ITMI941747A1

ITMI941747A1 - VALVE UNIT FOR GAS BOILERS

Info

Publication number: ITMI941747A1
Application number: IT001747A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Scanferla
Original assignee: Integra Srl
Priority date: 1994-08-17
Filing date: 1994-08-17
Publication date: 1996-02-17
Also published as: EP0697563A1; IT1274622B; ITMI941747A0

Description

TITOLO: "Gruppo valvolare per caldaie a gas" TITLE: "Valve group for gas boilers"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un gruppo valvolare per caldaie a gas del tipo comprendente: The present invention relates to a valve assembly for gas boilers of the type comprising:

- un corpo valvola in cui è definito un percorso di gas esteso tra una apertura di ingresso gas ed una apertura di uscita gas verso un bruciatore; - a valve body in which an extended gas path is defined between a gas inlet opening and a gas outlet opening towards a burner;

- una prima sede di valvola formata in detto corpo in detto percorso di gas; - a first valve seat formed in said body in said gas path;

- un primo otturatore cooperante con detta prima sede di valvola nella quale è registrabilmente posizionato - in contrasto a rispettivi mezzi molleggiati - da mezzi a membrana, pilotati in funzione della portata di aria alimentata al bruciatore, ed asserviti ad un dispositivo limitatore della portata del gas in uscita da detto corpo valvola includente: un passaggio di by-pass del gas per detta prima sede di valvola, una seconda sede di valvola formata in detto passaggio di by-pass ed un secondo otturatore cooperante con detta seconda sede di valvola. - a first shutter cooperating with said first valve seat in which it is adjustably positioned - in contrast to respective sprung means - by membrane means, piloted according to the flow of air fed to the burner, and enslaved to a device for limiting the flow of gas at the outlet of said valve body including: a gas by-pass passage for said first valve seat, a second valve seat formed in said by-pass passage and a second shutter cooperating with said second valve seat.

Più in particolare, il gruppo valvolare dell'invenzione trova una preferita, sebbene non esclusiva, applicazione nelle caldaie a gas del tipo cosiddetto combinato equipaggiate con un bruciatore cosiddetto "aerato". More particularly, the valve unit of the invention finds a preferred, although not exclusive, application in gas boilers of the so-called combined type equipped with a so-called "aerated" burner.

Nel seguito della descrizione e nelle successive rivendicazioni, con il termine di: caldaia del tipo cosiddetto combinato, si intende indicare una caldaia in grado di erogare sia acqua calda per il riscaldamento ambienti o acqua primaria, sia acqua calda per uso sanitario. In the following description and in the subsequent claims, with the term: boiler of the so-called combined type, it is intended to indicate a boiler capable of delivering both hot water for space heating or primary water, and hot water for sanitary use.

Con il termine di: bruciatore "aerato", si intende invece indicare un bruciatore in cui l'aria di combustione viene in parte premiscelata con il gas combustibile a valle degli ugelli di alimentazione del gas al bruciatore (aria primaria) ed in parte alimentata a valle di quest'ultimo per il completamento della combustione (aria secondaria). The term: "aerated" burner, on the other hand, means a burner in which the combustion air is partly premixed with the combustible gas downstream of the gas supply nozzles to the burner (primary air) and partly fed to downstream of the latter for the completion of combustion (secondary air).

Nel campo delle apparecchiature di riscaldamento per uso civile, ed in particolare nel campo delle caldaie a gas, è ben nota la necessità di avere una regolazione della loro potenza termica sempre più flessibile ed in un ampio campo di valori. In the field of heating equipment for civil use, and in particular in the field of gas boilers, the need to have an increasingly flexible regulation of their thermal power and in a wide range of values is well known.

E<1 >altrettanto noto che per soddisfare a questa necessità il problema principale da risolvere è quello di garantire che il bruciatore venga sempre alimentato da miscele aria/gas nelle giuste proporzioni indipendentemente dalla potenza termica richiesta. Ciò allo scopo di assicurare da un lato un funzionamento corretto del bruciatore con una fiamma stabile ed igienica e, dall'altro lato, evitare che l'eccesso d'aria inviata al bruciatore superi i limiti di progetto. It is also known that to satisfy this need the main problem to be solved is to ensure that the burner is always fed by air / gas mixtures in the right proportions regardless of the thermal power required. This is to ensure on the one hand correct operation of the burner with a stable and hygienic flame and, on the other hand, to prevent the excess air sent to the burner from exceeding the design limits.

In tal caso, infatti, il rendimento della caldaia decade in modo rapido e rilevante. In this case, in fact, the boiler efficiency decays quickly and significantly.

Allo scopo di soddisfare la suddetta necessità di regolazione e corretta alimentazione del bruciatore, sono da tempo in uso nel settore gruppi valvolari del tipo cosiddetto aria/gas, i quali regolano la portata di gas in funzione della portata di aria alimentata al bruciatore e, quindi, in funzione della potenza termica richiesta. In order to satisfy the aforementioned need for adjustment and correct supply of the burner, valve units of the so-called air / gas type have been used for some time in the sector, which regulate the gas flow rate according to the flow of air fed to the burner and, therefore, , depending on the required heat output.

Nei gruppi valvolari di questo tipo, la portata di gas alimentata al bruciatore viene regolata tra un valore minimo ed uno massimo parzializzando un percorso di alimentazione del gas, definito nel corpo valvola ed alimentato dalla rete esterna di distribuzione. In valve units of this type, the gas flow rate supplied to the burner is regulated between a minimum and a maximum value by choking a gas supply path, defined in the valve body and fed by the external distribution network.

