig. 1, la valvola secondo l’invenzione è composta da due parti, idraulicamente separate, ma meccanicamente accoppiate, e più precisamente, una valvola superiore a tre vie 1 nella quale circola acqua di riscaldamento, ed una valvola inferiore di comando 2 di tipo a membrana nella quale circola acqua sanitaria.

Le due valvole sono montate l'una sopra l'altra grazie ad un colletto 50 con una porzione svasata 51, sporgente dalla valvola 2, che viene alloggiato entro l'estremità cilindrica inferiore 54 della valvola 1, munita di uno o più fori 52 per il passaggio di una vite conica per il serraggio.

L'accoppiamento meccanico di azionamento è realizzato tramite un'asta 29 sporgente dalla valvola inferiore 2 e mobile in senso verticale, che interagisce con un'asta di comando 18 sporgente inferiormente dalla valvola superiore 1, come verrà descritto dettagliatamente più oltre. Anelli di tenuta 55 e 56 (di tipo O ring) garantiscono l'isolamento di tenuta tra le due valvole.

La valvola superiore a tre vie comprende due raccordi 11 e 12, rispettivamente di entrata e di uscita dell'acqua di riscaldamento che circola nell'impianto di riscaldamento, ed un terzo raccordo 13 nel quale può essere deviata l'acqua calda in arrivo dal raccordo 11, e che è collegato ad uno scambiatore di calore (non mostrato) in cui l'acqua di riscaldamente può cedere calore all'acqua sanitaria prima che questa venga erogata.

All'interno della valvola a tre vie 1 è montato con possibilità di scorrimento un organo di comando costituito da due steli, 14 e 18, alle cui estremità sono fissati due otturatori 15 e 16, rispettivamente, muniti di razze sporgenti di guida e rinforzo disposte ad esempio a 120°, ed indicate rispettivamente con 46 e 48. Le due aste 14, 18 sono assialmente allineate, di modo che la spinta esrcitata su una di esse si trasmetta anche all'altra. Gli otturatori 15, 16 sono realizzati in materiale plastico, in un sol pezzo con le razze 45, 48, e ciascuno è munito di una gola periferica che alloggia un anello di tenuta in gomma (0 ring), indicato rispettivamente con 61 e 62.

L'asta di comando inferiore 18 viene azionata dalla sottostante valvola a membrana 2 attraverso un'asta di comando 29 come verrà descritto più dettagliatamente nel seguito, mentre una molla elicoidale 19, alloggiata in uno scodellino all'interno del raccordo 12 agisce sull'otturatore 15.

Nella posizione mostrata in Fig. 1, i due otturatori 15, 16 risultano sollevati dalla spinta esercitata dall'asta 29 che vince la forza della molla 19, e l'acqua di riscaldamento proveniente dal raccordo 11 passa attraverso le razze 45 e da qui nel raccordo 12, mentre l’otturatore 16 ostruisce il passaggio verso il raccordo 13. Questa situazione corrisponde alla situazione di riposo in cui non viene prelevata acqua sanitaria, e pertanto l'acqua di riscaldamento circola regolarmente nel relativo impianto.

Con riferimento ora anche alla Fig. 2, la valvola inferiore 2 comprende un corpo di configurazione discoidale formato da due parti 20A e 20B rispettivamente, da cui si dipartono un raccordo di entrata 21 ed un raccordo di uscita 22 collegati nell'impianto di acqua sanitaria.

All’interno della valvola 2, tra il raccordo di entrata 21 e quello di uscita 22 è interposta una membrana 24 in materiale elastomerico o plastomerico. Tale membrana ha una configurazione circolare, forata al centro, ed è vincolata lungo la sua periferia tra i bordi delle parti 20A e 20B.

L'interno della valvola 2 viene così diviso dalla membrana 24 in due camere, rispettivamente una camera superiore 2A ed una camera inferiore 2B.

Sulla membrana 24, dal lato rivolto verso la camera inferiore 2B, è montato un piattello di spinta 25, con una apertura centrale 37. Una bussola 63 in ottone è riportata sull'apertura 37 e presenta nella parte superiore una gola 64 entro cui è alloggiato il bordino interno 65 della membrana 24. Il piattello 25 porta inferiormente una sede 30 aperta lateralmente, ovvero formata da razze o raggi, ad esempio in numero di quattro e disposti a 90°. Preferibilmente il piattello 25 e la sede 30 sono realizzati in un sol pezzo in materiale plastico per stampaggio. Dal fondo della sede 30 sporge un perno centrale 26 per l'azionamento di un interruttore 66 (mostrato a tratteggio) previsto ad esempio per l'avviamento della caldaia.

