ITBO20100762A1 - Dispositivo di controllo per elettropompe - Google Patents

Description

Descrizione

DISPOSITIVO DI CONTROLLO PER ELETTROPOMPE

Campo tecnico

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo di controllo destinato all’impiego in impianti di mandata di un liquido alimentato da un organo di pompaggio, in particolare una elettropompa.

Arte nota

È noto che per controllare il funzionamento di organi di pompaggio, destinati ad alimentare un liquido da un serbatoio o un invaso a un prefissato utilizzo, sono comunemente impiegati dispositivi di regolazione atti a rilevare le grandezze fisiche del flusso generato dall’organo di pompaggio. Tali dispositivi di regolazione consentono di inviare opportuni segnali di avviamento o di arresto quando vengono rilevati rispettivi valori massimi o minimi della grandezza osservata.

Attualmente sono noti dispositivi di regolazione basati sulla rilevazione della pressione, detti pressostati, e dispositivi di regolazione basati altresì sulla rilevazione della portata di liquido, usualmente detti pressoflussostati. Generalmente tali dispositivi di regolazione sono costituiti da un corpo che definisce una camera atta ad essere posta in comunicazione con la mandata dell’organo di pompaggio, attraverso un condotto di ingresso, e ad essere posta in comunicazione con l’utilizzo, attraverso un condotto di uscita. I pressostati sono generalmente collegati in derivazione all’organo di pompaggio, mentre i pressoflussostati sono attraversati dall’intera portata alimentata dall’organo di pompaggio.

I pressostati presentano generalmente al proprio interno un organo mobile, ad esempio una membrana elastica, recante solidale un elemento rilevatore. Lo spostamento dell’elemento rilevatore può essere rilevato da mezzi sensori collocati nel corpo del dispositivo. In tale modo, essendo la membrana elastica mobile in funzione della pressione del liquido all’interno della camera, l’organo di pompaggio può essere azionato in marcia quando la pressione all’interno della camera stessa scende al di sotto di un predefinito valore e arrestato invece quando la pressione supera un valore predefinito di arresto, per proteggere l’organo di pompaggio da eccessive sollecitazioni o da eventuali malfunzionamenti.

I pressoflussostati presentano al proprio interno mezzi per rilevare la portata di liquido, così da inviare un segnale di arresto all’organo di pompaggio, quando la portata scende sotto un valore predefinito, detto di arresto, e un segnale di marcia quando viene rilevata una pressione inferiore al valore predefinito cosiddetto di marcia.

I mezzi di rilevazione della portata sono generalmente associati a una valvola di non ritorno, realizzata comunemente da un organo mobile posto sul condotto di efflusso del liquido che, in assenza di portata, chiude il suddetto condotto ed evita in tal modo che il liquido rifluisca verso l’organo di pompaggio attraverso il condotto di mandata. L’organo mobile à ̈ infatti associato a mezzi attivatori, ad esempio di tipo magnetico, atti ad essere rilevati da rispettivi mezzi sensori disposti in posizione fissa nel corpo del dispositivo, per controllare la portata di efflusso.

Sono noti ad esempio pressoflussostati dotati di un dispositivo rilevatore della pressione comprendente una membrana che chiude una camera in comunicazione con la rete di alimentazione del liquido fornito da un organo di pompaggio. Tali pressoflussostati presentano inoltre mezzi di spinta agenti sulla membrana in contrasto alla pressione esercitata dal liquido alimentato, un organo mobile magnetico solidale alla membrana e mezzi di rilevazione fissi solidali al corpo del pressoflussostato. I mezzi rilevatori sono atti a inviare segnali di arresto o di funzionamento all’organo di pompaggio in funzione della posizione dell’organo mobile magnetico.

I pressoflussostati noti presentano però notevoli inconvenienti in quanto non consentono di isolare in maniera permanente ed efficace i componenti elettrici, in particolare i mezzi atti a rilevare la posizione dell’organo magnetico del dispositivo rilevatore della pressione. Inoltre, i pressoflussostati di tipo noto sono spesso assai disagevoli da assemblare.