Più in particolare, la suddetta regolazione viene effettuata, a partire dal valore massimo di portata, per mezzo di un otturatore pilotato, in funzione della portata di aria alimentata al bruciatore, da mezzi a membrana comandati da un complesso sistema di amplificazione meccanico a leverismi. More specifically, the aforesaid adjustment is carried out, starting from the maximum flow rate value, by means of a shutter piloted, as a function of the flow rate of air fed to the burner, by membrane means controlled by a complex mechanical amplification system with levers.

Allo scopo di mantenere la potenza della caldaia entro i valori massimi di progetto, i suddetti mezzi a membrana sono inoltre asserviti ad un dispositivo limitatore della portata di gas che, quando necessario, pilota l'otturatore di parzializzazione del percorso di alimentazione cosi da limitare la portata del gas in uscita al di sotto di un valore massimo prestabilito. In order to keep the power of the boiler within the maximum design values, the aforementioned membrane means are also enslaved to a gas flow limiter device which, when necessary, drives the throttling shutter of the supply path so as to limit the output gas flow rate below a predetermined maximum value.

Sebbene sostanzialmente rispondenti allo scopo, i gruppi valvolari aria/gas di tipo noto presentano però il riconosciuto inconveniente di non essere in grado di regolare con continuità la potenza termica del bruciatore nell'intero campo di variazione di essa. I limiti di sensibilità dei mezzi a membrana preposti a parzializzare il percorso del gas combustibile, infatti, non consentono di ridurre la portata del gas in uscita dal gruppo valvolare al di sotto di un valore minimo di soglia, pena una erogazione estremamente irregolare di gas con una conseguente instabilità dell'intero sistema di regolazione della caldaia. Although substantially corresponding to the purpose, the known type of air / gas valve assemblies have the recognized drawback of not being able to continuously regulate the thermal power of the burner in the entire range of variation thereof. The sensitivity limits of the membrane means used to partialize the path of the combustible gas, in fact, do not allow to reduce the flow rate of the gas leaving the valve unit below a minimum threshold value, under penalty of an extremely irregular supply of gas with a consequent instability of the entire boiler regulation system.

Ne consegue che il massimo rapporto tra la potenza termica massima e minima del bruciatore, o rapporto di modulazione, raggiungibile dai gruppi valvolari aria/gas di tipo convenzionale non supera il valore di 3,5 - 3/1. It follows that the maximum ratio between the maximum and minimum heat output of the burner, or modulation ratio, which can be reached by the conventional air / gas valve units does not exceed the value of 3.5 - 3/1.

Quest'ultimo, però, è abbondantemente al di sotto del rapporto di modulazione richiesto dalla quasi totalità delle caldaie oggi in uso ed oscillante neH'intomo di 6,5 - 7/1. The latter, however, is well below the modulation ratio required by almost all the boilers in use today and oscillating in the range of 6.5 - 7/1.

La mancata possibilità di regolare con continuità la portata di gas si traduce a sua volta in un funzionamento di tipo acceso/spento (on/o£f) del gruppo valvolare e del bruciatore, con l'insorgere degli ulteriori indesiderati inconvenienti di una erogazione di acqua calda sanitaria a temperatura oscillante ("pendolazione"), di una elevata rumorosità della caldaia e di una significativa emissione di gas incombusti ad ogni ciclo di accensione e spegnimento del bruciatore. Failure to continuously adjust the gas flow rate in turn translates into on / off operation (on / o £ f) of the valve unit and burner, with the occurrence of further unwanted problems of a supply of domestic hot water at fluctuating temperature ("oscillation"), a high noise level of the boiler and a significant emission of unburned gases at each ignition and shutdown cycle of the burner.

L'insorgenza di fenomeni di isteresi della membrana e la presenza di inevitabili attriti nei leverismi del sistema meccanico di amplificazione, poi, introducono un errore di regolazione sulla portata del gas alimentato al bruciatore che peggiora progressivamente nel tempo la capacità di modulazione del gruppo valvolare e, con essa, le prestazioni della caldaia. The onset of hysteresis phenomena of the membrane and the presence of inevitable friction in the leverage of the mechanical amplification system, then, introduce an adjustment error on the flow rate of the gas supplied to the burner which progressively worsens over time the modulation capacity of the valve unit and , with it, the performance of the boiler.

11 problema tecnico alla base della presente invenzione è pertanto quello di mettere a disposizione un gruppo valvolare per caldaie a gas che consenta di regolare con continuità la potenza termica del bruciatore nell'intero campo di variazione di essa, superando nel contempo gli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata. The technical problem underlying the present invention is therefore that of providing a valve unit for gas boilers which allows to continuously adjust the thermal power of the burner in the entire range of variation thereof, while overcoming the drawbacks mentioned with reference to to the aforementioned prior art.

Questo problema è risolto secondo l'invenzione da un gruppo valvolare del tipo più sopra citato, il quale si caratterizza per il fatto di comprendere ulteriormente, in detto dispositivo limitatore, mezzi per il posizionamento registrabile di detto secondo otturatore in detta seconda sede di valvola, detti mezzi essendo pilotati in funzione della potenza termica richiesta al bruciatore per posizionare registrabilmente detto primo otturatore nella prima sede di valvola mediante detti mezzi a membrana. This problem is solved according to the invention by a valve assembly of the type mentioned above, which is characterized in that it further comprises, in said limiting device, means for the adjustable positioning of said second shutter in said second valve seat, said means being piloted as a function of the thermal power required by the burner to adjustably position said first shutter in the first valve seat by means of said membrane means.