Sulla superficie inferiore del piattello 25 agisce una molla elicoidale 23 avente l’estremità inferiore alloggiata in una sede 28 formata sul fondo del corpo 2B. La forza della molla 23 viene opportunamente tarata e, a riposo, essa spinge il piattello 25 e la membrana 24 soprastante verso l'alto, fino all'arresto contro un elemento di contropiattello 31, munito di aperture 32 per il passaggio dell'acqua, fissato all'estremità inferiore. Superiormente, il contropiattello 31 porta un'asta di azionamento 29 che fuoriesce dal colletto 50 ed è in grado di agire sull'asta 18 della valvola a tre vie.

All'interno della sede 30 è disposto un elemento otturatore 33, spinto da una ulteriore molla elicoidale 35 contro l'apertura 37 del piattello. Questa seconda molla 35 ha dimensioni e forza ridotte rispetto alla molla 23.

L'otturatore 33 porta perifericamente un anello di tenuta 36, e superiormente degli elementi di guida 38, ed è inoltre munito di un foro di passaggio assiale 34 che mette in comunicazione la camera 2Ά con la camera 2B, e quindi il raccordo 21 con il raccordo 22, anche quando l’apertura 37 è ostruita dall'otturatore (posizione mostrata nelle Figure). Questo foro 34 viene tarato a seconda della richiesta di portata variando opportunamente il suo diametro.

Preferibilmente, l'otturatore 33 viene ottenuto per stampaggio da materiale plastico, in un sol pezzo con gli elementi di guida 38.

Il funzionamento del complesso valvolare secondo l'invenzione è il seguente.

Nella condizione di riposo mostrata nelle Figure, non viene prelevata acqua sanitaria attraverso la valvola 2, e pertanto la molla elicoidale 23 mantiene sollevati il piattello 25 e la membrana 24, di modo che l'asta 29 portata dal contropiattello 31 è sollevata e spinge sull'asta 18, e quindi l'associata asta 14, mantenendo i due otturatori 16 e 15 nella posizione sollevata che consente la comunicazione tra i raccordi 11 e 12, escludendo la comunicazione verso il raccordo 13 che porta allo scambiatore di calore. In questa situazione, l'acqua di riscaldamento circola, a seconda della necessità, nel solo impianto di riscaldamento.

Aprendo uno o più rubinetti dell'acqua sanitaria, questa circola nella valvola inferiore 2 attraversando il foro assiale 34 e uscendo dal raccordo di uscita 22. Si crea così una depressione, o una differenza di pressione tra la camera 2B e la camera 2Ά, tale per cui sulla membrana 24 agisce una forza sufficiente a vincere la forza della molla 23. La molla 19, non più ostacolata, fa scendere i due otturatori 15, 16 così da deviare l'acqua calda proveniente dal raccordo 11 verso il raccordo 13 (scambiatore di calore), chiudendo contemporaneamente il passaggio verso il raccordo 12 (impianto di riscaldamento). Ciò provoca anche l'abbassamento del contropiattello 31 e conseguentemente viene anche abbassata l'asta 26 che agisce su un microinterruttore elettrico 66 (mostrato a tratteggio). Tale microinterruttore 66 può, ad esempio, avviare la caldaia a gas, o comunque abilitare il funzionamento della caldaia se ciò sarà necessario per soddisfare la richiesta di acqua calda sanitaria (tramite sensori di temperatura dell'acqua di riscaldamento).

Successivamente, una volta raggiunta una pressione superiore quella minima necessaria per portare a fondo corsa il piattello 25, l’ulteriore pressione vince la forza della molla 35 e provoca l'abbassamento dell'elemento otturatore 33 aprendo l'apertura 37 nel piattello, così da aumentare il flusso dell'acqua e realizzare il bypass. In questo modo l'acqua sanitaria, dopo il transitorio, può circolare senza apprezzabili perdite.

