ITRM980605A1 - Valvola di deviazione e by-pass - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

"Valvola di deviazione e by-pass"

La presente invenzione riguarda una valvola di deviazione e by-pass.

Più dettagliatamente, l'invenzione riguarda una valvola di deviazione a tre o più vie in grado di agire anche come valvola di by-pass nel caso si verifichino le condizioni di attivazione.

Come è ben noto, una valvola a tre o più vie viene utilizzata al fine di deviare il percorso di un fluido canalizzato in tubi su percorsi alternativi, mentre una valvola di by-pass ha il compito di aprire un percorso alternativo di sfogo al percorso, od ai percorsi, principali del fluido.

Le valvole deviatrici disponibili in commercio sono essenzialmente classificate in base al tipo di comando che attua la movimentazione dell'otturatore, e possono essere genericamente classificate come valvole deviatrici manuali, valvole deviatrici idrauliche (pressostatiche, flussostatiche, pressoflussostatiche) , valvole deviatrici motorizzate, valvole deviatrici pneumatiche e valvole deviatrici oleodinamiche .

Le valvole di by-pass disponibili in commercio possono essere semplici valvole d'intercettazione, con comando di vario tipo (manuale, elettrico,....), utilizzate allo scopo di aprire un percorso alternativo di sfogo al fluido oppure valvole create appositamente per tale funzione che intervengono in modo automatico qualora si verifichino speciali situazioni di pressione (assoluta o differenziale) o di temperatura .

In particolare, quest'ultimo tipo di valvole è frequentemente applicato nel settore del riscaldamento .

Infatti, negli impianti di riscaldamento, valvole di intercettazione, manuali od automatiche, possono determinare l'interruzione completa del flusso di acqua generando una situazione di sovraccarico termico per lo scambiatore primario della caldaia, in quanto viene a mancare il veicolo di smaltimento del calore prodotto dal bruciatore, situazione che, in assenza della valvola di by-pass, si conclude con l'intervento degli organi di sicurezza appositamente previsti contro sovrappressioni e sovratemperature.

Al contrario, prevedendo una valvola idraulica di by-pass pressostatico fra la tubazione di andata e quella di ritorno dell'impianto di riscaldamento, la valvola, aprendosi, evita il sovraccarico termico mantenendo una minima circolazione di acqua nella caldaia che consente ai termostati, posti sulla tubazione in uscita dallo scambiatore primario, di percepire tempestivamente l'aumento di temperatura del flusso di acqua e di spegnere prontamente il bruciatore .

Nel seguito la descrizione verrà riferita in particolare al settore del riscaldamento, ed in particolare a quello dei generatori di calore ad acqua (caldaie) a doppia funzione, detti anche caldaie "miste", riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria, ma è bene evidente come ciò non debba essere utilizzato come indebita limitazione della presente invenzione, in quanto la valvola secondo l'invenzione può essere impiegata in diversi settori.

Lo scopo principale della presente invenzione è quello di fornire una valvola in cui la funzione di by-pass viene inglobata nella valvola di deviazione, e, al ricorrere delle speciali condizioni necessarie che richiedono l'eventuale intervento della valvola di by-pass, si esplica una eccitazione automatica.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione una valvola di deviazione e by-pass, comprendente un corpo valvola, all'interno del quale è ricavata una camera, almeno una prima e una seconda apertura di entrata e'una di uscita da detta camera, un elemento otturatore, disposto all'interno di detta camera, mezzi di contrasto, all'interno di detta camera, che agiscono in maniera da tenere detto elemento otturatore, in posizione di riposo, in posizione tale da chiudere detta seconda apertura di entrata, e un attuatore lineare, che agisce su detto elemento otturatore, contro l'azione dei mezzi di contrasto, per spostarlo dalla posizione di riposo, a seguito di un comando esterno, o di una variazione di pressione nel circuito in cui è inserita la valvola.

Preferibilmente, secondo l'invenzione, detti mezzi di contrasto sono costituiti da una molla.

Ulteriormente, secondo l'invenzione, detto corpo valvola può essere a se stante o integrato in un gruppo idraulico complesso.

Sempre secondo l'invenzione, detto attuatore lineare può agire su detto elemento otturatore mediante un alberino.

In particolare, detto attuatore lineare può essere a comando idraulico, pneumatico, termico, elettrico o elettronico.

La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: la figura 1 è una vista schematica di una valvola secondo l'invenzione; e

la figura 2 mostra una applicazione di una valvola secondo l'invenzione in una caldaia mista.

Osservando ora le figure dei disegni allegati, si può notare la struttura di una forma di realizzazione di una valvola secondo l'invenzione, studiata in questo caso, per funzionare nel circuito idraulico di una caldaia mista, ed in particolare sul "nodo freddo", con due ingressi ed una uscita, di cui l'ingresso indicato con il riferimento numerico 1 è quello dell'acqua di ritorno dalla tubazione 2 dell'impianto di riscaldamento, l'ingresso indicato con il riferimento numerico 3 è quello che riceve l'acqua in uscita dallo scambiatore sanitario 4, mentre l'uscita 5, eventualmente tramite la pompa 6, consente l'invio di acqua allo scambiatore primario 19.

