ITTO20070333A1 - Apparecchiatura di controllo di un sistema di pressurizzazione dell'acqua. - Google Patents

Description

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

"Apparecchiatura di controllo di un sistema di pressurizzazione dell'acqua".

La presente invenzione riguarda una apparecchiatura di controllo di un sistema di pressurizzazione dell'acqua.

Più dettagliatamente l'invenzione concerne un'apparecchiatura che consente di mantenere in modo efficiente e di salvare la parte più debole di un sistema di pressurizzazione dell'acqua per uso civile od industriale.

Nel seguito la descrizione sarà rivolta all'utilizzo in ambito civile, ma è ben evidente come la stessa non debba essere considerata limitata a questo impiego specifico.

Com'è ben noto, un sistema di pressurizzazione dell'acqua applicato ad un impianto idraulico è provvisto principalmente di una pompa elettrica, un pressostato ed un vaso di espansione.

L'apertura di un qualsiasi rubinetto dell'impianto provoca una rapida diminuzione della pressione nel circuito idraulico dell'impianto. Il vaso ad espansione restituisce l'acqua accumulata in precedenza, evitando un brusco abbassamento della pressione. Quando la pressione rilevata dal pressostato si trova al disotto di una soglia predefinita di intervento, si chiude un contatto elettrico, in modo da azionare la pompa dell'acqua.

La successiva chiusura del rubinetto provoca la dilatazione della membrana del vaso ad espansione e un concomitante aumento della pressione nel circuito. Superata successivamente nella direzione opposta una soglia di disattivazione, il pressostato apre il contatto elettrico interrompendo l'alimentazione della pompa.

Attraverso un manometro è possibile verificare le pressioni di soglia di pressione di attivazionedisattivazione d'intervento del pressostato.

Il vaso di espansione a membrana è il punto più delicato del sistema. Detto vaso di espansione comprende un involucro metallico ed una membrana di gomma all'interno di esso, vincolata per mezzo di una piastra comunicante con la tubatura (il circuito idraulico). Questa configurazione individua due camere. La prima camera, costituita dall'interno della membrana di gomma, è invasa dall'acqua. La seconda camera, formata dalla parete esterna della membrana e dal contenitore metallico, è occupata da aria compressa.

All'aumentare della pressione nel circuito idraulico vi è un aumento del volume dell'acqua contenuto nella membrana. Di conseguenza si ha la diminuzione del volume della camera contenente aria, ciò determinando l'aumento di pressione nella camera stessa contrastando la dilatazione della membrana.

Al diminuire della pressione del circuito idraulico s'instaura il procedimento inverso, ossia la maggiore pressione della camera contenente aria comprime la membrana, restituendo al circuito idraulico l'acqua e l'energia precedentemente accumulata,

Come è facile intuire, la membrana in gomma lavora in abrasione contro il metallo e ciò comporta un'usura nel lungo termine. A questo deterioramento del vaso di espansione non è possibile porre rimedio.

Tuttavia, è necessario osservare che l'usura della membrana è causata principalmente dal fatto che quasi mai la membrana lavora nelle condizioni ideali, che sono:

precarica d'aria pari alla pressione di azionamento (minima) della pompa elettrica; la pressione di disattivazione (massima) non sia superiore a circa il doppio della minima (ad esempio 60-65%)

Un altro aspetto assai importante è che molto spesso il vaso di espansione è sotto dimensionato rispetto alla richiesta d'acqua.

Questo comporta un maggiore numero di azionamenti della pompa elettrica, comportando una sua rapida usura, unitamente a quella del pressostato ed ovviamente della membrana. Inoltre, ciò crea anche un consumo di energia (dovuto principalmente allo spunto della pompa elettrica) anche tre volte superiore rispetto ad un impianto correttamente dimensionato.

Infine, si produce anche un fastidioso effetto di aumento e diminuzione del flusso dell'acqua, poiché ogni pochi litri la pressione nel circuito idraulico varia dal minimo al massimo.

Un altro fattore che tende ad usurare molto la membrana del vaso di espansione è il fenomeno dell'osmosi, ossia la permeabilità all'aria dell'elastomero di cui è realizzata la membrana.

Una piccolissima parte dell'aria di precarica, in un tempo lungo, passa attraverso la gomma della membrana nell'acqua, determinando un maggior lavoro una maggiore abrasione e maggiori deformazioni anomale della membrana stessa.

Questo fenomeno è tanto maggiore quanto la precarica e la pressione di attacco sono diverse (precarica minore) e quando la pressione massima è superiore al doppio della minima.

