ITTO20120726A1 - Caldaia ad accumulo - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
“CALDAIA AD ACCUMULOâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad una caldaia ad accumulo, ossia una caldaia atta a riscaldare, ed a mantenere, ad una temperatura determinata, una quantità determinata di liquido.
In particolare, la presente invenzione à ̈ relativa ad una caldaia ad accumulo destinata ad essere utilizzata in distributori di bevande calde, per esempio bevande a base di caffà ̈ quali caffà ̈ espresso (ES), caffà ̈ istantaneo (INST) e/o caffà ̈ lungo (FB), e del tipo comprendente un contenitore presentante una camera atta ad alloggiare una quantità determinata di acqua; un ingresso per l’alimentazione di acqua alla camera; una uscita per la fuoriuscita dell’acqua dal contenitore; e mezzi riscaldatori montati all’interno della prima camera per riscaldare e mantenere l’acqua contenuta nella prima camera ad una temperatura di stand-by.
In generale, nelle caldaie ad accumulo note del tipo sopra descritto utilizzate nei distributori di bevande calde, i mezzi riscaldatori sono normalmente costituiti da una o più resistenze elettriche capaci di riscaldare e mantenere l’acqua contenuta all’interno del contenitore ad una temperatura di stand-by, che à ̈ pari ad una temperatura di utilizzo, ossia ad una temperatura di erogazione che à ̈ normalmente prossima ai 100°C e varia da bevanda a bevanda.
Le caldaie ad accumulo note del tipo sopra descritto presentano numerosi inconvenienti di cui i principali sono:
- Una temperatura di stand-by relativamente elevata e tale da escludere, sia direttamente, sia a causa delle pressioni generate, l’utilizzo di materiali plastici per la realizzazione dell’involucro, che à ̈ normalmente realizzato di materiale metallico, preferibilmente acciaio;
- Una bassa efficienza termica, che à ̈ conseguenza di una elevata dispersione di calore verso l’esterno dovuta al valore relativamente elevato della temperatura di standby ed al materiale metallico utilizzato per la realizzazione del contenitore;
- Una scarsa elasticità di impiego, dal momento che, anche modulando le resistenze elettriche, non risulta possibile variare in un tempo relativamente breve la temperatura di tutta l’acqua contenuta nel contenitore; pertanto, un distributore capace di erogare differenti bevande calde a temperature differenti deve essere normalmente dotato di più caldaie, preferibilmente di tante caldaie quanti sono i tipi di bevande erogate.
Scopo della presente invenzione à ̈ di realizzare una caldaia ad accumulo del tipo sopra descritto, la quale sia priva degli inconvenienti sopra specificati.
Secondo la presente invenzione viene realizzata una caldaia ad accumulo 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 un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 illustra schematicamente in elevazione laterale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, una preferita forma di attuazione della caldaia ad accumulo della presente invenzione;
- la figura 2 illustra, in sezione assiale, la caldaia ad accumulo della figura 1; e
- la figura 3 illustra, in sezione, una variante della caldaia ad accumulo delle figure 1 e 2.
Nelle figure 1 e 2, con 1 à ̈ indicata nel suo complesso una caldaia, in particolare una caldaia ad accumulo, comprendente un contenitore 2, il quale presenta, nell’esempio illustrato, una forma generalmente cilindrica (ma una qualsiasi altra forma potrebbe essere accettabile) ed un asse longitudinale 3 verticale.
Il contenitore 2 comprende una parete laterale 4 cilindrica coassiale all’asse longitudinale 3 e preferibilmente realizzata di materiale plastico; una parete superiore 5 ed una parete inferiore 6, ciascuna delle quali à ̈ preferibilmente realizzata di materiale plastico ed à ̈ definita da un piattello circolare provvisto di una scanalatura anulare 7 periferica alloggiante una guarnizione 8; ed un tirante 9 tubolare centrale, il quale à ̈ generalmente realizzato di materiale metallico, à ̈ coassiale all’asse longitudinale 3 e vincola le pareti superiore 5 ed inferiore 6 fra loro ed alla parete laterale 4.
