ITMI992542A1 - Circuito idraulico perfezionato per l'ottimizzazione della decalcificazione in particolare per lavastoviglie domestiche e relativo metodo di - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DI BREVETTO PER INVENZIONE

La presente invenzione fornisce un circuito idraulico perfezionato per l'ottimizzazione della decalcificazione in particolare per lavastoviglie domestiche.

Il circuito idraulico di decalcificazione dell'acqua da caricare nella vasca di lavaggio di una lavastoviglie comprende, come è noto, un decalcificatore formato da un serbatoio per le resine a scambio ionico ed un serbatoio per il sale di rigenera, ed una valvola comandata da timer per caricare un’acqua dura di rete al decalcificatore attraverso una vaschetta di rigenera.

Il serbatoio resine a sua volta prevede internamente un filtro inferiore ed un filtro superiore che delimitano una regione del serbatoio destinata a contenere le resine a scambio ionico utilizzate per l'addolcimento dell’acqua di lavaggio, una sezione di ingresso dell'acqua dura di rete a monte dei filtri, ed a valle dei filtri una sezione di uscita dell'acqua addolcita verso la vasca di lavaggio.

Un circuito idraulico di decalcificazione di una lavastoviglie domestica per dodici coperti deve trattare un carico d’acqua di circa 4 litri per ogni fase di lavaggio (prelavaggio, lavaggio caldo, primo risciacquo freddo, secondo risciacquo freddo, risciacquo caldo), e notoriamente è in grado di addolcire fino a 100°F di durezza entrante utilizzando un volume di 800-900 cm3 di resine con una portata della valvola di carico di circa 4 litri/minuto.

Gli inconvenienti maggiori di un circuito idraulico di decalcificazione noto risiedono nel sottoutilizzo delle resine, legato sia al regime di funzionamento della valvola di carico che alla conformazione della regione di contenimento delle resine e dei relativi filtri.

In particolare i bassi valori del rapporto altezza/raggio della regione di contenimento delle resine e del rapporto superficie di passaggio/superficie totale dei filtri concorrono a definire percorsi preferenziali attraverso le resine per il flusso d'acqua da addolcire, con il risultato che alcune porzioni di resine si esauriscono rapidamente mentre altre restano praticamente inutilizzate.

Il consumo di sale per la rigenera delle resine a scambio ionico è inoltre legato alla quantità di resine utilizzate, e per questo può essere pesantemente penalizzato da una modesta efficienza di decalcificazione da parte delle resine stesse.

Non possono neanche essere trascurati, in un circuito idraulico noto di decalcificazione, il rischio di intasamento dei filtri, specialmente del filtro superiore, ad opera delle particelle più piccole di resina, il rischio di asportazione delle resine attraverso le fenditure dei filtri, e la rumorosità del sistema di decalcificazione durante l’attivazione della valvola di carico.

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un circuito idraulico di decalcificazione ottimizzato in particolare per macchine di lavaggio domestiche che superi gli inconvenienti lamentati dai circuiti idraulici di decalcificazione tradizionali.

In particolare uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un circuito idraulico di decalcificazione che ottimizzi lo sfruttamento delle resine a scambio ionico e conseguentemente anche il consumo del sale di rigenera.

Si vuole un circuito idraulico di decalcificazione che rispetto ad uno tradizionale utilizzi un minore volume di resine conseguendo lo stesso grado di addolcimento dell'acqua di lavaggio.

In altri termini si vuole un circuito idraulico di decalcificazione che rispetto ad uno tradizionale, a parità di volumi di resina utilizzati, consegua un migliore grado di addolcimento dell’acqua di lavaggio.

Altro scopo della presente invenzione è quello di rendere il sistema di decalcificazione silenzioso e di evitare pure l'intasamento dei filtri e l'asportazione della resina dal serbatoio resine.

Questi scopi sono raggiunti adottando, in una lavastoviglie domestica, un metodo di gestione di un circuito idraulico di decalcificazione perfezionato comprendente un decalcificatore formato da un serbatoio per le resine a scambio ionico ed un serbatoio per il sale di rigenera delle resine, una valvola per caricare nel serbatoio resine un’acqua dura di rete destinata al lavaggio delle stoviglie, ed una coppia di filtri inferiore e superiore che delimita una regione del serbatoio resine di contenimento delle resine, caratterizzato dal fatto che la valvola di carico viene fatta operare con una portata compresa tra 2 litri/minuto e 2,5 litri/minuto, mentre il circuito idraulico di decalcificazione è perfezionato ponendo l’altezza della regione di contenimento delle resine tra 120 mm e 130 mm, ed il rapporto superficie di passaggio/ superficie complessiva dei filtri superiore al 20%.

Le prestazioni migliori si ottengono associando a detto circuito idraulico un metodo di gestione dello stesso in cui: i carichi di acqua di lavaggio alla vasca di lavaggio per l'esecuzione di una fase di lavaggio vengano effettuati dinamicamente, vale a dire in parte con la pompa di circolazione ferma ed in parte con la pompa di circolazione in movimento; la rigenerazione delle resine venga frazionata in due parti con una breve fase di risciacquo intermedio e lentamente, con un flusso pari o inferiore a 100 cm3 /minuto; e il risciacquo finale delle resine sia eseguito in due parti o con un breve fiotto di carico prima del risciacquo vero e proprio.

Con il circuito idraulico di decalcificazione ed il metodo di gestione dello stesso provvisto dalla presente invenzione è possibile ottimizzare la decalcificazione grazie al migliore sfruttamento delle resine, della cinetica chimica dello scambio ionico, della cinetica chimica della rigenerazione delle resine a scambio ionico, e del risciacquo delle resine a scambio ionico.

L'intervallo di portata ottimale per la valvola di carico tiene conto del fatto che la cinetica chimica dello scambio ionico è favorito per una bassa portata di acqua, ma sperimentalmente abbiamo appurato che una riduzione eccessiva della portata penalizza l'efficienza di scambio per l'instaurarsi di flussi preferenziali all’interno del serbatoio resine.

La diminuzione della portata della valvola di carico rispetto alle soluzioni tradizionalmente adottate incide solo marginalmente sul tempo di esecuzione di un ciclo di lavaggio complessivo.

In una macchina lavastoviglie domestica il ciclo di funzionamento completo dura circa 50 minuti, ed ogni fase necessita di un carico d’acqua di circa 4 litri: sfruttando un carico di tipo dinamico per l'acqua di lavaggio, in cui i primi due litri di acqua si caricano con la pompa che aziona gli ugelli di lavaggio ferma ed i restanti due litri di acqua con la pompa già in azione, si calcola che con la presente invenzione l'allungamento del tempo di esecuzione dell'intero ciclo di lavaggio è solo del 3-5% rispetto ad un tradizionale sistema funzionante con lo stesso tipo di carico dinamico ma con una portata della valvola di carico di 4 litri/minuto.

A fronte di un modesto allungamento del tempo di lavaggio, destinato comunque a ridursi ulteriormente grazie all'utilizzo di detergenti migliorati che minimizzano la quantità d’acqua di carico necessaria per ogni fase di lavaggio, la presente invenzione consegue migliori prestazioni rispetto ad un tradizionale sistema di decalcificazione: utilizzando un volume di 800-900 cm3 di resine vergini oppure appena rigenerate, il nostro sistema ottiene un addolcimento dell'acqua da 100°F a 1°F mentre un sistema di decalcificazione tradizionale ottiene un addolcimento dell’acqua mediamente da 100°F a 4°F; in altri termini, per addolcire l’acqua da 100°F a 4°F, al nostro sistema è sufficiente un volume di 600 cm3 di ' resine.