È noto agli esperti del settore, infatti, che un vaso di espansione viene precaricato nella fabbrica di produzione ad una pressione di precarica iniziale prestabilita, dell'ordine di 1,5 bar. Detta pressione di precarica, consente all'installatore di assemblare il sistema pompa/pressostato/vaso di espansione senza la necessità di essere dotato di un compressore.

Tuttavia, spesso la pressione non è sufficiente, anche perché è noto che i pressostati escono nella maggior parte dei casi tarati da 1,2 a 2,4 bar.

L'installatore, dunque, tara il pressostato alzando la pressione massima di controllo e spesso tende ad alzare anche la minima. Ma in ciascuno di questi due casi non modifica quasi mai la pressione di precarica del vaso.

Tra l'altro, nell' assemblare i sistemi di pressurizzazione con componenti commerciali, 1'inst al-latore può trovarsi spesso con un vaso di espansione precaricato a 3 bar ed un pressostato che effettua un attacco ad 1 bar. Ciò implica che il vaso di espansione sia sotto utilizzato anche dell' 80%.

Viceversa nel caso in cui il pressostato preveda una soglia di azionamento della pompa elettrica a 3 bar ed il vaso di espansione sia precaricato a 1 bar si ha l'effetto che l'acqua tenda a stagnare nel vaso di espansione, perché non si svuota, e la membrana lavori eccessivamente, diminuendo di moltissimo la durata del vaso di espansione stesso a causa di eccessive abrasioni e deformazioni anomale, oltre al fatto che si crea un odore acre di acqua stagnante.

Infine, nel caso in cui la pressione non fosse sufficiente, si crea un eccessiva differenza tra la pressione massima e minima di azionamento della pompa elettrica da parte del pressostato, il sistema funziona correttamente, risolvendo il problema della corretta erogazione dell'acqua all'utente, ma a grave scapito della durata della membrana.

Possono anche avvenire fenomeni apparentemente banali ma non meno compromettenti per il sistema di pressurizzazione. È una consuetudine molto diffusa controllare se c'è ancora precarica nell'autoclave premendo lo stelo della valvola dell'aria posta generalmente alla sommità dell'involucro metallico del vaso di espansione.

Questo avviene perché il sistema una volta installato non è più trasparente e sempre meno lo è nel tempo perché anche il manometro normalmente installato è di bassa qualità e spesso non funziona o riporta misura non precise. In ogni caso, si ha che non c'è modo di regolare l'impianto in modo corretto, senza svuotare l'impianto ed impiegare manometri di precisione . Ciò come è evidente comporta notevoli spese e perdite di tempo e la necessità di personale specializzato.

Alla luce di quanto sopra, è scopo della presente invenzione quello di proporre un'apparecchiatura in grado di controllare la pressurizzazione di un sistema idraulico in modo dinamico, in base alla pressione di precarica del vaso di espansione; di conseguenza si modifica radicalmente il modo di pilotare un sistema di pressurizzazione o di riscaldamento.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di consentire all'utente stesso di ripristinare il corretto funzionamento del sistema semplicemente svuotando il vaso dall'acqua a pompa spenta.

Un altro scopo dell'invenzione è quello di proporre un apparecchiatura che consenta di limitare il fenomeno dell'osmosi e quindi di preservare la durata della membrana del vaso di espansione.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di consentire la rilevazione del corretto dimensionamento dell'impianto di pressurizzazione.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un'apparecchiatura di controllo di un sistema di pressurizzazione dell'acqua installabile in un circuito idraulico, detto sistema comprendendo una pompa elettrica collegata a detto circuito idraulico per il pompaggio in esso dell'acqua; e un vaso di espansione, provvisto di una valvola di controllo della pressione della camera contenente aria interna ad esso, collegato a detto circuito idraulico, atto a compensare le variazioni di pressione cui è sottoposto detto circuito idraulico nelle fasi di erogazione dell'acqua; detta apparecchiatura essendo caratterizzata dal fatto di comprendere un sensore di pressione, installato in corrispondenza di detta valvola di controllo, per rilevare la pressione di detta camera contenente aria; ed un'unità di elettronica, collegata elettricamente a detta pompa elettrica e a detto sensore di pressione, atta a misurare costantemente la pressione di detta camera contenente aria mediante detto sensore di pressione, in modo da regolare l'attivazione o la disattivazione di detta pompa elettrica in base al valore di pressione rilevato.

Sempre secondo l'invenzione, il controllo di detta pompa elettrica può essere ottenuto determinando le soglie di pressione di attivazione e disattivazione della stessa, ed in particolare dette soglie di pressione di attivazione e disattivazione di detta pompa elettrica possono essere tali che detta pressione di disattivazione non sia superiore al doppio di detta pressione di attivazione.