In accordo con l'invenzione, l'otturatore delegato a parzializzare il percorso del gas combustibile e, con esso, regolare la portata di gas in uscita dal gruppo valvolare viene comandato in un primo campo di modulazione da un dispositivo pneumatico di regolazione sensibile alle variazioni della portata di aria inviata al bruciatore e, in un secondo campo di modulazione, da un dispositivo limitatore/regolatore a solenoide pilotato da un segnale elettrico proporzionale alla potenza termica richiesta al bruciatore. Vantaggiosamente, il dispositivo limitatore/regolatore a solenoide può modulare la portata di gas (potenza termica) sia simultaneamente al dispositivo di regolazione pneumatico, sia al di fuori dei limiti di sensibilità di esso. In accordance with the invention, the shutter delegated to partialize the path of the combustible gas and, with it, to regulate the flow of gas leaving the valve unit is controlled in a first modulation field by a pneumatic regulation device sensitive to variations. of the air flow sent to the burner and, in a second modulation field, by a limiter / solenoid regulator device piloted by an electric signal proportional to the thermal power required by the burner. Advantageously, the solenoid limiter / regulator device can modulate the gas flow rate (thermal power) both simultaneously with the pneumatic regulation device and outside its sensitivity limits.

In tal modo, è possibile ridurre con continuità la portata di gas alimentata al bruciatore fino ai minimi valori compatibili con un funzionamento stabile del bruciatore, spaziando nell'intero campo di modulazione richiesto dalle caldaie oggi in commercio (7/1). In this way, it is possible to continuously reduce the gas flow rate supplied to the burner to the minimum values compatible with stable operation of the burner, ranging over the entire modulation range required by the boilers on the market today (7/1).

I suddetti vantaggi, inoltre, sono agevolmente raggiungibili apportando minime modifiche al dispositivo limitatore di portata già esistente nei gruppi valvolari aria/gas di tipo convenzionale, a tutto vantaggio dei costi di produzione. Furthermore, the aforesaid advantages can be easily reached by making minimal changes to the flow limiting device already existing in conventional air / gas valve assemblies, to the full advantage of production costs.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di un esempio preferito di realizzazione di un gruppo valvolare secondo il trovato, fatta qui di seguito a titolo indicativo e non limitativo con riferimento all'unica figura del disegno allegato, in cui detto gruppo valvolare è rappresentato in sezione longitudinale. Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of a preferred example of embodiment of a valve unit according to the invention, given below by way of non-limiting example with reference to the single figure of the attached drawing, in which said valve unit it is shown in longitudinal section.

Con riferimento a tale figura, con 1 è complessivamente indicato un gruppo valvolare destinato regolare la portata di gas combustibile inviata ad un convenzionale bruciatore aerato, non rappresentato, di una caldaia del tipo cosiddetto combinato anch'essa di tipo convezionale non rappresentata. With reference to this figure, 1 indicates as a whole a valve unit intended to regulate the flow rate of combustible gas sent to a conventional aerated burner, not shown, of a so-called combined boiler, also of the conventional type, not shown.

II gruppo valvolare 1 comprende essenzialmente un corpo valvola 2 nel quale è definito un percorso di gas 3 estendentesi tra una apertura di ingresso gas 4 ed una apertura di uscita gas 5. The valve unit 1 essentially comprises a valve body 2 in which a gas path 3 is defined extending between a gas inlet port 4 and a gas outlet port 5.

In particolare, dette aperture 4, 5 sono internamente filettate per accoppiarsi, mediante avvitamento, con le estremità di condotti 6, 7 tramite i quali il gas è rispettivamente alimentato nel corpo valvola 2 e convogliato verso il bruciatore. In particular, said openings 4, 5 are internally threaded to couple, by screwing, with the ends of ducts 6, 7 through which the gas is respectively fed into the valve body 2 and conveyed towards the burner.

Internamente al corpo valvola 2 è formato di pezzo un nucleo, complessivamente indicato con 8, che suddivide il percorso di gas 3 in due tratti successivi rispettivamente di monte 3a e di valle 3b. Inside the valve body 2 a core is formed in one piece, indicated as a whole with 8, which divides the gas path 3 into two successive upstream sections 3a and downstream 3b respectively.

Detto nucleo 8 è inoltre opportunamente sagomato in modo da definire nel tratto di monte 3a del percorso di gas 3, due camere 9, 10, contigue, in reciproca comunicazione di fluido tramite una apertura 11 che costituisce essenzialmente una rispettiva sede di valvola sulla quale è posizionabile a tenuta un otturatore 12 in contrasto ad una molla 13. Said core 8 is also suitably shaped so as to define in the upstream portion 3a of the gas path 3, two contiguous chambers 9, 10, in reciprocal fluid communication through an opening 11 which essentially constitutes a respective valve seat on which a shutter 12 can be positioned hermetically against a spring 13.

Tale otturatore è fissato, in modo convenzionale, ad una estremità di uno stelo 14 comandato in modo convenzionale, non rappresentato, da un solenoide 15 pilotato da un sensore di fiamma, anch'esso non rappresentato in quanto del tutto convenzionale. This shutter is fixed, in a conventional way, to one end of a stem 14 controlled in a conventional way, not represented, by a solenoid 15 piloted by a flame sensor, also not represented since it is completely conventional.

I suddetti tratti di monte 3a e di valle 3b del percorso di fluido 3 sono inoltre in reciproca comunicazione di fluido tramite una apertura 16, sostanzialmente complanare alla precedente, ed anch'essa costituente una sede di valvola nella quale è registrabilmente posizionabile a tenuta un otturatore 17 in contrasto a rispettivi mezzi molleggiati 18. The aforementioned upstream 3a and downstream 3b portions of the fluid path 3 are also in reciprocal fluid communication through an opening 16, substantially coplanar to the previous one, and also constituting a valve seat in which an obturator can be positioned in a sealed position. 17 in contrast to respective sprung means 18.

Con il solo scopo di semplificare la presente esposizione, la sede di valvola 16 e l'otturatore 17 verranno indicati nel seguito rispettivamente con i termini di: sede di valvola principale e di: otturatore principale. With the sole purpose of simplifying the present description, the valve seat 16 and the obturator 17 will be indicated below respectively with the terms: main valve seat and: main obturator.

Tale otturatore è fissato, in modo convenzionale, ad una estremità di uno stelo 19 scorrevolmente guidato in una corrispondente sede 20 ricavata nel nucleo 8, la cui altra estremità è asservita all'azione di una membrana 21. This shutter is fixed, in a conventional way, to one end of a stem 19 slidably guided in a corresponding seat 20 obtained in the core 8, the other end of which is enslaved by the action of a membrane 21.

Secondo l'invenzione, la membrana 21 è a sua volta comandata da un dispositivo regolatore 22 pilotato dalla portata di aria alimentata al bruciatore e/o da un dispositivo regolatore/limitatore 23 pilotato in funzione di un segnale elettrico proporzionale alla potenza termica richiesta al bruciatore, i quali verranno descritti più in dettaglio nel seguito. According to the invention, the membrane 21 is in turn controlled by a regulator device 22 piloted by the flow of air fed to the burner and / or by a regulator / limiter device 23 piloted as a function of an electrical signal proportional to the thermal power required by the burner. , which will be described in more detail below.

Nel gruppo valvolare 1, la camera 10 formata nel tratto di monte 3a del percorso di gas 3 è selettivamente collegata con una intercapedine 24 definita tra la membrana 21 ed il corpo valvola 2, tramite un primo condotto 25, una camera 26 ed un secondo condotto 27, costituenti nel loro complesso un percorso di gas posto in parallelo al percorso di gas 3. In the valve assembly 1, the chamber 10 formed in the upstream section 3a of the gas path 3 is selectively connected with a gap 24 defined between the membrane 21 and the valve body 2, by means of a first duct 25, a chamber 26 and a second duct 27, constituting as a whole a gas path parallel to the gas path 3.

A tale scopo, l'apertura di uscita del condotto 25 è selettivamente intercettata da un otturatore 29 fissato, in modo convenzionale, ad una estremità di un braccio 28 girevolmente supportato nella camera 26, la cui altra estremità è asservita all'azione del nucleo 31 di un solenoide 32. For this purpose, the outlet opening of the duct 25 is selectively intercepted by a shutter 29 fixed, in a conventional way, to one end of an arm 28 rotatably supported in the chamber 26, the other end of which is enslaved by the action of the core 31. of a solenoid 32.

L'otturatore 29 risulta in particolare mobile tra contrapposte posizioni in cui chiude e rispettivamente apre il condotto 25 in contrasto a rispettivi mezzi molleggiati 30. The shutter 29 is in particular movable between opposite positions in which it closes and respectively opens the duct 25 in contrast to respective sprung means 30.

La camera 10 è inoltre in comunicazione di fluido selettiva con il tratto di valle 3b del percorso di gas 3, tramite un passaggio 35 di by-pass della sede principale di valvola 16, comprendente: il condotto 25, la camera 26 ed una coppia di condotti 33, 34 calibrati, formati nel corpo valvola 2 tra la camera 26 ed il suddetto tratto di valle 3b. The chamber 10 is also in selective fluid communication with the downstream section 3b of the gas path 3, through a by-pass passage 35 of the main valve seat 16, comprising: the duct 25, the chamber 26 and a pair of calibrated ducts 33, 34 formed in the valve body 2 between the chamber 26 and the aforementioned downstream section 3b.

Secondo l'invenzione, il suddetto passaggio 35 di by-pass forma parte integrante del dispositivo regolatore/limitatore 23 della portata di gas, dal quale è registrabilmente intercettato per mezzo di un otturatore 36, cooperante con una rispettiva sede di valvola 37, formata in corrispondenza di una estremità del condotto 33 contrapposta alla camera 26. According to the invention, the aforementioned by-pass passage 35 forms an integral part of the regulating / limiting device 23 of the gas flow rate, from which it is adjustably intercepted by means of a shutter 36, cooperating with a respective valve seat 37, formed in correspondence to one end of the duct 33 opposite the chamber 26.

L'otturatore 36 è associato in modo di per sè convenzionale ad una membrana 38 ed è comandato, in contrasto a rispettivi mezzi molleggiati 39, dal nucleo mobile 40 di un solenoide 41 pilotato, in modo di per sè noto, da un segnale elettrico proporzionale alla potenza termica richiesta al bruciatore. The shutter 36 is associated in a conventional way to a membrane 38 and is controlled, in contrast to respective sprung means 39, by the mobile core 40 of a solenoid 41 driven, in a per se known manner, by a proportional electric signal to the heat output required by the burner.

II nucleo mobile 40 è in particolare montato in un foro 58 formato assialmente in un corpo centrale del solenoide 41, all'intemo del quale è scorrevolmente guidato in contrasto ad una molla 56. The movable core 40 is in particular mounted in a hole 58 formed axially in a central body of the solenoid 41, inside which it is slidably guided against a spring 56.