Il sistema di decalcificazione della presente invenzione si presta ad essere utilizzato anche per l’addolcimento di un'acqua estremamente dura con accettabili volumi di resine, ad esempio un’acqua avente durezza pari a 140°F con 900 cm3di resina , cosa finora non concepibile se non aumentando consistentemente il volume di resine utilizzate ed il consumo di sale per la rigenera delle resine.

Il risparmio di resine permette di ridurre anche l’ingombro del decalcifìcatore conseguendo una maggiore facilità di montaggio ed una migliore accessibilità per interventi di manutenzione.

La possibilità di ridurre il volume di resine consente di ridurre parallelamente il pericolo di intasamento dei filtri ed il pericolo di asportazione delle resine dai relativo serbatoio, mentre la minore portata dell’acqua di carico attraverso il serbatoio resine si riflette in un funzionamento più silenzioso del circuito idraulico comprendente in particolare il decalcifìcatore e la valvola di carico.

Non ultimo aspetto vantaggioso della presente invenzione è costituito dal fatto che la riduzione della portata della valvola di carico rende il carico d’acqua stesso più preciso, per effetto dell’afflusso più lento dell'acqua nella vasca di lavaggio e nei dispositivi per la misurazione del carico.

La presente invenzione verrà meglio compreso alle lettura di un modo preferito di realizzarla, che fa riferimento ai disegni allegati in cui:

Fig. 1 mostra una lavastoviglie domestica in cui è evidenziata la posizione del circuito idraulico di decalcificazione;

Fig. 2 mostra un ingrandimento del decalcificatore parzialmente in sezione di una realizzazione preferita della presente invenzione;

Fig. 3 mostra in pianta il lato interno di un filtro nel serbatoio resine di una realizzazione preferita della presente invenzione;

Fig. 4 mostra una vista di un'elevazione laterale in sezione del filtro di fig. 3.

In fig. 1 è illustrata una tradizionale lavastoviglie formata da un involucro scatolare 2 con uno sportello anteriore 4 apribile per il caricamento delle stoviglie nella vasca di lavaggio 16 sormontato da una pulsantiera 6 ed una manopola 8 per l’accensione/spegnimento della macchina e per l’impostazione del ciclo di lavaggio.

Con riferimento anche alla fig. 2, il circuito idraulico di decalcificazione comprende un decalcificatore 1 formato da un serbatoio per le resine a scambio ionico 3 ed un serbatoio per il sale di rigenera 5 comunicanti attraverso un condotto ricavato in corrispondenza della base inferiore del decalcificatore 1. Tale condotto risulta apribile da una elettrovalvola di rigenera non mostrata, e attraverso la sua sezione terminale 7 adduce la salamoia prelevata dal serbatoio sale 5 al serbatoio resine 3

Il circuito idraulico di decalcificazione comprende inoltre una valvola di carico 10 che alimenta un’acqua dura di rete ad una vaschetta di rigenera 12 e da essa al serbatoio resine 3 attraverso un tratto del condotto di collegamento tra i serbatoi 3 e 5 a valle dell’elettrovalvola di rigenera.

All’interno del serbatoio resine 3 di forma cilindrica una coppia di filtri superiore 14u ed inferiore 14d delimita una regione di contenimento delle resine 18.

Nella parete laterale della camera 32u del serbatoio resine 3 racchiusa tra la copertura superiore 13 del serbatoio resine 3 ed il filtro superiore 14u è praticata un’apertura 35 che alimenta un condotto 37 discendente lungo la parete laterale del serbatoio resine 3 e comunicante con la vasca di lavaggio 16 attraverso un bocchello 39.

La conformazione del serbatoio resine 3 è vincolata dall’altezza massima sfruttabile per il suo posizionamento al di sotto della vasca di lavaggio 14, che in una lavastoviglie standard per otto o dodici coperti è pari al massimo a 154 mm.

