ITTO20090886A1 - Caldaia per il riscaldamento di un liquido - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“CALDAIA PER IL RISCALDAMENTO DI UN LIQUIDO”

La presente invenzione è relativa ad una caldaia per il riscaldamento di un liquido, in particolare acqua.

La presente invenzione trova un impiego particolarmente vantaggioso in tutte quelle applicazioni in cui si richieda l’erogazione ripetitiva di una determinata dose di un liquido, in generale acqua, ad una temperatura relativamente elevata.

In particolare, la presente invenzione trova un impiego particolarmente vantaggioso nei distributori automatici di bevande calde, cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.

Nei distributori automatici di bevande calde, è noto di utilizzare una caldaia di volume relativamente elevato, la quale è collegata, attraverso almeno una pompa, ad almeno un dispositivo miscelatore, che può essere un dispositivo miscelatore propriamente detto oppure un dispositivo infusore. All’atto della selezione, da parte di un utente, di un determinato tipo di bevanda calda, una dose misurata di una polvere e/o di un liquido di uno o più tipi viene alimentata al dispositivo miscelatore unitamente ad una dose misurata di acqua calda estratta dalla caldaia tramite la pompa.

Un simile modo di procedere comporta l’utilizzazione di una caldaia relativamente capiente e provvista di elementi riscaldanti capaci di mantenere tutto il liquido contenuto nella caldaia stessa costantemente ad una temperatura relativamente elevata di impiego.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare una caldaia capace di erogare, in maniera ripetitiva, dosi di un liquido ad una temperatura relativamente elevata di impiego, e non richieda, per limitare sia gli ingombri, sia i consumi energetici, di riscaldare, e mantenere calda, una quantità di liquido pari ad un multiplo della dose relativa ad ogni erogazione.

Secondo la presente invenzione viene fornita una caldaia per il riscaldamento di un liquido secondo quanto licitato nella rivendicazione 1 e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni successive dipendenti direttamente o indirettamente dalla rivendicazione 1.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano degli esempi di attuazione non limitativi, in cui:

- la figura 1 illustra, in sezione assiale, una prima preferita forma di attuazione della caldaia della presente invenzione; e

- la figura 2 illustra, in sezione assiale, una seconda preferita forma di attuazione della caldaia della presente invenzione.

Nella figura 1, con 1 è indicata nel suo complesso una cartuccia tubolare per il riscaldamento istantaneo di una dose determinata di acqua alimentata attraverso una caldaia 2 generalmente cilindrica e presentante un asse 3.

Secondo quanto illustrato nella figura 1, la cartuccia 1 si estende lungo la, ed all’interno della, caldaia 2 e comprende un tubo 4 cilindrico esterno, il quale è coassiale all’asse 3 ed è chiuso ad una estremità da un coperchio 5 anulare presentante un foro 6 centrale passante e coassiale all’asse 3, ed all’altra estremità da una parete anulare 7, dalla cui periferia esterna sporge assialmente un’appendice tubolare esterna 8 solidalmente collegata a tenuta di fluido alla superficie interna del tubo 4, e dalla cui periferia interna sporge assialmente un condotto 9 coassiale al foro 6 e di luce interna pari a quella del foro 6.

La cartuccia 1 comprende, inoltre, un tubo 10 cilindrico interno passante, il quale impegna a tenuta di fluido il foro 6 ed il condotto 9, sporge con una propria porzione terminale 10a verso l’esterno rispetto al coperchio 5 e definisce, all’interno del tubo 4 ed unitamente al coperchio 5 ed alla parete anulare 7, una camera anulare 11 sigillata, ossia una camera a sezione anulare, compresa fra i tubi 4 e 10 e circondante il tubo 10 stesso.

All’interno della camera 11 sono montati due resistenze elettriche 12 e 13 avvolte ad elica e provviste di terminali elettrici 14 a barra montati all’interno della camera 11 attraverso il coperchio 5. La resistenza elettrica 12 presenta un diametro maggiore di quello della resistenza elettrica 13 ed è disposta sostanzialmente a contatto della superficie interna del tubo 4, mentre la resistenza elettrica 13 è disposta sostanzialmente a contatto della superficie esterna del tubo 10.