Osservando in particolare la figura 1, la valvola secondo l'invenzione comprende una camera 7, al cui interno è disposto un otturatore 8, preferìbilmente una sfera, su cui agisce una molla di contrasto 9 da un lato e un alberino 10 dall'altro, collegato ad un attuatore 11, provvisto di fili elettrici 12 e di alette di fissaggio 13.

L'accoppiamento tra il corpo valvola 14 e le alette dell'attuatore 11 è realizzato mediante le viti 5.

Su entrambe le battute dei passaggi su cui agisce l'otturatore sono previsti O-ring 16, mentre sull'alberino 10, nel passaggio attraverso il corpo valvola 14, è prevista una tenuta 17.

La caldaia mista esemplificativa mostrata in figura 2 prevede una tubazione 2 di ritorno dell'acqua primaria dall'impianto di riscaldamento, una pompa 6, uno scambiatore 19 primario, un bruciatore 20, uno scarico dei fumi 21, un termostato 22 di sicurezza e un termostato 23 del riscaldamento, e una tubazione 24 di andata dell'acqua primaria verso l'impianto di riscaldamento. E' previsto inoltre uno scambiatore 4 sanitario, con termostato sanitario 25 e sensore di flusso 26, tubazione 27 di ingresso dell'’acqua fredda sanitaria e tubazione 28 di uscita dell'acqua calda sanitaria.

Nella soluzione di figura 2, la valvola secondo l'invenzione, che indicheremo in questa fase genericamente con il riferimento numerico 30 svolge sia la funzione di valvola dì deviazione che la funzione di valvola di by-pass.

Venendo ora ad esaminare in particolare la figura 1, nella posizione di riposo l'otturatore 8 (valvola di deviazione) apre la via verso l'impianto di riscaldamento.

Qualora fosse richiesta la preparazione di acqua calda sanitaria l'attuatore lineare 11 agisce sull'otturatore 8, comprimendo la molla 9, tramite l'alberino 10 per far commutare la valvola di deviazione chiudendo la via 1 dell'impianto di riscaldamento ed aprendo la via 3 verso lo scambiatore sanitario 4.

Al cessare della necessità di preparazione di acqua calda sanitaria l'attuatore 11 retrocede e l'otturatore 8, sospinto dalla molla 9, ritorna nella posizione di riposo, riaprendo la via 1 dell'impianto di riscaldamento.

Durante il funzionamento del riscaldamento, quindi con otturatore 8 in posizione di riposo, eventuali valvole dì intercettazione dell'impianto di tipo elettrico, termostatico o manuale non possono determinare l'interruzione completa del flusso di acqua in caldaia grazie alla soluzione proposta secondo la presente invenzione.

Al contrario, nelle soluzioni secondo la tecnica precedente, tale situazione generebbe una situazione di sovraccarico termico per lo scambiatore primario 19 della caldaia in quanto verrebbe a mancare il veicolo di smaltimento del calore prodotto dal bruciatore 10; tale situazione si conclude con l'intervento degli organi di sicurezza previsti nell'impianto contro sovrappressioni e sovratemperature .

Inoltre, negli impianti di tipo tradizionale, si prevede in alcuni casi una valvola idraulica di by-pass pressostatico fra la tubazione di andata e quella di ritorno dell'impianto di riscaldamento in occasione di interruzioni del flusso nell'impianto di riscaldamento la valvola, che, aprendosi, evita il sovraccarico termico; infatti il mantenimento di una minima circolazione dà modo ai termostati posti sul tubo in uscita dallo scambiatore primario 19 di percepire tempestivamente l'aumento di temperatura del flusso di acqua e di spegnere prontamente il bruciatore.

E' altresì noto come una valvola di by-pass pressostatica sia un dispositivo con molla di contrasto tarata che tiene normalmente chiuso il passaggio (l'otturatore). L'otturatore è azionato solo al superamento di un valore prefissato di differenza di pressione idrostatica. Nelle caldaie la differenza di pressione idrostatica viene generata dalla pompa di circolazione, ma fino a quando il circuito dell'impianto del riscaldamento è aperto ai capi della valvola di by-pass non si crea la differenza di pressione sufficiente alla apertura dell'otturatore della stessa. Quando invece il flusso nell'impianto del riscaldamento è prossimo ad annullarsi la soglia di pressione differenziale idrostatica tra i tubi di andata e ritorno viene superata e la valvola di bypass apre sortendo il suo effetto benefico.

Alla luce di quanto sopra, e inoltre alla luce della descrizione della struttura della valvola secondo l'invenzione, si può notare come essa sia in grado, in caso di occorrenza degli eventi di cui sopra di agire automaticamente come valvola di by-pass.

Infatti, l'otturatore 8 viene tenuto nella posizione di riposo (funzione riscaldamento) dalla molla 9 tarata. In caso di considerevole riduzione del flusso di acqua verso 1'impianto del riscaldamento, l'otturatore 8 viene sospinto e comprime la molla 9 fino ad aprire il passaggio verso lo scambiatore sanitario 4 creando quindi un percorso di by-pass.

