ITPD20010028A1 - STEAM GENERATOR WITH AUTOMATIC WATER FILLING SYSTEM. - Google Patents
STEAM GENERATOR WITH AUTOMATIC WATER FILLING SYSTEM. Download PDFInfo
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Description
TITOLO TITLE
NUOVO GENERATORE DI VAPORE CON SISTEMA DI NEW STEAM GENERATOR WITH SYSTEM OF
CARICAMENTO AUTOMATICO DELL’ACQUA AUTOMATIC WATER LOADING
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione riguarda caldaie di generazione di vapore con un sistema di caricamento automatico dell'acqua. L'innovazione trova particolare, se pur non esclusiva applicazione, nel settore delle apparecchiature che utilizzano il vapore per l'espletamento delle loro funzioni domestiche od industriali come sistemi stiranti, macchine per la pulizia, idropulitrici, idrojet ad estrazione, aspiratori combinati ecc. The present invention relates to steam generation boilers with an automatic water loading system. The innovation finds particular, if not exclusive application, in the sector of equipment that uses steam to carry out their domestic or industrial functions such as ironing systems, cleaning machines, pressure washers, hydrojet extraction systems, combined vacuum cleaners, etc.
Uno dei parametri di efficienza dei generatori di vapore è la capacità di garantire una quantità costante di vapore per un periodo più lungo possibile. Molti generatori di vapore in continuo sono costituiti da una camera di vaporizzazione, riscaldata elettricamente, rifornita di acqua fredda da un serbatoio separato. One of the efficiency parameters of steam generators is the ability to guarantee a constant quantity of steam for as long as possible. Many continuous steam generators consist of an electrically heated vaporization chamber supplied with cold water from a separate tank.
L’efficienza del sistema di produzione del vapore dipende anche dalla capacità del sistema di ricarica di mantenere il più costante possibile il livello di pressione nella camera di vaporizzazione. The efficiency of the steam production system also depends on the ability of the charging system to keep the pressure level in the vaporization chamber as constant as possible.
I vari meccanismi noti di controllo del livello dell’acqua nella camera di vaporizzazione risentono delle svariate problematiche meccaniche, elettriche, di deposito di calcare, di surriscaldamento e raffreddamento. Nella domanda di brevetto PD2000A000279 di proprietà dei medesimi richiedenti del presente brevetto è descritto un generatore di vapore avente una porzione del cielo della camera di vaporizzazione più basso e situato al sostanzialmente livello inferiore dell’acqua da vaporizzare. Una piccola resistenza ed un termostato inseriti nella parte bassa del cielo della camera di vaporizzazione fungono da rilevatore di basso livello d’acqua: quando l’acqua si consuma e non lambisce la parte bassa del cielo la resistenza elettrica surriscalda tale parte della camera di vaporizzazione, il termostato rileva tale surriscaldamento e comanda l’azionamento della pompa per il riempimento della camera di vaporizzazione con l’acqua fredda del serbatoio; l’acqua di rabbocco lambisce la parte bassa del cielo della camera di vaporizzazione raffreddandola e provocando l’intervento del termostato che blocca la pompa. The various known mechanisms for controlling the water level in the vaporization chamber are affected by various mechanical, electrical, limescale deposit, overheating and cooling problems. Patent application PD2000A000279 owned by the same applicants of this patent describes a steam generator having a lower portion of the top of the vaporization chamber and located at the substantially lower level of the water to be vaporized. A small resistance and a thermostat inserted in the lower part of the top of the vaporization chamber act as a low water level detector: when the water is consumed and does not touch the lower part of the top, the electrical resistance overheats this part of the vaporization chamber. , the thermostat detects this overheating and controls the operation of the pump for filling the vaporization chamber with cold water from the tank; the top-up water touches the lower part of the vaporization chamber ceiling, cooling it and causing the intervention of the thermostat that blocks the pump.
Tale generatore di vapore presenta gli inconvenienti di essere vincolato al materiale del serbatoio ed alla forma a cielo a due livelli della camera di vaporizzazione. This steam generator has the drawbacks of being linked to the material of the tank and to the two-level top shape of the vaporization chamber.
Per ovviare a tutti i suddetti inconvenienti si è studiato e realizzato un nuovo tipo di generatore di vapore con camera di vaporizzazione di qualsiasi materiale e forma e con una nuova sonda di estrema sensibilità. To obviate all the aforesaid drawbacks, a new type of steam generator has been studied and implemented with a vaporization chamber of any material and shape and with a new extremely sensitive probe.
Il nuovo generatore di vapore è costituito nelle sue parti principali da una camera di vaporizzazione con resistenza elettrica principale di riscaldamento, da una nuova sonda di livello dell’acqua, da un serbatoio per l’acqua fredda di rabbocco, da una pompa e da parti accessorie come pressostati, elettrovalvole, e simili. The new steam generator consists in its main parts of a vaporization chamber with main electric heating resistance, a new water level probe, a tank for cold water topping up, a pump and parts accessory such as pressure switches, solenoid valves, and the like.
In particolare la camera di vaporizzazione ha forma qualsiasi per esempio regolare, parallelepipeda, cilindrica o quella richiesta e necessaria per l’apparecchio utilizzatore del vapore. In particular, the vaporization chamber has any shape, for example regular, parallelepiped, cylindrical or that required and necessary for the appliance that uses the steam.
Su un lato della camera di vaporizzazione è presente un foro o alloggiamento passante che consente l inserimento ed il fissaggio della nuova sonda di livello dell’acqua. On one side of the vaporization chamber there is a hole or through housing that allows the insertion and fixing of the new water level probe.
Il condotto o foro di riempimento della camera di vaporizzazione è situato sul cielo della camera stessa, in prossimità o sulla verticale della sonda in modo che l’acqua di riempimento investa o comunque interessi il più rapidamente possibile la sonda stessa. The filling duct or hole of the vaporization chamber is located on the top of the chamber itself, near or vertically of the probe so that the filling water invests or otherwise affects the probe itself as quickly as possible.
La nuova sonda è costituita da un corpo termoconduttore genericamente parallelepipedo o cilindrico con flangia d’estremità per il suo fissaggio alla parete della camera di vaporizzazione. The new probe consists of a generally parallelepiped or cylindrical heat conducting body with an end flange for its attachment to the vaporization chamber wall.
All’ interno del corpo della sonda è presente una termoresistenza elettrica mentre sulla flangia del corpo stesso, o in altra posizione opportuna, è fissato un termostato. Inside the probe body there is an electrical resistance thermometer while a thermostat is fixed on the flange of the body itself, or in another suitable position.
La sonda così costituita, una volta inserita, applicata e fissata sulla parete della camera di vaporizzazione, viene a trovarsi all’interno di detta camera di vaporizzazione. Sostanzialmente il bordo inferiore della sonda individuerà il livello minimo dell’acqua in cui è necessario effettuare il riempimento della camera di vaporizzazione, mentre il bordo superiore della sonda individuerà il livello massimo, in cui viene interrotto il riempimento della camera di vaporizzazione. The probe thus constituted, once inserted, applied and fixed on the wall of the vaporization chamber, is located inside said vaporization chamber. Basically, the lower edge of the probe will identify the minimum water level in which it is necessary to fill the vaporization chamber, while the upper edge of the probe will identify the maximum level, at which the filling of the vaporization chamber is interrupted.
Il termostato della sonda è collegato elettricamente con la pompa di riempimento della camera di vaporizzazione. The thermostat of the probe is electrically connected to the filling pump of the vaporization chamber.
Nel normale funzionamento l’acqua nella camera di vaporizzazione sommerge il corpo della sonda e la termoresistenza principale della camera di vaporizzazione riscalda l’acqua generando il vapore. In normal operation, the water in the vaporization chamber submerges the body of the probe and the main resistance thermometer of the vaporization chamber heats the water generating the steam.
La termoresistenza elettrica della sonda riscalda il corpo della sonda stessa mentre il termostato della sonda controlla in continuo la temperatura della sonda stessa. The electrical resistance thermometer of the probe heats the body of the probe itself while the thermostat of the probe continuously monitors the temperature of the probe itself.