In accordo con l'invenzione, le estremità contrapposte della molla 56 cooperano a battuta rispettivamente con il nucleo mobile 40 e con un nucleo fisso 55 del solenoide 41, il quale può essere variamente e registrabilmente posizionato nel foro 58. In accordance with the invention, the opposite ends of the spring 56 abut, respectively, with the movable core 40 and with a fixed core 55 of the solenoid 41, which can be variously and adjustably positioned in the hole 58.

Un dado 57, comandato dall'esterno del gruppo valvolare 1, provvede quindi a bloccare nella posizione prescelta il nucleo fisso 55. A nut 57, controlled from the outside of the valve unit 1, then locks the fixed core 55 in the selected position.

Posizionando opportunamente il nucleo fisso 55, può essere regolato il grado di compressione della molla 56 e, con esso, la forza esercitata dalla molla 56 sul nucleo 40. Vantaggiosamente, la corsa del nucleo 40 e quindi il grado massimo di apertura del passaggio di by-pass 35, possono essere inoltre regolati mediante un'asticella 42, comandabile daH'estemo del gruppo valvolare di questo trovato, la quale costituisce essenzialmente mezzi di finecorsa regolabili per detto nucleo. By suitably positioning the fixed core 55, the degree of compression of the spring 56 can be adjusted and, with it, the force exerted by the spring 56 on the core 40. Advantageously, the stroke of the core 40 and therefore the maximum degree of opening of the bypass passage -pass 35, can also be adjusted by means of a rod 42, controllable from outside the valve unit of this invention, which essentially constitutes adjustable limit switch means for said core.

Il dispositivo regolatore 22 di comando della membrana 21 comprende invece una unità 46, sensibile alla portata di aria inviata al bruciatore, alla quale è asservito un otturatore 45 che consente una comunicazione di fluido selettiva tra l'intercapedine 24 ed il tratto di valle 3b del percorso di gas 3. The regulating device 22 for controlling the membrane 21, on the other hand, comprises a unit 46, sensitive to the flow rate of air sent to the burner, to which a shutter 45 is enslaved which allows selective fluid communication between the interspace 24 and the downstream section 3b of the gas path 3.

Più in particolare, l'otturatore 45 intercetta un ulteriore percorso di by-pass della sede principale di valvola 16, includente una coppia di condotti 43, 44 formati nel corpo valvola 2 a valle dell'intercapedine 24. More specifically, the shutter 45 intercepts a further by-pass path of the main valve seat 16, including a pair of ducts 43, 44 formed in the valve body 2 downstream of the interspace 24.

L'otturatore 45 è convenzionalmente supportato da uno stelo 47, scorrevolmente guidato in una corrispondente sede ricavata nel corpo valvola 2, a sua volta fissato ad una estremità di un braccio 48 comandato in modo convenzionale da una membrana 49 in contrasto a primi e secondi mezzi molleggiati 50, 51. The shutter 45 is conventionally supported by a stem 47, slidingly guided in a corresponding seat obtained in the valve body 2, in turn fixed to one end of an arm 48 controlled in a conventional way by a membrane 49 in contrast to first and second means sprung 50, 51.

Più in particolare, la membrana 49 è supportata all'intemo di una camera 52 da essa suddivisa in due porzioni 52a, 52b collegate rispettivamente a monte ed a valle di un dispositivo - non rappresentato - destinato a rilevare le variazioni di portata dell'aria alimentata al bruciatore. More specifically, the membrane 49 is supported inside a chamber 52 divided by it into two portions 52a, 52b connected respectively upstream and downstream of a device - not shown - intended to detect variations in the flow rate of the supplied air. to the burner.

Anche nel dispositivo regolatore 22, la forza esercitata dai mezzi molleggiati 50 e 51 rispettivamente sull’otturatore 45 e sulla membrana 49 può essere regolata predisponendo opportuni mezzi di pretensionamento del tutto convenzionali non rappresentati. Also in the regulator device 22, the force exerted by the sprung means 50 and 51 respectively on the shutter 45 and on the membrane 49 can be adjusted by providing suitable pre-tensioning means which are completely conventional, not shown.

Il funzionamento del gruppo valvolare 1 sopra descritto consente una regolazione della portata di gas (potenza termica) di una caldaia da un valore minimo ad un valore massimo, compresa tutta la gamma completa dei valori intermedi. The operation of the valve assembly 1 described above allows the gas flow rate (thermal power) of a boiler to be adjusted from a minimum value to a maximum value, including the whole complete range of intermediate values.

Ciò per mezzo dei due dispositivi regolatore 22 e regolatore/limitatore 23, rispettivamente pilotati dalla portata di aria alimentata al bruciatore e da un segnale elettrico di eccitazione del solenoide 41 proporzionali alla potenza termica richiesta. Quando si verifica una richiesta di acqua calda sanitaria e/o di riscaldamento ambienti, una apposita centralina di controllo prevista nel corpo caldaia provvede da un lato ad attivare un ventilatore di alimentazione dell'aria al bruciatore e, dall'altro Iato, ad iniziare la fase di apertura del gruppo valvolare 1. This is done by means of the two regulator devices 22 and regulator / limiter 23, respectively piloted by the flow of air fed to the burner and by an electric excitation signal of the solenoid 41 proportional to the required thermal power. When there is a request for domestic hot water and / or space heating, a special control unit provided in the boiler body activates, on the one hand, a fan to feed the air to the burner and, on the other, to start the valve unit opening phase 1.