Il comando di selezione della via arriva dall'esterno tramite l'attuatore 11 a movimento lineare che tiene in una posizione prestabilita l'otturatore 8 in modo da selezionare i flussi da attivare e quelli da arrestare.

Nella condizione di partenza, cioè in assenza di azione meccanica da parte dell'attuatore 11, la valvola secondo l'invenzione mantiene sempre aperti i percorsi detti "di riposo", mentre in presenza di azione meccanica vengono aperti i percorsi alternativi detti "di eccitazione".

In situazioni speciali in cui il percorso attivato dalla valvola (deviazione) viene impedito da altri organi di regolazione può essere necessario per ragioni di sicurezza o di utilità attivare un percorso alternativo che consenta comunque una minima circolazione.

Appare evidente come una valvola come quella secondo l'invenzione che consente di coniugare con il medesimo otturatore 8 la funzione di deviazione e di valvola di by-pass costituisce un notevole vantaggio in termini di minore quantitativo di materiali per la fabbricazione delle valvole e di minore impiego di tubi necessari per il percorso di by-pass rispetto alle soluzioni note nella tecnica.

Sebbene la soluzione mostrata sia stata prevista per lavorare sul nodo freddo dell'impianto di riscaldamento, mantenendo lo stesso principio, essa può essere progettata per lavorare sul "nodo caldo".

Come già detto, si possono realizzare valvole di questo tipo da utilizzare nello stesso settore od in altri settori e che prevedono uno o più ingressi ed una o più uscite.

L'elemento mobile della valvola potrà avere due o più posizioni di funzionamento e, quindi, due o più stati selezionabili di commutazione dei flussi.

La funzione di by-pass potrà essere sfruttata a prescindere dal settore di applicazione in ogni situazione di ostruzione, di progetto od accidentale, del circuito principale servito dalla valvola di deviazione nella specifica applicazione.

Il corpo valvola 14, l'otturatore 8 e tutti gli elementi passivi della valvola secondo l'invenzione saranno realizzati con i materiali più idonei a seconda della specifica applicazione, ed in particolare materiali metallici, ad esempio l'allumìnio, o materiali in plastica o qualsiasi altro materiale.

Inoltre, si utilizzerà la tecnologia più appropriata (ad esempio per l'alluminio la pressofusione o la fusione in sabbia o in conchiglia, per il rame lo stampaggio e la saldobrasatura) e si adotterà la forma più adatta a soddisfare le esigenze a cui la valvola è destinata.

Nella progettazione della valvola secondo l'invenzione, in funzione della applicazione, si dovrà ottenere una resistenza meccanica adeguata a resistere alle sollecitazioni indotte dalla pressione interna del liquido e dalle"variazioni di temperatura, nonché a resistere alla corrosività dei fluidi e degli eventuali liquidi di lavaggio per la manutenzione .

Come già accennato, il corpo 14 della valvola può essere a se stante oppure inglobato in un gruppo idraulico multifunzionale.

Per quanto riguarda l'attuatore 11, esso verrà scelto in base alle caratteristiche necessarie al funzionamento della valvola, preferibilmente fra componenti già disponibili in commercio, tenendo presenti ì parametri relativi alla corsa massima, velocità di uscita e di rientro del pistoncino, tipo di alimentazione elettrica, forza sviluppabile dal pistoncino in uscita ed in rientro, orientamento spaziale dell'otturatore nei confronti della forza di gravità e di eventuali azioni dinamiche, vita meccanica prevista espressa in numero di cicli. Come menzionato in precedenza, l'attuatore 11 potrà avere un comando idraulico, pneumatico, termico, elettrico, od elettronico.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola di deviazione e by-pass, caratterizzata dal fatto di comprendere un corpo valvola, all'interno del quale è ricavata una camera, almeno una prima e una seconda apertura di entrata e una di uscita da detta camera, un elemento otturatore, disposto all'interno di detta camera, mezzi di contrasto, all'interno di detta camera, che agiscono in maniera da tenere detto elemento otturatore, in posizione di riposo, in posizione tale da chiudere detta seconda apertura di entrata, e un attuatore lineare, che agisce su detto elemento otturatore, contro l'azione dei mezzi di contrasto, per spostarlo dalla posizione di riposo, a seguito di un comando esterno, o di una variazione di pressione nel circuito in cui è inserita la valvola.
2. 2. Valvola di deviazione e by-pass secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di contrasto sono costituiti da una molla.
3. 3. Valvola di deviazione e by-pass secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto corpo valvola è a se stante o integrato in un gruppo idraulico complesso.
4. 4. Valvola di deviazione e by-pass secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto attuatore lineare agisce su detto elemento otturatore mediante un alberino.
5. 5. Valvola di deviazione e by-pass secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto attuatore lineare è a comando idraulico, pneumatico, termico, elettrico o elettronico.
6. 6. Valvola di deviazione e by-pass secondo ognuna delle rivendicazioni precedenti, sostanzialmente come illustrata e descritta