Sperimentalmente abbiamo tuttavia verificato che l’efficienza del decalcificatore viene ottimizzata scegliendo a parità di volume di resine da utilizzare, e quindi a parità di volume del serbatoio resine 3, la configurazione che massimizza il rapporto altezza/raggio della regione di contenimento 18 delle resine.

In ragione di ciò tenendo conto che le resine sono soggette a variazione di volume e devono poter fluttuare liberamente nella regione di contenimento 18, e che la camera 32u tra la copertura del serbatoio resine 3 ed il filtro superiore 14u così come quella corrispondente inferiore 32d devono avere un’altezza minima per evitare l'instaurarsi di flussi preferenziali tra il punto di immissione 7 nel serbatoio 3 ed il punto di deflusso 35 dal serbatoio 3, la regione 18 per contenere un volume di 600 cm3 di resine è stata realizzata con un rapporto altezza/raggio pari a 3 ed un'altezza di 120 mm.

Un rapporto ancor più vantaggioso può essere ottenuto nel caso in cui le aperture rispettivamente di immissione 7 e di deflusso 35 del serbatoio resine 3 siano allungate per un ampio tratto circonferenziale della parete laterale del serbatoio resine 3. In questo caso l’altezza delle camere 32u e 32d può essere ridotta ulteriormente senza che si instaurino all'interno del serbatoio 3 flussi con direzioni preferenziali: il rapporto altezza/raggio può essere spinto fino a 3,25 e l’altezza fino a 130 mm.

Naturalmente nel caso in cui sia necessario utilizzare un maggiore volume di resine, ad esempio per la decalcificazione di acque più dure, il rapporto altezza/raggio della regione 18 diminuirà, ma l'altezza della regione di contenimento delle resine 18 deve rimanere almeno pari a 120 mm e preferibilmente pari o vicino al limite massimo consentito di 130 mm.

In figg. 3 e 4, il corpo dei filtri superiore 14u ed inferiore 14d del serbatoio resine 3 è realizzato in materiale termoplastico e comprende un fondo circolare 15 ed una parete laterale 17 sui quali vengono praticate una serie di fenditure per il passaggio dell’acqua.

Per il serbatoio resine 3 della presente realizzazione destinato a contenere 600 cm3di resine il fondo 15 ha raggio pari a 40 mm e prevede una serie di ventiquattro fenditure circolari concentriche equispaziate 19 e sorrette da quattro nervature diametrali 21, mentre la parete laterale ha ottanta fenditure verticali equispaziate 23.

La distanza minima tra i labbri di ogni fenditura 19 e 23 è pari a 0,3 mm cosicché il rapporto superficie di passaggio del filtro/superficie totale del filtro vale 23%.

La massimizzazione del rapporto superficie di passaggio dei filtro/superficie totale del filtro consente di utilizzare una maggiore percentuale di resine migliorando ulteriormente l’efficienza del decalcificatore.

Nel caso in cui sia richiesto un volume maggiore di resine, ad esempio per dolcificare acque di rete più dure, il numero delle fenditure 19 e 23 deve essere incrementato in modo tale che, senza modificare la distanza minima tra i labbri di ogni fenditura, il suddetto rapporto rimanga vantaggiosamente al di sopra del 20%.

Dal bordo della parete cilindrica 17 dei filtri 14u e 14d opposto al fondo 13 si prolunga infine uno spallamento innestarle a scatto su un profilo coniugato 40 formato sulla parete interna del serbatoio resine 3 in modo tale che i filtri 14u e 14d siano supportati orizzontalmente.

Il metodo di gestione del circuito di decalcificazione è il seguente.

Faremo riferimento alla macchina lavastoviglie standard per dodici coperti della presente realizzazione che utilizza un volume di 600 cm3 di resine per trattare 100° F, o in alternativa 400 cm3 di resine per trattare 70° F, con un carico complessivo di 16 litri ripartito ih quattro fasi di lavaggio.