L'elemento otturatore 33 che si apre all'aumentare della pressione vincendo la forza della molla 35, oltre a funzionare come limitatore di portata variando la dimensione del foro, realizza anche il bypass della valvola dì comando.

Il complesso secondo l'invenzione, utilizzando due aste di comando corte e guidate non presenta problemi di centratura e l'azionamento risulta così molto regolare. Inoltre, impiegando un complesso secondo l'invenzione, è possibile riparare un eventuale guasto che interessa la parte sanitaria senza dover svuotare l'impianto di riscaldamento, o viceversa.

L'invenzione consente inoltre una agevole e precìsa taratura della portata mediante la scelta del diametro del foro, ed inoltre il bypass viene ottenuto impiegando una molla di piccole dimensioni che può quindi essere tarata con

precisione.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Complesso valvolare comprendente una valvola a tre^vie ed una associata valvola di comando di tipo meccanico montate una sull'altra, caratterizzato dal fatto che la detta valvola di comando comprende: un corpo (20Ά, 20B) di configurazione discoidale munito di un raccordo di entrata (21) ed un raccordo di uscita (22); un piattello (25) ed una membrana (24) muniti di una apertura centrale (37), disposti all'interno del detto corpo e spinti assialmente verso l'alta da una prima molla elicoidale (23); un contropiattello (31) mobile assialmente e che porta un'asta (29) sporgente superiormente dal detto corpo di valvola (2) per comandare la sovrastante valvola a tre vie (1); detto piattello di spinta (25) portando inferiormente una sede (30) aperta lateralmente che ospita un elemento otturatore (33) munito di un foro assiale (34) e una seconda molla elicoidale (35) che spinge tale elemento otturatore (33) a chiudere l'apertura (37) del piattello, la detta sede (30) portando inoltre un perno (26) sporgente inferiormente dal corpo di valvola per ulteriori azionamenti di tipo elettrico.
2. 2. Complesso valvolare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto elemento di contropiattello (31) è munito di aperture (32) per il passaggio dell'acqua.
3. 3. Complesso valvolare secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il detto elemento otturatore (33) porta perifericamente un anello di tenuta (36) e superiormente degli elementi di guida (38).
4. 4. Complesso valvolare secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il detto piattello (25) è in materiale plastico, realizzato per stampaggio in un sol pezzo con la detta sede (30), e munito di una bussola (63) in corrispondenza della sua apertura centrale (37), la detta bussola essendo munita di una gola (64) per alloggiare il bordino interno (65) della detta membrana (24).
5. 5. Complesso valvolare secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la detta membrana (24) è in materiale elastomerico o plastomerico.
6. 6. Complesso valvolare secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta membrana (24) ha una configurazione circolare, munita di apertura centrale, ed è vincolata lungo la sua periferia tra i bordi delle parti (20A, 20B) che formano il corpo della valvola (2), così da dividere tale corpo in una camera superiore (2A) ed una camera inferiore (2B).
7. 7. Complesso valvolare secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la detta sede aperta lateralmente (30) è formata da razze o raggi al centro dei quali è montata l'asta (26) per l'azionamento di un interruttore per l'avviamento di una caldaia.
8. 8. Complesso valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che le dette due valvole (1, 2) sono rese solidali in modo non permanente grazie ad un colletto (50) con una porzione svasata (51) sporgente dalla valvola di comando (2) che viene alloggiato entro l'estremità cilindrica inferiore (54) della valvola a tre vie (1), munita di almeno un foro (52) per il passaggio di viti coniche di serraggio (53).
9. 9. Complesso valvolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che all'interno della valvola a tre vie (1) è montato con possibilità di scorrimento un organo di comando costituito da due otturatori (15, 16) montati all'estremità di due steli (14, 18) assialmente allineati, operanti congiuntamente sotto l'azione della detta asta di spinta (29) da una parte, e di una molla elicoidale (19) dall'altra.
10. 10. Complesso valvolare secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che i detti due otturatori (15, 16), sono muniti di razze sporgenti di guida e rinforzo (45, 48), e di gole entro cui sono alloggiati anelli di tenuta.
11. 11. Complesso valvolare secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che i detti otturatori (15, 16) sono in materiale plastico, realizzati in un sol pezzo per stampaggio con le dette razze di guida e rinforzo (45, 48).