In particolare, il tirante 9 à ̈ chiuso, alle estremità opposte, da due pareti 10 e 11 trasversali all’asse longitudinale 3 e presenta due tratti di estremità , i quali impegnano rispettivi fori 12 e 13 passanti ricavati nella parete superiore 5 e, rispettivamente, nella parete inferiore 6, e trattiene ciascuna delle pareti superiore 5 ed inferiore 6 con la propria periferia esterna e la propria guarnizione 8 impegnate all’interno di una rispettiva scanalatura anulare 14 interna ricavata sulla rispettiva estremità della parete laterale 4, e con la periferia esterna in battuta frontale contro un rispettivo spallamento anulare definito dalla rispettiva scanalatura anulare 14.
Il tirante 9 definisce, all’interno del contenitore 2, due camere 15 e 16 anulari coassiali all’asse longitudinale 3 e di cui la camera 15 à ̈ disposta all’esterno della camera 16 ed à ̈ assialmente limitata dalle pareti superiore 5 ed inferiore 6 e lateralmente limitata dalla parete laterale 4 e dal tirante 9. La camera 16 à ̈, invece, disposta all’interno del tirante 9, presenta un volume inferiore a quello della camera, à ̈ assialmente limitata dalle pareti 10 e 11 ed à ̈ internamente limitata da una resistenza 17 corazzata modulabile, la quale à ̈ coassiale all’asse longitudinale 3, à ̈ montata a tenuta attraverso fori ricavati nelle pareti 10 e 11 e sporge, all’esterno del tirante 9 e del contenitore 2, con due porzioni di estremità opposte portanti rispettivi terminali 18.
La camera 16 comunica da una parte con la camera 15 attraverso una pluralità di aperture 19 ricavate attraverso la parete laterale del tirante 9 in prossimità della parete 10, e dall’altra con un condotto 20 radiale di scarico o uscita controllato da una elettrovalvola 21 e montato su una porzione di estremità 9a del tirante 9 fuoriuscente all’esterno del contenitore 2 in corrispondenza della parete inferiore 6. La camera 15 comunica, invece, con l’esterno attraverso un condotto assiale 22 di ingresso o carico montato attraverso la parete inferiore 6, collegato alla mandata di una pompa 23 con l’interposizione di una valvola 24 di non-ritorno. All’interno della camera 15 à ̈ alloggiata una resistenza 25 corazzata, la quale comprende una porzione centrale 26 a elica coassiale all’asse longitudinale 3 ed avvolta attorno al tirante 9, e due porzioni di estremità 27, ciascuna delle quali si estende parallelamente all’asse longitudinale 3, à ̈ montata a tenuta attraverso un rispettivo foro 28 ricavato nella parete superiore 5 e termina, all’esterno del contenitore 2, con un rispettivo terminale 29.
La caldaia 1 à ̈ provvista di un dispositivo misuratore di portata 30, collegato, come l’elettrovalvola 21, le resistenze 17 e 25 e la pompa 23, ad una centralina (non illustrata). Il dispositivo misuratore di portata 30 à ̈ disposto a monte della pompa 23 ed ha la funzione di controllare l’afflusso di acqua all’interno della camera 15 in modo da mantenere la camera 15 sempre completamente piena.
La caldaia 1 à ̈, inoltre, provvista di due misuratori di temperatura, anch’essi collegati alla citata centralina (non illustrata), atti a misurare la temperatura dell’acqua all’interno della camera 15 ad un livello prossimo a quello delle aperture 19, e, rispettivamente, all’interno della camera 16 in prossimità del condotto 20. Nell’esempio illustrato, i due misuratori di temperatura sono realizzati tramite una sonda 31 e, rispettivamente, una sonda 32 di temperatura, di cui la sonda 31 à ̈ montata attraverso la parete laterale 4 al livello delle aperture 19, e la sonda 32 à ̈ montata attraverso la porzione di estremità 9a del tirante 9.