La valvola di carico è impostata su un valore di flusso compreso tra 2 e 2,5 litri/minuto, mentre il caricamento in ogni fase di lavaggio è di tipo dinamico ed avviene con i primi due litri di acqua caricata nella vasca di lavaggio a pompa di circolazione ferma e con i successivi due litri di acqua caricata con pompa di circolazione in movimento in modo tale da irrorare le stoviglie attraverso gli ugelli della girante della macchina.

Dal momento che l'efficienza della decalcificazione dipende anche dalla rigenera e dal successivo risciacquo delle resine, è importante gestire correttamente queste operazioni.

La rigenera va allora frazionata in due parti intervallate da una breve fase di risciacquo delle resine.

In un primo caso la prima parte della rigenera può avvenire durante una fase di lavaggio o di risciacquo del ciclo-macchina, in cui è consentito un tempo di contatto sufficiente tra le resine e l’acqua di rigenera, interrompendo poi la pompa di circolazione per il tempo necessario al, breve risciacquo ed al successivo scarico dell'acqua di rigenera dalla vasca di lavaggio. La seconda parte della rigenera può avvenire durante una successiva fase del ciclomacchina.

In alternativa ogni parte della rigenera può essere realizzata al termine di una fase del ciclo-macchina.

Infine anche il risciacquo resine va frazionato in due parti o con un breve fiotto di carico prima del risciacquo vero e proprio.

Naturalmente la presente descrizione è fatta meramente a titolo indicativo e molte modifiche possono essere pensate pur senza uscire dall'idea principale dell’invenzione, che consiste nel realizzare un circuito idraulico di decalcificazione perfezionato e gestito in modo tale da ottimizzare l'efficienza di decalcificazione.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. In una lavastoviglie domestica, un metodo di gestione di un circuito idraulico di decalcifìcazione perfezionato comprendente un decalcificatore formato da un serbatoio per le resine a scambio ionico ed un serbatoio per il sale di rigenera delle resine, una valvola per caricare ,nel serbatoio resine un'acqua dura di rete destinata al lavaggio delle stoviglie, ed una coppia di filtri inferiore e superiore che delimita una regione del serbatoio resine di contenimento delle resine, detto circuito idraulico di decalcificazione operando con un carico di tipo dinamico nelle fasi del ciclomacchina, con una rigenerazione resine effettuata in due parti separate da una breve fase di risciacquo e scarico delle resine, e con un risciacquo resine eseguito in due parti o con un breve fiotto di carico prima del risciacquo vero e proprio, caratterizzato dal fatto che la valvola di carico di detto circuito idraulico di decalcificazione viene fatta operare con una portata compresa tra 2 litri/minuto e 2,5 litri/minuto.
2. 2. In una lavastoviglie domestica, un circuito idraulico di decalcificazione gestito secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta regione di contenimento delle resine di detto circuito idraulico di decalcificazione è compresa tra 120 mm e 130 mm.
3. 3. In una lavastoviglie domestica, un circuito idraulico di decalcificazione secondo la rivendicazione precedente, in cui a monte dei filtri in corrispondenza del fondo de! serbatoio resine è prevista una sezione di afflusso dell’acqua dura di rete e a valle dei filtri in corrispondenza della sommità del serbatoio resine è prevista una sezione di deflusso dell’acqua addolcita verso la vasca dì lavaggio, caratterizzato dal fatto che detta sezione di afflusso dell’acqua dura di rete e detta sezione di deflusso verso la vasca di lavaggio sono sotto forma di un’apertura allungata su un tratto circonferenziale del serbatoio resine.
4. 4. In una lavastoviglie domestica, un circuito idraulico di decalcificazione secondo una qualunque rivendicazione precedente, in cui i filtri sono formati da un fondo dotato di fenditure concentriche equispaziate ed una parete laterale dotata di fenditure verticali equispaziate, caratterizzato dal fatto che il rapporto superficie di passaggio/ superficie complessiva dei filtri è almeno pari al 20%.