Infatti, i componenti elettrici sono usualmente alloggiati in una sede ricavata perifericamente al condotto interno in cui fluisce il liquido inviato dall’organo di pompaggio. Il condotto interno presenta radialmente un foro posto in comunicazione con la sede esterna in cui si trovano i componenti elettrici. La membrana di chiusura à ̈ interposta fra il condotto interno e la sede esterna in corrispondenza del foro di comunicazione, per cui à ̈ possibile che in caso di perdita dalla membrana il liquido presente nel condotto interno invada la sede esterna, danneggiando i componenti elettrici che vi sono alloggiati.

Più in dettaglio, sono noti modelli di pressoflussostati cosiddetti ad accumulo, in cui il dimensionamento della membrana e della relativa molla di contrasto sono tali per cui il volume compreso fra la posizione della membrana alla pressione di marcia e la posizione della membrana alla massima pressione raggiungibile dalla pompa à ̈ significativo, ad esempio alcune decine di centimetri cubici. Tale volume, accumulato dall’apparecchio quando la pompa raggiunge a portata nulla la massima pressione, viene ceduto dall’apparecchio alla linea quando si apre il rubinetto, oppure quando si verificano piccole perdite dallo stesso rubinetto. La presenza del volume di accumulo evita che piccole perdite dal rubinetto provochino una immediata riattivazione della pompa. Nei pressoflussostati del tipo ad accumulo la membrana à ̈ usualmente solidale all’organo magnetico atto a costituire il segnale che viene rilevato dai mezzi sensori.

Sono altresì noti modelli di pressoflussostati privi di accumulo, in cui la membrana non deve assolvere lo scopo di accumulare un volume significativo di liquido, ma deve soltanto consentire un movimento dell’organo magnetico, ad essa solidale, sufficiente ad essere rilevato dai mezzi sensori. Pertanto, in tali modelli di pressoflussostato il dimensionamento della membrana e della relativa molla di contrasto à ̈ mantenuto il più ridotto possibile.

In tutti i modelli di pressoflussostati noti, la membrana divide l’apparato in due aree separate: un’area bagnata, su cui agisce la pressione del fluido, e un’area asciutta, su cui agisce la forza della molla di contrasto. Tali aree separate sono in pratica conformate da due camere che devono essere collegate meccanicamente fra loro, in maniera da vincolare la membrana e garantire la tenuta del fluido all’interno dell’area bagnata. Usualmente il collegamento meccanico fra le due camere viene realizzato tramite un accoppiamento flangiato, mantenuto in posizione da mezzi a vite il cui numero e dimensionamento dipende dall’area della membrana e dalle pressioni in gioco.

Quanto maggiore à ̈ l’area della membrana, tanto maggiore sarà il numero delle viti e la loro sezione per garantire la buona tenuta dell’accoppiamento.

Quando si verifica una perdita dovuta a un parziale cedimento della tenuta dell’accoppiamento flangiato, il liquido presente nell’area bagnata, in pressione, filtra nell’area asciutta, in quanto quest’ultima à ̈ normalmente mantenuta alla pressione atmosferica.

Nel caso dei pressoflussostati del tipo ad accumulo, l’accoppiamento flangiato à ̈ usualmente di notevoli dimensioni, e l’area asciutta adiacente alla membrana à ̈ esclusivamente adibita all’alloggiamento della molla di contrasto. Pertanto, in caso di perdite dall’accoppiamento flangiato, si verificano filtrazioni di liquido verso l’esterno dell’apparato.

Viceversa, nei pressoflussostati privi di accumulo l’accoppiamento flangiato à ̈ di ridotte dimensioni, e l’area asciutta che contiene la molla à ̈ alloggiata all’interno del vano in cui sono installati i componenti elettronici, in maniera da facilitare il posizionamento dei mezzi magnetici e dei relativi sensori. Pertanto, in caso di perdite, si verificano filtrazioni di liquido nella zona in cui sono alloggiati elementi elettronici e collegamenti elettrici.