In uso, e a riposo, la centralina attiva ciclicamente la resistenza 25 in modo da mantenere tutta l’acqua contenuta all’interno della caldaia 1 ad una temperatura T1 di stand-by relativamente bassa, per esempio una temperatura compresa fra 50 e 60°C, mentre la resistenza 17 viene mantenuta spenta.
All’atto del ricevimento di un ordine relativo alla preparazione di una specifica bevanda, cui corrispondono l’erogazione di una specifica quantità Q di acqua ad una specifica temperatura T2 di utilizzo sempre almeno pari a, ma normalmente maggiore di, T1 e generalmente compresa fra 85 e 98°C, la centralina attiva la resistenza 17 in modo da portare quasi istantaneamente l’acqua all’interno della camera 16 alla temperatura T2, apre l’elettrovalvola 21 ed attiva la pompa 23 in modo da alimentare la quantità Q di acqua, in questo caso acqua a temperatura ambiente, sul fondo della camera 15 e di determinare il contemporaneo travaso di una quantità Q di acqua all’interno della camera 16 e l’erogazione di una quantità Q di acqua attraverso il condotto 20 di uscita. Percorrendo la camera 16 verso il condotto 20 di uscita, la citata quantità Q di acqua alla temperatura T1 viene riscaldata istantaneamente, al passaggio, dalla resistenza 17 alla temperatura T2.
Una volta effettuata l’erogazione della quantità Q di acqua alla temperatura T2, la pompa 23 e la resistenza 17 vengono disattivate, l’elettrovalvola 21 viene chiusa e la resistenza 25 viene mantenuta ciclicamente attiva per riportare mantenere alla temperatura T1 l’acqua presente nella caldaia 1.
I vantaggi presentati dalla caldaia 1 rispetto alle caldaie ad accumulo note sono evidenti:
- La temperatura T1 dell’acqua disposta a contatto della parete laterale 4 e delle pareti superiore 5 ed inferiore 6 à ̈ relativamente ridotta e tale da consentire la realizzazione di queste pareti utilizzando un materiale plastico con conseguenti importanti riduzioni del costo di realizzazione della caldaia 1 ed eliminazione dei problemi derivanti dalla cessione, all’acqua erogata, di metalli pesanti;
- La caldaia 1 può essere, inoltre, preferibilmente realizzata, secondo l’esempio illustrato nelle figure 1 e 2, in più pezzi (parete laterale 4, pareti superiore 5 e parete inferiore 6) fra loro accoppiate tramite l’interposizione di guarnizioni e facilmente disaccoppiabili; di conseguenza la caldaia 1 risulta completamente e facilmente ispezionabile e favorisce qualsiasi operazione di manutenzione e riparazione;
- La dispersione di calore verso l’esterno à ̈ decisamente inferiore a quella che si verifica nelle caldaie ad accumulo note sia in quanto la temperatura T1 à ̈ inferiore alla temperatura T2 di utilizzazione, sia per il migliore isolamento termico ottenibile realizzando la parete laterale 4 e le pareti superiore 5 ed inferiore 6 di materiale plastico, sia in quanto l’acqua alla temperatura T2 di utilizzo, solo presente nella camera 16 durante l’erogazione, à ̈ schermata verso l’esterno dalla massa dell’acqua, alla temperatura T1, presente nella camera 15;
- Il fatto che, in condizione di stand-by, tutta l’acqua della caldaia 1 venga mantenuta non alla temperatura T2 di utilizzo, ma alla temperatura T1, e che, solo in fase di erogazione, la sola acqua che occupa, istante per istante, la camera 16, il cui volume à ̈ inferiore a quello della camera 15, venga portata alla temperatura T2 comporta una notevole riduzione dei consumi energetici; - Il fatto che l’acqua venga alimentata alla camera 15 dal basso e venga prelevata dalla camera 15 dall’alto attraverso le aperture 19 permette uno sfruttamento ottimale della stratificazione di temperature che si presenta, all’interno della camera 15, all’atto dell’ingresso di acqua relativamente fredda attraverso il condotto 22. L’ingresso di questa acqua fredda ha, infatti, influenza praticamente nulla sulla temperatura dell’acqua disposta al livello delle aperture 19; questa acqua permane, sostanzialmente, alla temperatura T1;
- Modulando temporalmente gli interventi della resistenza 17 risulta possibile adattare il valore della temperatura T2 alla temperatura richiesta per la preparazione della bevanda prescelta utilizzando una sola caldaia per un certo numero di tipi di bevanda eliminando, quindi, l’inconveniente di dover disporre di una caldaia per ogni tipo di bevanda e riducendo i costi e gli ingombri.