La sonda fuoriesce in tutto o in parte dall’acqua quando l’acqua da vaporizzare diminuisce di livello e conseguentemente il calore generato dalla termoresistenza della sonda aumenta la temperatura della sonda stessa. Tale aumento della temperatura della sonda viene rilevato dal termostato che aziona la pompa prelevando acqua dal serbatoio ed immettendola nella camera di vaporizzazione. L’acqua aggiunta investe la sonda raffreddandola. La sonda stessa si raffredda quando il livello dell’acqua è risalito raggiungendo la temperatura limite inferiore; a questo punto il termostato comanda l arresto della pompa di riempimento. The probe comes out of the water in whole or in part when the water to be vaporized decreases in level and consequently the heat generated by the thermoresistance of the probe increases the temperature of the probe itself. This increase in the temperature of the probe is detected by the thermostat which activates the pump by taking water from the tank and introducing it into the vaporization chamber. The added water hits the probe, cooling it. The probe itself cools down when the water level has risen reaching the lower limit temperature; at this point the thermostat commands the stop of the filling pump.
Sia le dimensioni, sia i materiali, sia le caratteristiche termiche e termoelettriche delle varie parti della sonda sono studiate e rapportate in modo da avere ima elevata sensibilità della sonda. Si ottiene un dislivello molto ridotto fra il livello massimo ed il livello minimo dell’acqua nella camera di vaporizzazione. Both the dimensions, the materials, and the thermal and thermoelectric characteristics of the various parts of the probe are studied and related in order to have a high sensitivity of the probe. A very small difference in level is obtained between the maximum level and the minimum level of water in the vaporization chamber.
Il generatore di vapore costituito come sopra descritto presenta notevoli vantaggi: The steam generator constructed as described above has considerable advantages:
· mantiene un livello sostanzialmente costante dell’acqua da vaporizzare con conseguente stabilità di rapporti acqua-vapore-pressione, Maintains a substantially constant level of the water to be vaporized with consequent stability of water-vapor-pressure relationships,
• immette minori quantità di acqua fredda diminuendo drasticamente gli sbalzi termici interni della camera di vaporizzazione, • introduces smaller quantities of cold water, drastically reducing the internal temperature changes of the vaporization chamber,
• ha una produzione più omogenea di vapore ed un valore di pressione meno variabile, • has a more homogeneous production of steam and a less variable pressure value,
• alta sensibilità alla variazione di livello dell’acqua, • high sensitivity to changes in water level,
• non vi sono malfunzionamenti per calcare, • there are no malfunctions due to limescale,
• continuo funzionamento anche in posizioni non perfettamente orizzontali, eliminazione di squilibri elettrici o altro. • continuous operation even in positions that are not perfectly horizontal, elimination of electrical imbalances or other.
A scopo esplicativo e non limitativo delle caratteristiche della presente invenzione, viene ora descritto un esempio di realizzazione del sistema secondo l'invenzione medesima, con riferimento agli annessi disegni schematici. For explanatory and non-limiting purposes of the characteristics of the present invention, an example of embodiment of the system according to the invention is now described, with reference to the annexed schematic drawings.
Nella figura 1 è rappresentato il nuovo generatore di vapore, mentre nelle figure 2 e 3 sono rappresentati i due momenti di livello basso e di livello alto dell’acqua. Figure 1 shows the new steam generator, while figures 2 and 3 show the two moments of low and high water level.
Il serbatoio dell'acqua fredda (1) è dotato di un lettore di livello (2) che, tramite il segnalatore acustico o spia (3) avvisa l'utente della mancanza di acqua. The cold water tank (1) is equipped with a level reader (2) which, by means of the acoustic signal or warning light (3), warns the user of the lack of water.