Inoltre, à ̈ noto che il ridotto dimensionamento della membrana nei pressoflussostati privi di accumulo permette soltanto un limitato spostamento della membrana stessa in direzione perpendicolare al suo piano di giacitura, parallelamente all’asse della molla di contrasto. Di conseguenza, tale spostamento à ̈ appena sufficiente a definire due posizioni limite dei mezzi magnetici solidali alla membrana: una posizione di attivazione del sensore e una posizione di disattivazione del sensore. Pertanto, l’insieme costituito dalla membrana, dalla molla e dal sensore si comporta come un sensore on-off, in grado di rilevare soltanto se la membrana si trova in posizione di attivazione o di disattivazione, a seconda che la pressione sia inferiore o superiore alla pressione di marcia.

Come à ̈ noto, à ̈ sentita l’esigenza di realizzare apparati caratterizzati da differenti valori della pressione di marcia. A tale scopo, negli apparati di tipo noto la variazione della pressione di marcia può realizzarsi tramite la sostituzione della molla di contrasto, a parità di dimensionamento della membrana, oppure tramite la variazione del precarico della molla di contrasto. La variazione del precarico della molla di contrasto à ̈ usualmente attuata agendo su una vite che sposta meccanicamente la superficie di riscontro della molla dal lato opposto rispetto alla membrana. Ciò consente che un singolo modello di apparato possa essere configurato per funzionare con differenti pressioni di marcia; tuttavia, la regolazione del precarico della molla non à ̈ una operazione agevole, in quanto il corretto valore viene ottenuto per tentativi, verificando tramite un manometro le conseguenze che l’azione sulla vite ha sulla pressione di ripartenza. Tale operazione à ̈ ulteriormente complicata dal fatto che, qualora la vite si trovi all’interno dell’alloggiamento dei componenti elettronici, prima di effettuare una verifica del nuovo valore della pressione di ripartenza a seguito dell’azione sulla vite occorre chiudere l’alloggiamento per ragioni di sicurezza elettrica.

Presentazione dell’invenzione

Il compito della presente invenzione à ̈ quello di risolvere i problemi citati, escogitando un dispositivo di controllo per elettropompe in cui i componenti elettrici risultino isolati in maniera efficace e permanente rispetto al condotto in cui avviene il flusso del liquido.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di aumentare le prestazioni e la comodità d’impiego dei dispositivi di controllo per elettropompe.

Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di fornire un dispositivo di semplice concezione costruttiva e funzionale, dotato di funzionamento sicuramente affidabile, di impiego versatile, nonché di costo relativamente economico.

Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dal dispositivo di controllo per elettropompe secondo la unita rivendicazione 1.

Secondo la presente invenzione, il dispositivo di controllo per elettropompe in oggetto prevede di alloggiare i mezzi di spinta e l’organo mobile in una cavità ricavata integralmente nel corpo che definisce la superficie del condotto attraversato dal fluido alimentato, mentre l’organo fisso di rilevazione à ̈ alloggiato esternamente, in prossimità della suddetta cavità.

Ciò consente di proteggere efficacemente i componenti elettrici ed elettronici del dispositivo, e in particolare il rilevatore e i relativi circuiti e collegamenti elettrici, da eventuali infiltrazioni di acqua che potrebbero verificarsi in caso di perdita dalla membrana.

Inoltre, l’invenzione prevede l’impiego di una membrana del tipo cosiddetto a rotolamento, che consente di aumentare efficacemente la corsa della membrana stessa, permettendo così di effettuare la regolazione della pressione di marcia per via elettronica, senza necessità di agire meccanicamente sul precarico della molla.

Breve descrizione dei disegni

I particolari dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita del dispositivo di controllo per elettropompe secondo l’invenzione, illustrato a titolo indicativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 mostra una vista assonometrica in spaccato di un dispositivo di controllo per elettropompe oggetto dell’invenzione;

la figura 2 mostra una vista frontale parziale, in sezione, del dispositivo illustrato in figura 1.