- La possibilità di poter impostare, via software, una temperatura T1 in funzione del tipo di locazione/mercato permette di adattare il funzionamento della caldaia in modo da privilegiarne il consumo in stand-by (temperatura T1 più bassa) o la produttività (temperatura T1 più vicina al valore di uscita T2) secondo la richiesta.
La variante illustrata nella figura 3 à ̈ relativa ad una caldaia 1a, la quale viene fornita per permettere di alimentare la camera 15 dal basso, scaricare acqua alla temperatura T2 dalla estremità superiore della camera 16, e aumentare, se possibile, l’efficienza termica.
A questo scopo, il tirante 9 della caldaia 1a viene privato della porzione di estremità 9a, e la sua parete 10 viene provvista di un foro 33 centrale coassiale all’asse longitudinale 3 ed impegnato a tenuta di fluido da un corpo tubolare 34, il quale si estende all’interno del tirante 9 e comprende una porzione 35, la quale à ̈ assialmente chiusa da una parete di estremità 36, sporge all’esterno della parete superiore 5 ed à ̈ provvista del condotto 20 di uscita. Il corpo tubolare 34 comprende una ulteriore porzione 37, la quale si estende all’interno del tirante 9 coassialmente all’asse longitudinale 3 e termina ad una distanza determinata dalla parete 11 in modo da definire, con la parete 11, un passaggio anulare 38.
All’interno del tirante 9, il corpo tubolare 34 definisce internamente la camera 16 ed esternamente, unitamente al tirante 9, una camera intermedia 39, la quale comunica con la camera 15 attraverso le aperture 19 e con la camera 16 attraverso il passaggio 38 anulare.
Nella caldaia 1a, la resistenza 17 à ̈ montata a tenuta di fluido attraverso un foro 40 ricavato attraverso la parete 11 ed un foro 41 ricavato attraverso la parete di estremità 36 coassialmente all’asse longitudinale 3 ed al foro 40.
Il funzionamento della caldaia 1a differisce da quello della caldaia 1 sia in quanto la comunicazione della camera 15 con la camera 16 à ̈ garantita non soltanto dalle aperture 19, ma da queste aperture 19 in combinazione con la camera intermedia 39, sia in quanto la presenza della camera intermedia 39 permette non solo di invertire il flusso lungo la camera 16 permettendo il prelievo di acqua calda dall’alto, ma anche di meglio schermare termicamente la camera 16 rispetto alla camera 15.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Caldaia ad accumulo comprendente un contenitore (2) presentante una prima camera (15) atta ad alloggiare una quantità determinata di acqua; un ingresso (22) per l’alimentazione di acqua alla prima camera (15); una uscita (20) per la fuoriuscita dell’acqua dal contenitore (2); e mezzi riscaldatori di primo stadio (25) montati all’interno della prima camera (15) per riscaldare e mantenere l’acqua contenuta nella prima camera (15) ad una prima temperatura (T1) di stand-by; la caldaia (1; 1a) essendo caratterizzata dal fatto di comprendere, inoltre, un corpo cavo (9) alloggiato all’interno della prima camera (15) ed alloggiante una seconda camera (16); mezzi di comunicazione (19; 19,39,38) della prima (15) e della seconda camera (16) fra loro, la seconda camera (16) comunicando con l’uscita (20); e mezzi riscaldatori di secondo stadio (17) montati all’interno della seconda camera (16) ed attivabili selettivamente per riscaldare al passaggio, e ad una seconda temperatura (T2) maggiore della prima temperatura (T1), l’acqua presente, istante per istante, all’interno della seconda camera (16).