Ancora secondo l'invenzione, detta apparecchiatura può regolare il controllo di detta pompa elettrica in modo che la pressione di precarica dell'aria di detta camera contenente aria di detto vaso di espansione sia sostanzialmente pari alla pressione di attivazione di detta pompa elettrica.

Ulteriormente secondo l'invenzione detta apparecchiatura consente la misurazione della pressione di precarica di detto vaso di espansione quando il circuito idraulico è in assenza di acqua, in modo da calcolare le soglie di pressione di attivazione e disattivazione di detta pompa elettrica .

Vantaggiosamente secondo l'invenzione, detta unità di controllo può comprendere mezzi contatori del numero di cicli di attivazione-disattivazione rispetto ad un intervallo di tempo predefinibile, preferibilmente giornaliero, di detta pompa elettrica rispetto alla quantità di acqua richiesta.

Sempre secondo l'invenzione, detta apparecchiatura comprende un dispositivo di taratura mediante il quale è possibile fissare una soglia di pressione minima di precarica della camera d'aria di detto vaso di espansione da parte di un installatore; inoltre, detta unità di controllo può comprendere un dispositivo di allarme atto a generare un segnale di allarme nel caso in cui la pressione di precarica scende sotto detta soglia di pressione minima di precarica.

Ancora secondo l'invenzione, detta unità di controllo può comprendere mezzi di ricetrasmissione, atti ad inviare un avviso telefonico, come un SMS, in caso di malfunzionamenti o guasti.

Ulteriormente secondo l'invenzione, detta unità di controllo può comprendere un indicatore, preferibilmente un LED o simili, di installazione non corretta.

Vantaggiosamente secondo l'invenzione, detta apparecchiatura può comprendere una unità compressore dell'aria, mediante la quale ripristinare o modificare la pressione di precarica di detto vaso di espansione.

La presente invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, secondo la sua preferita forma di realizzazione, con particolare riferimento alla figura del disegno allegato che mostra uno schema di funzionamento dell'apparecchiatura di controllo di un sistema di pressurizzazione dell'acqua secondo la presente invenzione.

Facendo riferimento alla figura allegata, si osserva un circuito idraulico rappresentato nella figura da un tratto di condotta 1, in cui può scorrere acqua, su cui è installato un sistema o impianto di pressurizzazione. Detto sistema comprende una pompa elettrica 2 ed un vaso di espansione 3.

Detto vaso di espansione 3 è naturalmente dotato di una valvola dell'aria 4, posta alla sommità del dell'involucro metallico 3'.

Detto sistema o impianto di pressurizzazione dell'acqua è controllato da un'apparecchiatura 5 provvista di un'unità di controllo 6 elettronica collegata elettricamente a detta pompa elettrica 2 e ad un sensore di pressione 7 installato su detta valvola dell'aria 4.

Il funzionamento dell'apparecchiatura avviene come segue. L'unità di controllo 6 elettronica misura costantemente la pressione all'interno del vaso di espansione 3, ed in funzione del valore letto controlla la pompa elettrica 2 in modo da erogare una potenza tale da forzare l'acqua nella condotta 1 ad un'opportuna pressione.

Mediante l'apparecchiatura 5 oggetto della presente invenzione, l'installatore è in grado anche di misurare la pressione della camera contenente aria interna al vaso di espansione 3 in assenza di acqua. In altre parole, è possibile rilevare la pressione di precarica del vaso di espansione 3.

In base a questo valore, detta unità di controllo 6 calcola automaticamente le soglie di pressione di attivazione e di disattivazione della pompa elettrica 2, mediante le quali detta unità di controllo 6 stessa attiva la pompa 2.

L'apparecchiatura, pertanto, funziona in modo completamente dinamico. Ciò permette di variare in ogni momento la pressione di attivazione e di disattivazione della pompa elettrica 2 in funzione della pressione di precarica, salvaguardando la vita della membrana del vaso di espansione 3 e della pompa elettrica 2.

L'unità di controllo 6 può prevedere anche ulteriori funzioni. In particolare, detta unità di controllo 6 è dotata di mezzi contatori (non mostrati nella figura) in grado di rilevare il numero dei cicli di attivazione-disattivazione della pompa elettrica rispetto ad un corretto utilizzo. Il dato viene memorizzato ed un dispositivo di allarme (non mostrato nella figura) segnala le condizioni di funzionamento della pompa al di fuori da parametri predefinibili. Ciò consente di salvaguardare la vita delle parti del sistema di pressurizzazione dell'acqua. È noto, infatti, che una pompa elettrica è correttamente dimensionata per l'impianto in cui è installata se effettua un massimo di circa 5.000 cicli di attivazione-disattivazione l'anno.