Secondo una prima forma di attuazione, le due resistenze elettriche 12 e 13 sono fra loro collegate in serie e necessitano, nel loro assieme, di due soli terminali 14; alternativamente, le due resistenze elettriche 12 e 13 sono fra loro indipendenti e possono essere attivate uno indipendentemente dall’altro. In questo caso, i terminali 14 (due soli dei quali sono visibili) sono almeno tre.

Sul tubo 4 è calzato e fissato un anello 15 provvisto di una flangia 16 per il collegamento della cartuccia 1 ad un corpo esterno 17, preferibilmente, ma non necessariamente, isolato termicamente verso l’esterno in modo noto e non illustrato, della caldaia 2.

Sul tubo 4 è preferibilmente calzata un elemento 18 a elica (che può eventualmente mancare), la quale presenta un diametro esterno inferiore a quello della parete laterale 19 e si estende da una zona del tubo 4 disposta in prossimità della flangia 16 alla estremità del tubo 4 accoppiata alla parete anulare 7.

Secondo quanto illustrato nella figura 1, il corpo esterno 17 presenta la forma di un vaso e comprende una parete laterale 19 generalmente cilindrica, la quale è chiusa ad una estremità da una parete di fondo 20 imbutita e presenta, all’altra estremità, una flangia 21 interna collegata alla flangia 16 tramite viti 22 e con l’interposizione di una guarnizione di tenuta non illustrata.

La cartuccia 1 così montata definisce, all’interno del corpo esterno 17, un condotto anulare 23 esterno, ossia un condotto a sezione anulare, interposto fra il tubo 4 della cartuccia 1 e la parete laterale 19, ed un condotto 24 interno definito dal tubo 10 e di comunicazione fra l’esterno e la porzione della caldaia 2 delimitata dalla parete di fondo 20 imbutita.

Attraverso la parete laterale 19 è montato un raccordo 25 radiale disposto in posizione adiacente alla flangia 21 e di comunicazione del condotto anulare 23 con l’esterno.

In uso, il raccordo 25 radiale definisce un ingresso 26 per l’acqua da scaldare, la quale fluisce lungo il condotto anulare 23, invade la porzione del corpo esterno 17 limitata dalla parete di fondo 20 imbutita, penetra all’interno del condotto 24 interno, che è disposto in serie al condotto anulare 23, e fuoriesce all’esterno attraverso la porzione terminale 10a, che definisce una uscita 27 della caldaia 2.

Fluendo lungo il condotto anulare 23, l’acqua riceve calore dall’avvolgimento elettrico 12 e quindi, fluendo lungo il condotto 24 interno, riceve ulteriore calore dall’avvolgimento elettrico 13.

A questo proposito è importante notare che lo scambio termico fra le due resistenze elettriche 12 e 13 e l’acqua risulta particolarmente efficiente in quanto il calore ceduto dall’acqua che percorre il condotto 24 interno viene trasmesso in contro-corrente all’acqua che percorre il condotto anulare 23.

Nel caso in cui le due resistenze elettriche 12 e 13 siano fra loro indipendenti, risulta possibile attivare uno solo di queste resistenze ed attivare l’altra solo per modulare la temperatura dell’acqua all’uscita 27.

Ovviamente, nella caldaia 2, il flusso dell’acqua può essere invertito; in questo caso, l’uscita 27 diventa l’ingresso dell’acqua e l’ingresso 26 diventa l’uscita.

La variante illustrata nella figura 2 è relativa ad una caldaia 28 presentante un corpo esterno 29, il quale differisce dal corpo esterno 17 della caldaia 2 solo per il fatto che, nel corpo esterno 29, la parete di fondo 20 imbutita del corpo esterno 17 è sostituita da un imbuto 30 terminante con un condotto 31, il quale è coassiale all’asse 3, comunica con l’esterno e definisce una uscita 32 della caldaia 28.

Nel caso della caldaia 28, la cartuccia 1 viene preferibilmente, ma non necessariamente, modificata prolungando il tubo 10 in modo tale che un tratto terminale 10b del tubo 10 stesso, opposto al tratto terminale 10a, sporga all’esterno della parete anulare 7 e si prolunghi all’interno dell’imbuto 30 fino a raggiungere una posizione prossima ad una estremità interna del condotto 31.