Ciò avviene previo azionamento dei solenoidi 15 e 32 i quali determinano un pressoché simultaneo abbassamento degli otturatori 12 e 29 via dalla corrispondente sede di valvola Il e dal condotto 25. This takes place after activating the solenoids 15 and 32 which cause an almost simultaneous lowering of the shutters 12 and 29 away from the corresponding valve seat 11 and from the duct 25.

Il gas risulta in tal modo libero di affluire nell'ordine: nella camera 10 del tratto di monte 3a del percorso di gas 3, nel condotto 25, nella camera 26, nel condotto 27 fino all'intercapedine 24 posta al di sotto della membrana 21 di comando dell'otturatore principale 17. The gas is thus free to flow in the following order: into the chamber 10 of the upstream section 3a of the gas path 3, into the duct 25, into the chamber 26, into the duct 27 up to the interspace 24 located below the membrane 21 main shutter control unit 17.

La pressione che si instaura nell'intercapedine 24 determina un graduale sollevamento dell'otturatore principale 17 dalla corrispondente sede di valvola 16, consentendo al gas di affluire nel tratto di valle 3b del percorso di gas e quindi di fuoriuscire dal gruppo valvolare 1. The pressure that is established in the interspace 24 causes a gradual lifting of the main shutter 17 from the corresponding valve seat 16, allowing the gas to flow into the downstream section 3b of the gas path and therefore to escape from the valve assembly 1.

Non appena terminato il transitorio di apertura, il gruppo valvolare 1 si predispone in fase di regolazione della portata di gas che viene pilotata, a seconda della potenza termica richiesta al bruciatore, o dal dispositivo regolatore 22 - in funzione di una caduta di pressione (ΔΡ) opportunamente amplificata dall'unità 46 - e/o dal dispositivo regolatore/limitatore 23 in funzione di un segnale elettrico inviato al solenoide 41. As soon as the opening transient is over, the valve unit 1 gets ready for the regulation phase of the gas flow which is piloted, according to the heat output required by the burner, or by the regulator device 22 - as a function of a pressure drop (ΔΡ ) suitably amplified by the unit 46 - and / or by the regulator / limiter device 23 as a function of an electrical signal sent to the solenoid 41.

In un primo campo di regolazione o modulazione - prossimo ad un valore di potenza termica massima della caldaia prefissato a priori - la portata di gas alimentata al bruciatore e quindi la potenza da esso erogata, viene regolata dal dispositivo 22 che provvede a pilotare l'otturatore principale 17 in funzione delle variazioni della portata di aria rilevate ed opportunamente amplificate dall'unità 46. In a first adjustment or modulation field - close to a pre-set maximum heat output value of the boiler - the flow of gas supplied to the burner and therefore the power delivered by it, is regulated by the device 22 which drives the shutter main 17 according to the variations in the air flow detected and suitably amplified by the unit 46.

Così, ad ogni diminuzione di portata dell'aria corrisponderà una diminuzione della caduta di pressione (ΔΡ) rilevata dall'unità 46: ciò si traduce in una diminuita pressione sulla membrana 49 in contrasto all'azione della molla 51, con un sollevamento di questa stessa membrana ed una corrispondente rotazione in senso orario (con riferimento alla figura) del braccio 48. Thus, each decrease in air flow will correspond to a decrease in the pressure drop (ΔΡ) detected by the unit 46: this translates into a decreased pressure on the membrane 49 in contrast to the action of the spring 51, with a lifting of this same diaphragm and a corresponding clockwise rotation (with reference to the figure) of the arm 48.

In seguito a tale rotazione, lo stelo 47 si abbassa con un graduale allontanamento dell'otturatore 45 dallo sbocco del condotto 43. Following this rotation, the stem 47 is lowered with a gradual removal of the shutter 45 from the outlet of the duct 43.

In tal modo, viene instaurata una comunicazione di fluido tra l'intercapedine 24 ed il condotto di sfiato 44 con un abbassamento dell'otturatore principale 17 verso la propria sede di valvola 16 e, quindi, con una diminuzione della portata di gas in uscita dal gruppo valvolare 1. In this way, a fluid communication is established between the interspace 24 and the vent duct 44 with a lowering of the main shutter 17 towards its valve seat 16 and, therefore, with a decrease in the flow of gas leaving the valve assembly 1.

In altre parole, il flusso di gas attraverso la sede di valvola principale 16 ed il percorso di gas 3 viene modulato dall'otturatore 45 (otturatore modulante) in rapporto alle variazioni di portata dell'aria rilevate dall'unità 46. In other words, the gas flow through the main valve seat 16 and the gas path 3 is modulated by the shutter 45 (modulating shutter) in relation to the air flow rate variations detected by the unit 46.

Viceversa, ad ogni aumento di portata dell'aria corrisponderà una aumento della caduta di pressione (ΔΡ) rilevata dall'unità 46: ciò si traduce in una aumentata pressione sulla membrana 49 in contrasto all'azione della molla 51, con un abbassamento di questa stessa membrana ed una corrispondente rotazione in senso antiorario (con riferimento alla figura) del braccio 48. Vice versa, each increase in air flow will correspond to an increase in the pressure drop (ΔΡ) detected by the unit 46: this results in an increased pressure on the membrane 49 in contrast to the action of the spring 51, with a lowering of this same diaphragm and a corresponding counterclockwise rotation (with reference to the figure) of the arm 48.

In seguito a tale rotazione, lo stelo 47 si solleva con una graduale chiusura del condotto 43 da parte dell'otturatore 45. Following this rotation, the stem 47 rises with a gradual closure of the duct 43 by the shutter 45.

In tal modo, si determina un aumento di pressione nell'intercapedine 24 con un corrispondente sollevamento dell'otturatore principale 17 dalla propria sede di valvola 16 e, quindi, con un aumento della portata di gas in uscita dal gruppo valvolare 1. In this way, an increase in pressure in the interspace 24 is determined with a corresponding lifting of the main shutter 17 from its valve seat 16 and, therefore, with an increase in the flow of gas leaving the valve assembly 1.

Relativamente alla regolazione della portata di gas nell'intorno del proprio valore massimo, è da rilevare che quest'ultimo non può superare un valore di soglia, determinato in sede di progetto e controllato dal dispositivo regolatore/limitatore 23. Più in particolare, tarando la molla 39 che agisce sull'otturatore 36 è possibile determinare un sollevamento "automatico" di quest'ultimo ogniqualvolta la pressione del gas nel tratto di valle 3b supera il predetto valore di soglia. Quando ciò avviene, la pressione del gas presente nel tratto di valle 3b è in condizione di vincere la forza esercitata dalla molla 39 provocando il sollevamento dell'otturatore 36 con una corrispondente apertura del passaggio di by-pass 35. With regard to the regulation of the gas flow rate around its maximum value, it should be noted that the latter cannot exceed a threshold value, determined in the design phase and controlled by the regulator / limiter device 23. More specifically, by setting the spring 39 which acts on the shutter 36 it is possible to cause an "automatic" lifting of the latter whenever the gas pressure in the downstream section 3b exceeds the aforementioned threshold value. When this occurs, the pressure of the gas present in the downstream section 3b is in a position to overcome the force exerted by the spring 39 causing the shutter 36 to be raised with a corresponding opening of the by-pass passage 35.

Ne consegue un immediato deflusso di gas dall'intercapedine 24 verso il tratto di valle 3b del percorso di gas 3 con un progressivo abbassamento dell'otturatore principale 17 e, con esso, della pressione (portata) di gas in uscita dal gruppo valvolare 1. This results in an immediate outflow of gas from the interspace 24 towards the downstream section 3b of the gas path 3 with a progressive lowering of the main shutter 17 and, with it, of the pressure (flow rate) of gas leaving the valve assembly 1.

In accordo con l'invenzione, la taratura della molla 39 può essere agevolmente effettuata regolando il grado di compressione della molla 56, agente sul nucleo mobile 40 ed avente una forza superiore a quella della molla 39. In accordance with the invention, the calibration of the spring 39 can be easily carried out by adjusting the degree of compression of the spring 56, acting on the mobile core 40 and having a force greater than that of the spring 39.

Questa possibilità di regolazione, avviene bloccando in posizione prefissata il nucleo fisso 55 nel foro 48 per il tramite del dado 57. This possibility of adjustment takes place by locking the fixed core 55 in the hole 48 in a predetermined position by means of the nut 57.

Tarando opportunamente le molle 50 e 51, possono essere inoltre fissate a priori sia il valore minimo di caduta di pressione (ΔΡ) in grado di provocare uno spostamento della membrana 49, sia la massima entità della corsa in apertura dell'otturatore 45 alla quale corrisponde la massima apertura del condotto 43 (limite inferiore di regolazione del dispositivo 22). By suitably calibrating the springs 50 and 51, both the minimum pressure drop value (ΔΡ) capable of causing a displacement of the diaphragm 49 and the maximum extent of the opening stroke of the obturator 45 can also be set in advance. the maximum opening of the duct 43 (lower limit of regulation of the device 22).

Nel gruppo valvolare 1 dell'invenzione, la regolazione della portata del gas pilotata dal dispositivo 22 avviene in un campo di modulazione che va dal valore massimo di portata fino a circa 1/3 di tale valore (rapporto di modulazione massimo 3,5 - 3/1) e, cioè, fino ai limiti di sensibilità della membrana 49. In the valve unit 1 of the invention, the regulation of the gas flow rate piloted by the device 22 takes place in a modulation range that goes from the maximum flow rate up to about 1/3 of this value (maximum modulation ratio 3.5 - 3 / 1) and, that is, up to the sensitivity limits of the membrane 49.

Se la potenza richiesta al bruciatore scende al di sotto di tale valore, il gruppo valvolare attua la desiderata regolazione della portata di gas mediante il dispositivo regolatore/limitatore 23 direttamente pilotatalo dalla centralina di controllo della caldaia. In questo secondo campo di modulazione, il solenoide 41 del dispositivo di regolazione 23 attua un progressivo sollevamento del nucleo 40 proporzionale alla diminuzione di potenza richiesta e, con esso, un progressivo sollevamento dell'otturatore 36. If the power required from the burner falls below this value, the valve unit carries out the desired regulation of the gas flow rate by means of the regulator / limiter device 23 directly piloted by the boiler control unit. In this second modulation field, the solenoid 41 of the adjustment device 23 carries out a progressive lifting of the core 40 proportional to the decrease in power required and, with it, a progressive lifting of the shutter 36.

Ciò provoca una apertura progressiva del passaggio di by-pass 35 accompagnata da un progressivo deflusso di gas dall'intercapedine 24 verso il tratto di valle 3b del percorso di gas 3. This causes a progressive opening of the by-pass passage 35 accompanied by a progressive outflow of gas from the interspace 24 towards the downstream section 3b of the gas path 3.

Anche in questo caso si ha un abbassamento dell'otturatore principale 17 e, con esso, una riduzione della pressione (portata) di gas in uscita dal gruppo valvolare 1. Also in this case there is a lowering of the main shutter 17 and, with it, a reduction in the pressure (flow rate) of the gas leaving the valve unit 1.

In altre parole, il flusso di gas attraverso la sede di valvola principale 16 ed il percorso di gas 3 viene modulato dall'otturatore 36 (otturatore modulante) in rapporto al segnale inviato al solenoide 41 proporzionale al valore di potenza termica richiesto. In other words, the gas flow through the main valve seat 16 and the gas path 3 is modulated by the shutter 36 (modulating shutter) in relation to the signal sent to the solenoid 41 proportional to the required thermal power value.

In accordo con l'invenzione, la regolazione della portata del gas pilotata dal dispositivo regolatore/limitatore 23 avviene in un campo di modulazione che va da circa 1/3 del valore massimo di portata fino al valore minimo compatibile con un funzionamento stabile del bruciatore. In accordance with the invention, the regulation of the gas flow rate piloted by the regulator / limiter device 23 takes place in a modulation range ranging from about 1/3 of the maximum flow rate value up to the minimum value compatible with stable operation of the burner.

Tipicamente, tale valore è ben inferiore al valore di potenza termica minimo richiesto dalle caldaie a gas attualmente in commercio. Typically, this value is well below the minimum thermal power value required by the gas boilers currently on the market.

Grazie a tale vantaggiosa caratteristica, il gruppo valvolare dell'invenzione è in grado di regolare con continuità la portata di gas (potenza termica) assicurando rapporti di modulazione addirittura superiori ai valori massimi oggi richiesti (6 - 7/1). Thanks to this advantageous characteristic, the valve assembly of the invention is able to continuously regulate the gas flow rate (thermal power) ensuring modulation ratios even higher than the maximum values required today (6 - 7/1).

In accordo con una ulteriore vantaggiosa caratteristica dell'invenzione, il valore di portata (potenza termica) minimo raggiungibile può essere regolato in funzione delle caratteristiche della caldaia semplicemente posizionando l'asticella 42 di finecorsa all'interno del solenoide 41. In accordance with a further advantageous characteristic of the invention, the minimum achievable flow rate (thermal power) value can be adjusted according to the characteristics of the boiler simply by positioning the limit switch rod 42 inside the solenoid 41.

Da quanto più sopra descritto risultano immediatamente evidenti i molteplici vantaggi conseguiti dal gruppo valvolare della presente invenzione. From what has been described above, the many advantages achieved by the valve unit of the present invention are immediately evident.

Un primo rilevante vantaggio è costituito dal fatto che con la sua adozione è possibile da un lato ampliare al massimo il campo di modulazione della portata di gas (potenza termica) e, dall'altro lato, assicurare un elevato rendimento del bruciatore nella quasi totalità del campo di modulazione. A first important advantage is constituted by the fact that with its adoption it is possible on the one hand to widen the modulation range of the gas flow (thermal power) to the maximum and, on the other hand, to ensure a high efficiency of the burner in almost all of the modulation field.

Grazie alla presenza di un duplice sistema di regolazione è inoltre possibile variare il rapporto relativo tra le portate di aria e gas nel campo di modulazione pneumatica della portata, pilotando con il solenoide 41 l'otturatore 36 e con esso, l’otturatore principale 17, indipendentemente e simultaneamente al dispositivo 22. Thanks to the presence of a double regulation system, it is also possible to vary the relative ratio between the air and gas flow rates in the pneumatic modulation field of the flow rate, by piloting the shutter 36 with the solenoid 41 and with it, the main shutter 17, independently and simultaneously with device 22.

Non ultimo vantaggio, il gruppo valvolare dell'invenzione consente di raggiungere i suddetti rilevanti vantaggi con un costo del tutto confrontabile con quello dei gruppi di regolazione aria/gas presenti attualmente sul mercato. Last but not least, the valve unit of the invention allows the above significant advantages to be achieved with a cost that is entirely comparable with that of the air / gas regulation units currently on the market.

Claims

CLAIMS 1. Valve assembly for gas boilers of the type comprising: - a valve body (2) in which a gas path (3) extended between a gas inlet opening (4) and a gas outlet opening (5) towards a burner is defined; - a first valve seat (16) formed in said body (2) in said gas path (3); - a first shutter (17) cooperating with said first valve seat (16) in which it is adjustably positioned - in contrast to respective sprung means (18) - by membrane means (21), piloted according to the flow of air fed to the burner and enslaved to a limiting device (23) of the flow rate of the gas leaving said valve body (2), including: a gas by-pass passage (35) for said first valve seat (16), a second seat a valve (37) formed in said by-pass passage (35) and a second shutter (36) cooperating with said second valve seat (37); characterized in that it further comprises, in said limiting device (23), means (40, 41) for the adjustable positioning of said second shutter (36) in said second valve seat (37), said means (40, 41) being piloted according to the thermal power required by the burner to position adjustably said first shutter (17) in the first valve seat (16) by means of said membrane means (21).

2. Valve assembly according to claim 1, characterized in that said second shutter (36) can be adjustably positioned - in said second valve seat (37) - by a core (40) piloted according to the heat output required by the burner.

3. Valve assembly according to claim 2, characterized in that said core (40) is driven in translation by an electromagnetic solenoid device (41).

4. Valve assembly according to claim 3, characterized in that said core (40) is slidably guided in a central body of said solenoid electromagnetic device (41) in contrast to respective sprung means (56) having an adjustable degree of compression.

5. Valve assembly according to claim 3, characterized in that it further comprises limit switch means (42) for said core (40) which can be operated manually from the outside of said valve body (2).

6. Gas boiler characterized in that it comprises a valve unit according to any one of claims 1-5.