- 2. Caldaia ad accumulo secondo la rivendicazione 1, in cui la seconda camera (16) presenta una estremità superiore ed una estremità inferiore; la detta uscita (20) essendo disposta ad una delle dette estremità della seconda camera (16) e comunicando con la stessa; ed i mezzi di comunicazione (19;19,39,38) comunicando direttamente con l’altra delle dette estremità della seconda camera (16).
- 3. Caldaia ad accumulo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la prima camera (15) presenta una estremità superiore ed una estremità inferiore; il detto ingresso (22) essendo disposto alla estremità inferiore della prima camera (15) e comunicando con la stessa; ed i mezzi di comunicazione (19) comunicando direttamente con l’estremità superiore della prima camera (15).
- 4. Caldaia ad accumulo secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascuna detta prima e seconda camera (15, 16) presenta una estremità superiore ed una estremità inferiore; ed i mezzi di comunicazione (19) collegano fra loro le estremità superiori della prima e della seconda camera (15, 16).
- 5. Caldaia ad accumulo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui ciascuna detta prima e seconda camera (15, 16) presenta una estremità superiore ed una estremità inferiore; ed i mezzi di comunicazione (19, 39, 38) collegano fra loro l’estremità superiore della prima camera (15) e l’estremità inferiore della seconda camera (16).
- 6. Caldaia ad accumulo secondo la rivendicazione 5, in cui i mezzi di comunicazione (19, 39, 38) comprendono una camera intermedia (39), la quale à ̈ interposta fra la prima e la seconda camera (15, 16), si estende lungo la prima e la seconda camera (15, 16) e comunica superiormente con l’estremità superiore della prima camera (15) ed inferiormente con l’estremità inferiore della seconda camera (16).
- 7. Caldaia ad accumulo secondo la rivendicazione 6, in cui la camera intermedia (39) à ̈ alloggiata all’interno del detto corpo cavo (9).
- 8. Caldaia ad accumulo secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il contenitore (2) presenta un asse longitudinale (3); ciascuna detta camera (15; 16; 39) à ̈ una camera coassiale all’asse longitudinale (3) e presentante una sezione trasversale anulare.
- 9. Caldaia ad accumulo secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il contenitore (2) Ã ̈ realizzato,almeno in parte, di materiale plastico.
- 10. Caldaia ad accumulo secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il contenitore (2) presenta un asse longitudinale (3) sostanzialmente verticale e comprende una parete laterale (4) coassiale all’asse longitudinale (3), e una parete superiore (5) ed una parete inferiore (6) accoppiate alla parete laterale (4) a tenuta di fluido; il corpo cavo (9) essendo un corpo tubolare coassiale all’asse longitudinale (3) ed essendo realizzato per definire un tirante di collegamento, fra loro, delle pareti laterale (4), superiore (5) ed inferiore (6).
- 11. Caldaia ad accumulo secondo la rivendicazione 10, in cui le pareti laterale (4), superiore (5) ed inferiore (6) sono realizzate di materiale plastico.
- 12. Caldaia ad accumulo secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui i mezzi riscaldatori di primo stadio (25) comprendono una prima resistenza (25) presentante una porzione (26) alloggiata all’interno della prima camera (15) ed avvolta a elica attorno al corpo cavo (9).
- 13. Caldaia ad accumulo secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui i mezzi riscaldatori di secondo stadio (17) comprendono una seconda resistenza (17) estendentesi lungo il corpo cavo (9) ed attraverso la seconda camera (16).
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