Inoltre, l'apparecchiatura 5 comprende un dispositivo di taratura, mediante il quale l'installatore può fissare la pressione minima di precarica desiderata, al di sotto della quale il sistema genera un allarme mediante detto dispositivo di allarme.

Detta unità di controllo 6 comprende anche un indicatore, ad esempio un LED o simili, di installazione non corretta dell'apparato 5.

Infine, l'unità di controllo 6 comprende mezzi di ricetrasmissione (non visibili in figura) mediante i quali invia un avviso telefonico (e.g. un SMS) al manutentore, segnalando malfunzionamenti, o guasti .

L'apparecchiatura 5 può essere, infine, dotata di una unità compressore dell'aria, mediante la quale l'installatore o il manutentore può ripristinare o modificare la precarica del vaso di espansione 3.

Nel caso in cui l'apparecchiatura subisse un guasto, essa è regolata in modo da non interrompere l'erogazione dell'acqua all'utenza, ancorché non ben regolata .

Sulla base della descrizione precedente, si può osservare che la caratteristica fondamentale della presente invenzione è che l'apparecchiatura descritta è in grado di effettuare una taratura automatica in base alla pressione di precarica, e che le soglie di pressione di attivazionedisattivazione della pompa elettrica sono dinamiche.

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

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura (5) di controllo di un sistema di pressurizzazione dell'acqua installabile in un circuito idraulico (1), detto sistema comprendendo una pompa elettrica (2) collegata a detto circuito idraulico (1) per il pompaggio in esso dell' acqua; e un vaso di espansione (3), provvisto di una valvola di controllo (4) della pressione della camera contenente aria interna ad esso, collegato a detto circuito idraulico (1), atto a compensare le variazioni di pressione cui è sottoposto detto circuito idraulico (1) nelle fasi di erogazione dell'acqua; detta apparecchiatura (5) essendo caratterizzata dal fatto di comprendere un sensore di pressione (V), installabile in corrispondenza di detta valvola di controllo (4), per rilevare la pressione di detta camera contenente aria; ed un'unità di controllo (6) elettronica collegata elettricamente a detta pompa elettrica (2) e a detto sensore di pressione (7), atta a misurare costantemente la pressione di detta camera contenente aria mediante detto sensore di pressione (7), in modo da regolare l'attivazione o la disattivazione di detta pompa elettrica (2) in base al valore di pressione rilevato.
2. 2. Apparecchiatura (5) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il controllo di detta pompa elettrica (2) è ottenuto determinando le soglie di pressione di attivazione e disattivazione della stessa.
3. 3. Apparecchiatura (5) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che dette soglie di pressione di attivazione e disattivazione di detta pompa elettrica (2) sono tali che detta pressione di disattivazione non sia superiore al doppio di detta pressione di attivazione.
4. 4. Apparecchiatura (5) secondo la rivendicazione una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di regolare il controllo di detta pompa elettrica (2) in modo che la pressione di precarica dell'aria di detta camera contenente aria di detto vaso di espansione (3) sia sostanzialmente pari alla pressione di attivazione di detta pompa elettrica (2).
5. 5. Apparecchiatura (5) secondo una qualsiasi la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto di consentire la misurazione della pressione di precarica di detto vaso di espansione (3) quando il circuito idraulico (1) è in assenza di acqua, in modo da calcolare le soglie di pressione di attivazione e disattivazione di detta pompa elettrica (2).
6. 6. Apparecchiatura (5) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta unità di controllo (6) comprende mezzi contatori del numero di cicli di attivazionedisattivazione rispetto ad un intervallo di tempo predefinibile, preferibilmente giornaliero, di detta pompa elettrica (2) rispetto alla quantità di acqua richiesta .
7. 7. Apparecchiatura (5) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un dispositivo di taratura mediante il quale è possibile fissare una soglia di pressione minima di precarica della camera d'aria di detto vaso di espansione (3) da parte di un installatore; e dal fatto che detta unità di controllo (6) comprende un dispositivo di allarme atto a generare un segnale di allarme nel caso in cui la pressione di precarica scende sotto detta soglia di pressione minima di precarica.
8. 8. Apparecchiatura (5) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta unità di controllo (6) comprende mezzi di ricetrasmissione, atti ad inviare un avviso telefonico, come un SMS, in caso di malfunzionamenti o guasti.
9. 9. Apparecchiatura (5) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta unità di controllo (6) comprende un indicatore, preferibilmente un LED o simili, di installazione non corretta.
10. 10. Apparecchiatura (5) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una unità compressore dell'aria, mediante la quale ripristinare o modificare la pressione di precarica di detto vaso di espansione (3).