Forme di realizzazione dell’invenzione

Con particolare riferimento a tali figure, si à ̈ indicato nell’insieme con 1 il dispositivo di controllo per elettropompe oggetto dell’invenzione.

Il dispositivo 1 comprende un corpo 2 di foggia tubolare, lungo il quale à ̈ definito un condotto 10 in cui fluisce il liquido inviato da un organo di pompaggio di tipo noto, ad esempio una elettropompa. Il condotto 10 à ̈ atto a essere connesso, tramite collegamenti idraulici di per sé noti, al canale di mandata dell’organo di pompaggio.

All’interno del condotto 10 à ̈ ricavata una camera 12, che si estende preferibilmente in direzione radiale rispetto all’asse longitudinale del condotto 10. La camera 12 à ̈ conformata integralmente nel corpo 2 del dispositivo, in maniera da sfociare nel condotto 10. In pratica, la camera 12 conforma una cavità cieca, che si estende trasversalmente a lato del condotto 10.

Il corpo 2 può comprendere altresì un bocchello laterale 30, posto in comunicazione con il condotto 10.

Il dispositivo 1 à ̈ dotato di uno stelo 20 innestato nella cavità 12 tramite l’interposizione di mezzi di spinta 13, ad esempio costituiti da una molla a compressione opportunamente precaricata.

Lo stelo 20 à ̈ dotato di una porzione di estremità 21 su cui à ̈ applicata una membrana 11, ad esempio del tipo elastomerico a rotolamento.

La membrana 11 avvolge la detta estremità 21 conformando un incavo anulare 22 atto a essere impegnato da un mezzo di chiusura 23 dotato di un bordo anulare 24, atto a essere accoppiato all’incavo 22. Il mezzo di chiusura 23 à ̈ altresì atto a mantenere in sede il bordo di estremità della membrana 11 contro uno spallamento 25 ricavato perifericamente alla cavità 12.

Il mezzo di chiusura 23 Ã ̈ dotato superiormente di almeno un foro 26, atto a mantenere la membrana 11 in comunicazione con il condotto 10 in cui fluisce il liquido.

In pratica, la membrana 11 occlude la cavità 12 e si trova a contatto da un lato con l’estremità 21 dello stelo 20, dal lato opposto con il liquido che fluisce nel condotto 10. Lo stelo 20 à ̈ libero di traslare assialmente, mantenendo una configurazione di equilibrio fra la sollecitazione applicata dai mezzi di spinta 13, e la pressione esercitata dal liquido che fluisce nel condotto 10. La membrana 11 si deforma elasticamente, seguendo il movimento dello stelo 20.

Il dispositivo 1 prevede altresì un organo mobile 14, solidale allo stelo 20. L’organo mobile 14 comprende preferibilmente un magnete permanente.

È inoltre presente un organo fisso di rilevazione 15, solidale al corpo del dispositivo 1 e atto a rilevare la posizione dell’organo mobile 14. L’organo 15 comprende ad esempio mezzi di rilevazione del campo magnetico, eventualmente accoppiati a un circuito elettronico di amplificazione, atti a generare un segnale elettrico di accensione / spegnimento in funzione della posizione del magnete 14. L’organo 15 comprende altresì tutti i collegamenti elettrici necessari per il funzionamento dell’apparato.

L’organo 15 à ̈ atto a essere interposto, in uso, fra mezzi di chiusura esterni 31 e mezzi di chiusura interni 32, in maniera tale da essere opportunamente isolato e protetto.

Il funzionamento del dispositivo di controllo per elettropompe risulta facilmente comprensibile dalla descrizione che precede.

Quando un’utenza richiede l’erogazione di una certa portata di liquido al circuito, ad esempio tramite l’apertura di un rubinetto, si verifica una diminuzione della pressione nel condotto 10. Di conseguenza, l’organo mobile 14 trasla assialmente fino a raggiungere una nuova posizione di equilibrio, determinando un allontanamento dello stesso organo 14 dal rilevatore 15.

L’organo 15 rileva quindi la variazione del campo magnetico conseguente all’allontanamento del magnete 14, e genera un segnale elettrico di attivazione della pompa, che viene attivata per ripristinare la pressione di esercizio nel circuito.

Il dispositivo in oggetto raggiunge pertanto lo scopo di realizzare un dispositivo di controllo per elettropompe in cui i componenti elettrici sono isolati in maniera efficace e permanente rispetto al condotto in cui avviene il flusso del liquido. Tale risultato à ̈ ottenuto essenzialmente grazie all'idea inventiva di alloggiare i mezzi di spinta 13 e l’organo mobile 14 in una cavità ricavata integralmente nel corpo che definisce la superficie del condotto 10, mentre l’organo fisso di rilevazione 15 à ̈ alloggiato esternamente, in prossimità della cavità 12.

Ciò consente di proteggere efficacemente i componenti elettrici ed elettronici del dispositivo 1, e in particolare il rilevatore 15 e i relativi circuiti e collegamenti elettrici, da eventuali infiltrazioni di acqua che potrebbero verificarsi in caso di perdita dalla membrana 11.

Si consegue così altresì lo scopo di aumentare significativamente l’affidabilità e la durata dei dispositivi di controllo per elettropompe della tipologia descritta. Inoltre, à ̈ raggiunto lo scopo di semplificare il montaggio dell’insieme membrana mezzi di spinta-organo mobile, evitando l’utilizzo di un sistema a flangia per garantire la tenuta tra l’area bagnata e l’area asciutta, grazie al disegno dell’insieme, e al posizionamento della connessione di uscita dell’apparato, che permettono l’inserimento, il montaggio in sede e il perfetto serraggio dell’insieme attraverso la connessione di uscita perpendicolare all’asse valvola.

Inoltre, l’impiego di una membrana del tipo cosiddetto a rotolamento permette efficacemente di aumentare la capacità di deformazione della membrana stessa, e di conseguenza di aumentare la corsa dello spostamento dell’organo mobile. Pertanto, l’insieme membrana-mezzi di spinta-organo mobile non si comporta come un congegno di tipo on-off, ma si caratterizza come un sensore di tipo proporzionale, nel quale il segnale trasmesso dall’organo mobile à ̈ proporzionale alla posizione dell’organo mobile stesso, che a sua volta à ̈ proporzionale alla pressione presente nell’apparato. Tale caratteristica consente di superare i limiti legati ai metodi noti di variazione della pressione di marcia tramite la regolazione del precarico dei mezzi di spinta. Infatti, secondo la presente invenzione, i sensori non si limitano a rilevare se la pressione à ̈ maggiore o minore di un valore prefissato (pressione di marcia), ma rilevano un valore proporzionale alla pressione compreso fra un minimo e un massimo. I componenti elettronici consentono agevolmente di configurare un valore della pressione di marcia (pressione di set) comunque compreso fra i detti valori minimo e massimo. Pertanto, quando la pressione rilevata in continuo dai sensori scende al di sotto della pressione di set, la pompa viene attivata. Conseguentemente, per variare la pressione di marcia non à ̈ più necessario operare meccanicamente sul precarico dei mezzi di spinta, ma à ̈ sufficiente variare il valore della pressione di set, ad esempio operando su un apposito pulsante posto esternamente all’apparato stesso, senza dovere accedere alla zona in cui sono alloggiati i componenti in tensione.

Il dispositivo in oggetto risulta inoltre semplice e veloce da assemblare, ad esempio per una eventuale operazione di controllo o manutenzione dei componenti elettrici o elettronici. Infatti, per il effettuare il montaggio dei componenti elettrici ed elettronici à ̈ sufficiente posizionare l’organo 15 nell’alloggiamento conformato dai mezzi di chiusura interni 32, e successivamente bloccarlo in sede mediante i mezzi di chiusura esterni 31 (si veda fig. 1). Ciò consente altresì di raggruppare vantaggiosamente tutti i componenti elettrici ed elettronici dell’apparato su un unico lato del corpo 2, a vantaggio della semplicità di assemblaggio.

Il dispositivo in oggetto raggiunge inoltre lo scopo di permettere l’ottimale installazione dell’apparato, grazie alla possibilità di utilizzare una uscita allineata oppure perpendicolare all’asse valvola, sfruttando il bocchello 30.

Il dispositivo, in una differente forma realizzativa non illustrata negli uniti disegni, consente altresì una economica e compatta installazione di un vaso di espansione, utilizzando il bocchello 30.

Il dispositivo descritto a titolo esemplificativo à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti a seconda delle diverse esigenze.

Nella pratica attuazione dell’invenzione, i materiali impiegati, nonché la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno alcun valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d’esempio da tali segni di riferimento.

Claims (9)

1. Rivendicazioni 1) Dispositivo di controllo per elettropompe comprendente un corpo (2) definente un condotto (10) in cui fluisce un liquido inviato da un organo di pompaggio; una membrana (11) posta internamente al detto condotto (10); mezzi di spinta (13) agenti sulla detta membrana (11) in contrasto alla pressione esercitata dal liquido alimentato; un organo mobile (14) solidale alla detta membrana (11); un organo fisso di rilevazione (15), solidale al detto corpo (2) e atto a rilevare la posizione del detto organo mobile (14) e a inviare segnali di arresto o di funzionamento all’organo di pompaggio in funzione della posizione dell’organo mobile (14), caratterizzato dal fatto che detta membrana (11) à ̈ posizionata in maniera tale da occludere una camera (12) adiacente al detto condotto (10), in cui sono alloggiati detti mezzi di spinta (13) e detto organo mobile (14), detta camera (12) conformando una cavità cieca ricavata integralmente nel detto corpo (2) definente la superficie di detto condotto (10); e dal fatto che detto organo fisso di rilevazione (15) à ̈ alloggiato esternamente alla detta camera (12) per garantire l'isolamento permanente dello stesso organo fisso di rilevazione (15) dal liquido alimentato.
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta camera (12) à ̈ ricavata lateralmente e si estende in una direzione sostanzialmente radiale rispetto all’asse longitudinale del detto condotto (10).
3. 3) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto organo mobile (14) comprende mezzi di tipo magnetico.
4. 4) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1, 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di spinta (13) comprendono una molla a compressione.
5. 5) Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta membrana (11) Ã ̈ del tipo elastomerico a rotolamento.
6. 6) Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che comprende uno stelo (20) innestato nella detta cavità (12), solidale al detto organo mobile (14), dotato di una porzione di estremità (21) su cui à ̈ applicata la detta membrana (11), detta membrana (11) avvolgendo la detta estremità (21) in maniera da conformare un incavo anulare (22) atto a essere impegnato da un mezzo di chiusura (23) dotato di un bordo anulare (24) atto a essere accoppiato al detto incavo (22) mantenendo in sede il bordo di estremità della detta membrana (11) contro uno spallamento (25) ricavato perifericamente alla cavità (12).
7. 7) Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto mezzo di chiusura (23) Ã ̈ dotato di almeno un foro passante (26) atto a mantenere la detta membrana (11) in comunicazione con il detto condotto (10) in cui fluisce il liquido.
8. 8) Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la deformabilità della detta membrana (11) consente un movimento di traslazione del detto organo mobile (14) in direzione ortogonale al piano di giacitura della detta membrana (11), detto movimento essendo di ampiezza sufficiente a generare un segnale proporzionale continuo variabile fra un valore minimo e un valore massimo, rilevabile dal detto organo fisso (15).
9. 9) Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto organo fisso (15) Ã ̈ atto a essere interposto, in uso, fra mezzi di chiusura esterni (31) e mezzi di chiusura interni (32), in maniera tale da essere bloccato in sede e opportunamente isolato e protetto dagli elementi esterni.