La camera di vaporizzazione (6) riscalda l’acqua in essa contenuta tramite la resistenza principale (7). Contemporaneamente la resistenza (12.2) della sonda (12) riscalda li corpo (12.1) della sonda (12) stessa ed il calore viene assorbito dall’acqua della camera di vaporizzazione (6). The vaporization chamber (6) heats the water contained in it through the main resistance (7). At the same time the resistance (12.2) of the probe (12) heats the body (12.1) of the probe (12) itself and the heat is absorbed by the water of the vaporization chamber (6).
A raggiungimento della pressione prestabilita interviene il pressostato (9) che interrompe l'alimentazione delle resistenze (7, 12.2). L'erogazione del vapore avviene per mezzo di una elettrovalvola (10) azionata da un pulsante di comando dell’apparecchiatura di utilizzazione del vapore. Il conseguente abbassamento di pressione fa intervenire il pressostato (9) che reinserisce la resistenza principale (7) per il mantenimento della pressione di esercizio e la resistenza (12.2) della sonda (12). When the preset pressure is reached, the pressure switch (9) cuts off the power supply to the resistances (7, 12.2). The steam is delivered by means of a solenoid valve (10) operated by a control button of the steam utilization equipment. The consequent lowering of pressure triggers the pressure switch (9) which reinserts the main resistance (7) to maintain the operating pressure and the resistance (12.2) of the probe (12).
Quando l'acqua all'intemo della camera di vaporizzazione (6) scende soto al livello (X, figura 2) del corpo della sonda, il calore generato della resistenza elettrica (12.2) surriscalda il corpo della sonda (12.1) ed il termostato (13) della sonda stessa interviene ativano la pompa (4) per il rabbocco. When the water inside the vaporization chamber (6) falls below the level (X, figure 2) of the probe body, the heat generated by the electrical resistance (12.2) overheats the probe body (12.1) and the thermostat ( 13) of the probe itself activates the pump (4) for topping up.
La pompa (4) preleva l’acqua dal serbatoio (1) e la immete nella camera di vaporizzazione (6) attraverso un ugello o foro di riempimento (8) in modo che l’acqua in ingresso investa o comunque lambisca la sonda (12). The pump (4) takes the water from the tank (1) and introduces it into the vaporization chamber (6) through a nozzle or filling hole (8) so that the incoming water invests or in any case licks the probe (12 ).
Non appena il livello dell’acqua sale oltre il livello della sonda (Y, figura 3) il maggior calore del corpo (12.1) della sonda (12) generato dalla sua resistenza (12.2) è stato assorbito dall’acqua della camera di vaporizzazione (6) e di conseguenza il termostato (13) interviene nuovamente interrompendo il funzionamento della pompa (4). As soon as the water level rises above the level of the probe (Y, figure 3) the greater heat of the body (12.1) of the probe (12) generated by its resistance (12.2) has been absorbed by the water of the vaporization chamber ( 6) and consequently the thermostat (13) intervenes again, interrupting the operation of the pump (4).
Questo sistema permete di avere frequenti e brevi immissioni di acqua fredda in modo tale da non comprometere la pressione che si è formata all’interno della caldaia. This system allows for frequent and short injections of cold water so as not to compromise the pressure that has formed inside the boiler.
In tal modo la curva indicante i valori della pressione (p) del nuovo sistema (n) relativamente al tempo (t) è meno ampia rispeto ai sistemi tradizionali (v) e viene ridotta l’escursione di pressione durante la fase di lavoro e di prelievo, come illustrato in figura 4. In this way the curve indicating the pressure values (p) of the new system (n) with respect to time (t) is less wide than the traditional systems (v) and the pressure excursion during the working and working phase is reduced. sampling, as shown in figure 4.
Il tradizionale pressostato rileva la pressione (con delta molto minore) e quindi si ativa solo nei casi di fine lavoro evitando così interventi del pressostato che disinserisce la resistenza principale di riscaldamento dell’acqua durante la fase di ricarica e permetendo quindi un lavoro continuo ed efficace. The traditional pressure switch detects the pressure (with a much lower delta) and therefore is activated only in the case of the end of work, thus avoiding the intervention of the pressure switch which disconnects the main water heating resistance during the refill phase and thus allowing continuous and effective work. .
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