In uso, come nel caso della caldaia 2, il raccordo 25 radiale della caldaia 28 definisce un ingresso 26 per l’acqua da scaldare, mentre la porzione terminale 10a del tubo 10 definisce un ulteriore ingresso 33 per l’acqua.

Nel caso della caldaia 28, il condotto anulare 23 ed il condotto 24 interno sono disposti fra loro in parallelo e l’acqua che fluisce lungo questi due condotti viene progressivamente scaldata man mano che si avvicina all’uscita 32.

Nel caso della caldaia 28, la temperatura dell’acqua all’uscita 32 può essere facilmente regolata regolando la tensione ai capi delle due resistenze elettriche 12 e 13 e/o regolando le portate attraverso gli ingressi 26 e 33.

Ovviamente, anche nel caso della caldaia 28, il flusso dell’acqua può essere invertito.

È inoltre ovvio che, se si chiude con un tappo (non illustrato) l’uscita 32 e l’acqua viene alimentata soltanto attraverso l’ingresso 26, la caldaia 28 si trasforma nella caldaia 2.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Caldaia per il riscaldamento di un liquido, in particolare acqua, in cui la caldaia (2; 28) presenta almeno un ingresso (26; 26, 33) ed almeno una uscita (27; 32) per il liquido e comprende un corpo esterno (17; 29) ed una cartuccia (1) tubolare provvista di almeno una sorgente di calore (12, 13) ed alloggiata all’interno del corpo esterno (17; 29) per definire, all’interno del corpo esterno (17; 29) e fra l’ingresso (26; 26, 33) e l’uscita (27; 32), un primo condotto (23) estendentesi fra la cartuccia (1) ed il corpo esterno (17; 29) ed un secondo condotto (24) estendentesi attraverso la cartuccia (1); la cartuccia (1) presentando una camera interna (11) stagna interposta fra il primo ed il secondo condotto (23, 24); e la sorgente di calore (12, 13) comprendendo almeno una resistenza elettrica (12, 13) alloggiata all’interno della camera interna (11) stagna.
2. 2. Caldaia secondo la rivendicazione 1, in cui il corpo esterno (17; 29) e la cartuccia (1) presentano un asse (3) comune; il primo condotto (23) e la camera interna (11) essendo coassiali all’asse (3) comune ed essendo ambedue a sezione anulare.
3. 3. Caldaia secondo la rivendicazione 2, in cui la camera interna (11) circonda il secondo condotto (24), il quale è coassiale all’asse (3) comune.
4. 4. Caldaia secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui i detti primo e secondo condotto (23, 24) sono disposti fra loro in serie; l’ingresso (26) essendo ricavato sul corpo esterno (17).
5. 5. Caldaia secondo le rivendicazioni 2 e 4, in cui l’ingresso (26) è un ingresso radiale rispetto all’asse (3) comune.
6. 6. Caldaia secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui l’uscita (27) è ricavata sulla cartuccia (1); una estremità del secondo condotto (24) comunicando con l’esterno del corpo esterno (17) e definendo l’uscita (27) stessa.
7. 7. Caldaia secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui i detti primo e secondo condotto (23, 24) sono disposti fra loro in parallelo.
8. 8. Caldaia secondo la rivendicazione 7, e presentante un ulteriore ingresso (33); una estremità del secondo condotto (24) comunicando con l’esterno del corpo esterno (29) e definendo il detto ulteriore ingresso (33); e l’uscita (32) essendo ricavata sul corpo esterno (29).
9. 9. Caldaia secondo la rivendicazione 2 e una delle rivendicazioni da 3 a 8, in cui l’uscita (32) è coassiale all’asse (3) comune.
10. 10. Caldaia secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui la sorgente di calore (12, 13) comprende una prima ed una seconda resistenza elettrica (12, 13) disposte a sostanziale contatto del primo e, rispettivamente, del secondo condotto (23, 24).
11. 11. Caldaia secondo la rivendicazione 10, in cui la prima e la seconda resistenza elettrica (12, 13) sono fra loro elettricamente in serie.
12. 12. Caldaia secondo la rivendicazione 10, in cui la prima e la seconda resistenza elettrica (12, 13) sono fra loro elettricamente indipendenti.
13. 13. Cartuccia di riscaldamento per una caldaia (2; 28) come rivendicata in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni.