ITGE20100029A1 - " boiler per erogatori d'acqua " - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: “Boiler per erogatori d'acqua”,

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un boiler per erogatori d'acqua.

Come è noto esistono degli erogatori d'acqua installabili in abitazioni, aziende o simili e collegabili alla normale rete idrica per fornire acqua liscia o gassata, fredda o calda. Tali erogatori d'acqua possono essere collocati su un piano d'appoggio, in tal caso vengono comunemente chiamati erogatori "soprabanco", oppure essere posizionati sotto ad un lavello e collegati ad un rubinetto di erogazione finale dell'acqua, in tal caso vengono chiamati erogatori "sottolavello".

Per ottenere acqua calda da tali erogatori spesso vengono utilizzati dei boiler chiusi o in pressione, dotati di una valvola o di un'elettrovalvola che apre e chiude il condotto di erogazione come avviene ad esempio negli scaldabagni ad accumulo elettrici, nei quali viene utilizzato un vano di espansione per compensare la dilatazione dell'acqua durante il riscaldamento della stessa. Gli scaldabagno ad accumulo elettrici consentono, date le loro dimensioni, di avere un volume di espansione notevole all'interno di essi e comprendono una valvola di sicurezza che permette di scaricare l'eventuale sovrapressione, nel caso di saturazione del vano di espansione o nel caso di malfunzionamento degli organi di regolazione.

Per ovviare all'utilizzo del vano di espansione in alcuni boiler chiusi viene utilizzata una sola valvola o elettrovalvola posta all'ingresso del boiler, mentre in altri boiler, dove è presente una valvola o elettrovalvola sul condotto di uscita, viene utilizzata una valvola di sicurezza che scarica la sovrapressione che si genera per effetto del riscaldamento della massa d'acqua.

Tali boiler chiusi presentano diversi problemi. Dal punto di vista costruttivo essi si rivelano piuttosto complessi, dal momento che devono essere provvisti di un dispositivo che consenta loro di scaricare o accumulare la pressione che si forma al loro interno per effetto della dilatazione termica dell'acqua. I boiler chiusi che hanno una sola valvola all'ingresso e non sul condotto di erogazione finale manifestano il problema del continuo gocciolamento di acqua calda dal punto di erogazione per effetto della dilatazione termica della stessa, dal momento che in questo caso non è previsto il vano di espansione ed il sistema lavora con il boiler saturo. Nei boiler dotati di valvole o elettrovalvole poste sul condotto di uscita, uno dei problemi principali è che tali valvole o elettrovalvole sono soggette a malfunzionamento o fenomeni di occlusione a causa della formazione di calcare. L'aumento della pressione interna in tali boiler inoltre può costituire un pericolo soprattutto nel caso di malfunzionamento degli organi di sicurezza e di controllo dei quali tali boiler sono provvisti.

Per gli erogatori d'acqua, in alcuni casi, vengono utilizzati anche boiler aperti, che generalmente comprendono un dispositivo di riempimento dell'acqua gestito da un galleggiante o da sonde che agiscono su un'elettrovalvola di riempimento ed un sistema di erogazione finale che utilizza una pompa esterna o ad immersione che viene azionata elettricamente su richiesta di erogazione di acqua calda.

Uno dei problemi di tali boiler aperti è che i dispositivi di erogazione, quali le pompe esterne o ad immersione, sono spesso soggette a cali di efficienza o addirittura a fenomeni di bloccaggio a causa della formazione di calcare, dovuta soprattutto al contatto dell'acqua calda con le parti in movimento di tali pompe.

Lo scopo della presente invenzione è pertanto la realizzazione di un boiler per erogatori d'acqua che superi i problemi dei boiler, chiusi o aperti, noti nel settore e citati precedentemente ed in particolare risolva i problemi derivanti dalla formazione di depositi calcarei sulle parti in movimento delle pompe o delle valvole di erogazione, i problemi di post gocciolamento dal punto di erogazione finale ed i problemi derivanti dagli aumenti di pressione nei boiler chiusi.

Tale scopo viene raggiunto dalla presente invenzione mediante un boiler per erogatori d'acqua, comprendente: un corpo scatolare chiuso nel quale sono ricavati un primo vano ed un secondo vano comunicanti tra loro mediante almeno un opportuno passaggio e contententi, in una situazione di stand-by, una certa quantità d'acqua sovrastasta da un certo volume d'aria; dei mezzi di riscaldamento dell'acqua contenuta nel corpo scatolare; almeno un primo condotto di erogazione finale di acqua calda comunicante con tale secondo vano; almeno un secondo condotto comunicante a valle con tale primo vano e, a monte, con dei mezzi di alimentazione di aria compressa; dei mezzi di controllo del livello dell'acqua nel corpo scatolare; ed almeno un terzo condotto di invio di acqua, prelevata da un'opportuna fonte esterna al boiler, in tale corpo scatolare; in una fase di riscaldamento dell'acqua contenuta nel corpo scatolare, l'aria in eccesso è scaricata da tale corpo mediante tali condotti e, in una fase di erogazione di acqua calda, tali mezzi di alimentazione sono atti a introdurre, attraverso tale secondo condotto, dell'aria compressa in tale corpo scatolare in modo che almeno parte dell'acqua contenuta nel primo vano venga trasferita, attraverso tale passaggio, nel secondo vano, nel quale l'acqua sale fino al condotto di erogazione ed esce riscaldata da quest'ultimo; tale terzo condotto è atto ad alimentare un'opportuna quantità d'acqua in tale corpo scatolare in modo da consentire un'erogazione continua di acqua calda da tale condotto di erogazione.

Vantaggiosamente il presente boiler è un sistema chiuso che può essere utilizzato in modo efficiente e sicuro negli erogatori d'acqua, dal momento che viene evitato l'accumulo di pressione, derivante dalla dilatazione termica dell'acqua, all'interno dello stesso. Il livello dell'acqua viene fatto innalzare all'interno del boiler senza provocare gocciolamenti dal condotto di erogazione finale. Su tale condotto di uscita dell'acqua calda non sono previsti organi di controllo dell'erogazione, che nei boiler noti possono intasarsi a causa del calcare. Inoltre il presente boiler prevede, vantaggiosamente, il rientro nel boiler dell'acqua calda rimasta nel condotto di erogazione finale quando è terminata la richiesta di erogazione, in modo che ad ogni richiesta successiva l'acqua sia immediatamente calda.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione verranno meglio compresi nel corso della seguente descrizione, considerata a titolo esemplificativo e non limitativo e riferita ai disegni allegati, nei quali:

- la fig. 1 illustra una vista schematica in elevazione laterale di un boiler per erogazione d'acqua secondo la presente invenzione in una situazione di stand-by; e

- la fig. 2 illustra una vista schematica in elevazione laterale del presente boiler in una situazione di erogazione di acqua calda.

Con riferimento a tali disegni allegati e con particolare riferimento alla fig. 1 degli stessi, con 1 è indicato il corpo scatolare chiuso del presente boiler. All'interno di tale corpo scatolare 1 è posizionata una paratia sostanzialmente verticale 2 che divide tale corpo in due vani 101 e 201 comunicanti fra loro in prossimità della parete 401 di fondo del corpo 1 , mediante un passaggio 301 di dimensioni adeguate. In ciascuno dei due vani del corpo scatolare 1 del boiler è contenuta una certa quantità d'acqua W, che arriva fino ad un certo livello di tale corpo 1 , in modo da lasciare superiormente a tale livello dell'acqua in ciascun vano 101 e 201 un certo volume d'aria A. Preferibilmente il volume complessivo del primo vano 101 è minore del volume complessivo del secondo vano 201. L'acqua all'interno del corpo scatolare 1 del boiler viene riscaldata mediante opportuni mezzi, ad esempio una resistenza elettrica 4, in questo caso posta in basso nel vano 201. Sopra a tale resistenza elettrica 4 è posizionato un deflettore 5. All'interno di tale corpo scatolare 1 sono previsti degli organi di controllo e regolazione della temperatura dell'acqua, ad esempio un termostato 6, a contatto con l'acqua W contenuta nel secondo vano 201. Sulla parete superiore 501 del corpo scatolare 1 ed in corrispondenza di tale secondo vano 201 è posizionato un condotto aperto 7 che mette in comunicazione tale vano 201 con l'ambiente esterno ed avente una doppia funzione: consentire l'erogazione finale dell'acqua dal corpo scatolare 1 del boiler e consentire l'eventuale sfiato dell'aria A contenuta nel vano 201 sopra al livello dell'acqua W. Come si può osservare, vantaggiosamente, tale condotto 7 di erogazione può funzionare quindi come elemento di sfiato di sicurezza ed inoltre è privo di valvole di intercettazione. Sulla parte alta del vano 201 del corpo scatolare 1 , in questo caso in corrispondenza della parete superiore 501 di tale corpo 1 , può essere anche posizionato un ulteriore elemento di sfiato di sicurezza, ad esempio una valvola 8. All'interno del vano 101 del corpo scatolare è introdotta, a partire dalla parete superiore 501 del corpo scatolare 1 , una sonda 9 di controllo del livello dell'acqua all'interno di detto vano 101 , la quale avrà un'estensione adeguata e tale da rilevare quando l'acqua in tale vano 101 scende sotto ad un certo livello prestabilito. La parte superiore del vano 101 , nella quale è ricavato il volume d'aria A, è in comunicazione, con un condotto 10 di alimentazione di aria compressa. Tale aria compressa viene fornita da opportuni mezzi di alimentazione, ad esempio un compressore 1 1 posto a monte di detto condotto 10. A valle di tale compressore 1 1 sono previste in sequenza una valvola 12 di non ritorno ed una valvola o elettrovalvola 13 a tre vie comprendente dei mezzi elastici 1 13 associati ad una testa 213 che apre o chiude il passaggio dell'aria ad un condotto 14 di scarico e al condotto 10 di alimentazione del corpo scatolare 1 del boiler. Quando la testa 213 è abbassata come in figura 1 , cioè nella situazione di stand-by del boiler, la molla 1 13 è a riposo e la valvola 13 mette in comunicazione il condotto 10 con il condotto di scarico 14, mentre, quando la testa 213 è in posizione sollevata e la molla 1 13 è compressa, come in figura 2, la valvola 13 mette in comunicazione detto condotto 10 con il compressore 1 1 di rifornimento di aria compressa. A monte del compressore 1 1 , cioè in corrispondenza del relativo condotto di aspirazione dell'aria, è prevista un'ulteriore valvola 15 di non ritorno. Nella parete laterale 601 del corpo scatolare 1 di delimitazione del vano 101 è posizionato un condotto 16 di alimentazione di acqua in tale vano 101. Tale condotto 16 è posizionato preferibilmente in prossimità della parete 401 di fondo del corpo scatolare 1 ed è collegato a monte con una valvola 17 di non ritorno e con un'elettrovalvola 18 di carico dell'acqua nel boiler. Tale condotto 16 viene collegato, a monte dell'elettrovalvola 18, ad una fonte di rifornimento di acqua, non illustrata, che può essere la normale rete idrica.

Il funzionamento del presente boiler apparirà chiaro dalla seguente descrizione, nella quale si fa riferimento ad entrambe le figure 1 e 2 dei disegni allegati. In condizione di stand-by la sonda 9 controlla il livello dell'acqua W all'interno del corpo scatolare 1 del boiler in modo da evitare la saturazione di acqua nei vani 101 e 201 e mantiene nella parte superiore un volume adeguato di aria A, idoneo a compensare la dilatazione termica dell'acqua durante il riscaldamento effettuato dalla resistenza elettrica 4 e a garantire un certo spazio per l'acqua che rientrerà dal condotto 7 di erogazione finale dopo che l'erogazione sarà terminata. La valvola 13 a tre vie, come detto, in condizione di stand-by, mette in comunicazione il condotto 10 con il condotto 14 di scarico dell'aria. Durante la fase di riscaldamento dell'acqua, l'aumento di volume dell'acqua W sottrae spazio al volume d'aria A presente nella parte superiore di entrambi i vani 101 e 201 del boiler. L'aria in eccesso viene scaricata dal primo vano 101 all'esterno attraverso il condotto 14 di scarico della valvola 13 a tre vie, mentre dal secondo vano 201 viene scaricata attraverso il condotto 7 di erogazione finale. Tale doppio scarico dell'aria A in eccesso dai vani 101 e 201 consente così di compensare la dilatazione termica dell'acqua W dovuta al suo riscaldamento. Tale situazione di scarico dell'aria è schematizzata in fig. 1 attraverso le frecce direzionali illustrate. Al momento di richiesta di erogazione di acqua calda da parte dell'utente dell'erogatore d'acqua nel quale è installato il presente boiler, l'elettrovalvola 13, attraverso il sollevamento della relativa testa 213, chiude il condotto 14 di scarico dell'aria e apre il passaggio per l'alimentazione di aria dal compressore 1 1. In contemporanea a tale apertura effettuata dall'elettrovalvola 13 il compressore 1 1 viene avviato e viene introdotta aria compressa all'interno della parte superiore del primo vano 101 del corpo scatolare 1 , come indicato dalle frecce direzionali di figura 2. L'aumento di pressione dell'aria in tale primo vano 101 provoca il trasferimento di parte dell'acqua W contenuta in esso nel secondo vano 201 , attraverso il passaggio 301. Il livello d'acqua nel secondo vano 201 necessariamente aumenta, costringendo l'aria A presente sopra al livello dell'acqua del secondo vano 201 a uscire dal condotto 7 di erogazione finale, che è sempre aperto. Terminato lo scarico dell'aria dal secondo vano 201 , comincerà ad uscire acqua calda da tale condotto 7 di erogazione finale. La diminuzione del livello dell'acqua nel primo vano 101 viene rilevata dalla sonda 9, la quale comanda l'arresto del compressore 1 1 e contemporaneamente l'apertura della valvola 18 di alimentazione di acqua al vano 101 attraverso il condotto 16.

Tale ingresso di acqua, prelevata da una normale rete idrica e inviata dal condotto 16 nel primo vano 101 , determina una continua fuoriuscita di acqua dal condotto 7 di erogazione finale del secondo vano 201 , dal momento che l'acqua che entra nel primo vano 101 spinge fuori dal condotto 7 l'acqua calda dal secondo vano 201. Durante questa fase di alimentazione dell'acqua l'elettrovalvola 13 a tre vie continua a mantenere chiuso il condotto 14 di scarico dell'aria, in modo da mantenere sempre il cuscino d'aria precedentemente formato nel primo vano 101 mediante l'invio di aria compressa dal compressore 1 1. L'eventuale perdita di pressione in tale cuscino del primo vano 101 durante l'erogazione di acqua calda dal condotto 7 viene controllata dalla sonda 9, infatti, se in tale primo vano 101 il cuscino d'aria dovesse ridursi e il livello di acqua dovesse aumentare, tale sonda 9 comanderebbe la temporanea chiusura dell'elettrovalvola 18 di alimentazione dell'acqua e l'azionamento del compressore 1 1 per ripristinare il livello dell'acqua e quindi il volume del cuscino d'aria a valori prestabiliti. Durante tale fase di ripristino delle condizioni ottimali di erogazione, al termine della quale l'acqua viene normalmente alimentata dal condotto 16 come visto precedentemente, l'erogazione di acqua calda dal condotto finale 7 non subisce interruzioni grazie al fatto che il flusso di acqua viene garantito dal parziale svuotamento del primo vano 101 e dal passaggio dell'acqua nel secondo vano 201 e quindi a detto condotto 7. Interrompendo la richiesta di acqua calda all'erogatore, l'elettrovalvola 18 di carico dell'acqua nel corpo scatolare 1 viene automaticamente chiusa e l'elettrovalvola 13 a tre vie passa dalla condizione di figura 2 alla condizione di figura 1 , per cui la testa 213 risulta nuovamente abbassata e il condotto 10 è in comunicazione con il condotto 14 di scarico dell'aria. L'aria viene trasferita dal primo vano 101 verso il condotto 14 di scarico, determinando la depressurizzazione del cuscino d'aria che si era formato in tale vano 101. Il peso della colonna d'acqua W presente nel condotto 7 di erogazione, non essendo più bilanciato dalla contropressione del cuscino d'aria del primo vano 101 , permette il deflusso dell'acqua da tale condotto 7 nel secondo vano 201 e quindi nel primo vano 101 attraverso il passaggio 301. L'aria in eccesso fuoriesce dal condotto 10 e quindi dal condotto 14 di scarico ed il boiler torna in situazione di stand-by, come illustrato in fig.

1. Durante questa fase di ripristino del livello d'acqua W nei due vani 101 e 201 , nel secondo vano 201 , nel quale il livello d'acqua si abbassa, viene generato un risucchio d'aria dal condotto 7 che sostanzialmente determina la formazione del volume d'aria A originale in tale vano 201. Il presente boiler è pertanto pronto per una successiva fase di riscaldamento, in quanto il livello d'acqua nei vani 101 e 201 è stato ripristinato e in ciascuno di tali vani è nuovamente presente, sopra al livello dell'acqua, un volume d'aria A atto a compensare la dilatazione dell'acqua che avverrà in seguito a tale successiva fase di riscaldamento. La valvola 8 di sicurezza, che eventualmente potrebbe essere sostituita da un pressostato, ha lo scopo di garantire che la pressione all'interno del boiler rimanga sempre entro i limiti di sicurezza nel caso, accidentalmente o volontariamente, tale condotto 7 di erogazione venga chiuso in fase di erogazione dell'acqua calda.

In alternativa a quanto illustrato, il corpo scatolare 1 del boiler potrebbe essere provvisto internamente di una campana immersa nel volume d'acqua W e separata dalla parete 401 di fondo di tale corpo scatolare mediante un opportuno passaggio: in questo caso il volume interno a tale campana costituirebbe il primo vano, mentre il volume definito tra la superficie esterna della campana e le pareti del corpo scatolare 1 costituirebbe il secondo vano.

L'elettrovalvola 13 a tre vie potrebbe essere sostituita da un foro calibrato che scarichi parte dell'aria compressa generata dal compressore 1 1 , in questo caso il presente boiler avrà maggiori interruzioni e riprese di alimentazione di acqua attraverso l'elettrovalvola 18, come descritto nella fase di ripristino riportata precedentemente.

La sonda 9 di livello inoltre, in alternativa a quanto descritto, potrebbe essere sostituita da un qualsiasi elemento di rilievo del livello d'acqua all'interno di un recipiente, ad esempio un interruttore a galleggiante.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Boiler per erogatori d'acqua, caratterizzato dal fatto che comprende: un corpo scatolare chiuso (1 ) nel quale sono ricavati un primo vano (101 ) ed un secondo vano (201 ) comunicanti tra loro mediante almeno un opportuno passaggio (301 ) e contententi, in una situazione di stand-by, una certa quantità d'acqua (W) sovrastasta da un certo volume d'aria (A); dei mezzi (4) di riscaldamento dell'acqua contenuta nel corpo scatolare (1 ); almeno un primo condotto (7) di erogazione finale di acqua calda comunicante con detto secondo vano (201 ); almeno un secondo condotto (10) comunicante a valle con detto primo vano ( 101) e, a monte, con dei mezzi (13, 1 1) di alimentazione di aria compressa; dei mezzi (9) di controllo del livello dell'acqua nel corpo scatolare (1 ); ed almeno un terzo condotto (16) di invio di acqua, prelevata da un'opportuna fonte esterna al boiler, in detto corpo scatolare (1 ); essendo, in una fase di riscaldamento dell'acqua (W) contenuta nel corpo scatolare (1), l'aria (A) in eccesso scaricata da detto corpo ( 1 ) mediante detti condotti (7, 10) e, in una fase di erogazione di acqua calda, detti mezzi (1 1 , 13) di alimentazione atti a introdurre, attraverso detto secondo condotto (10), dell'aria compressa in detto corpo scatolare ( 1 ) in modo che almeno parte dell'acqua (W) contenuta nel primo vano (101 ) venga trasferita, attraverso detto passaggio (301 ), nel secondo vano (201), nel quale l'acqua sale fino al condotto (7) di erogazione ed esce riscaldata da quest'ultimo, ed essendo detto terzo condotto (16) atto ad alimentare un'opportuna quantità d'acqua in detto corpo scatolare (1 ) in modo da consentire un'erogazione continua di acqua calda da detto condotto (7) di erogazione.
2. 2. Boiler secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto primo condotto (7) di erogazione è aperto e mette in comunicazione, in condizione di stand-by, il volume d'aria (A) sovrastante detto secondo vano (201 ) con l'ambiente esterno.
3. 3. Boiler secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto condotto (7) di erogazione finale è posizionato sulla parete superiore (501 ) del corpo scatolare (1 )·
4. 4. Boiler secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto condotto (10) di alimentazione di aria compressa è in comunicazione con il volume d'aria (A) sovrastante il livello d'acqua in detto primo vano (101).
5. 5. Boiler secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto condotto (10) di alimentazione di aria compressa è posizionato sulla parete superiore (501 ) di detto corpo scatolare (1 ).
6. 6. Boiler secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto corpo scatolare ( 1 ) comprende internamente una paratia (2) mediante la quale vengono ricavati detti primo vano (101 ) e secondo vano (201 ), essendo detto passaggio (301 ) di comunicazione dei vani (101 , 201 ) ricavato in prossimità della parete (401 ) di fondo del corpo scatolare.
7. 7. Boiler secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che il volume complessivo di detto primo vano (101 ) è inferiore al volume complessivo di detto secondo vano (201 ).
8. 8. Boiler secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo del livello dell'acqua comprendono una sonda (9) di livello introdotta ad una certa profondità in detto primo vano (101 ).
9. 9. Boiler secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che sulla parte alta di detto secondo vano (201 ) sono alloggiati ulteriori mezzi (8) di sfiato dell'aria.
10. 10. Boiler secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che comprende dei mezzi (13) di controllo dell'erogazione dell'aria compressa collegati a monte con una fonte (1 1 ) di alimentazione di aria compressa e a valle con detto condotto (10) di alimentazione di aria compressa al primo vano (101 ) e con un condotto (14) di scarico dell'aria.
11. 11. Boiler secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo comprendono una elettrovalvola (13) a tre vie collegata a monte con detta fonte (1 1 ) di alimentazione di aria compressa e comprendente un elemento mobile (213) provvisto di opportuni mezzi elastici (1 13) di richiamo e atto a mettere in comunicazione detto condotto (10) di alimentazione di aria compressa al corpo scatolare (1 ) con detto condotto (14) di scarico dell'aria o con detta fonte (1 1 ) di alimentazione di aria compressa.
12. 12. Boiler secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto condotto (16) di alimentazione di acqua è in comunicazione con detto primo vano (101 ) ed è posizionato in prossimità della parete (401 ) di fondo del corpo scatolare.