ITTO20120872A1 - Cartuccia termostatica di miscelazione - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
dell'Invenzione Industriale avente per titolo
CARTUCCIA TERMOSTATICA DI MISCELAZIONE
della società
STUDIO TECNICO SVILUPPO E RICERCHE S.T.S.R. s.r.l.
di nazionalità italiana, con sede in Via Berlino 2/4
24049 Verdellino Zingonia (Bergamo - Italia)
La presente invenzione ha per oggetto una cartuccia termostatica di miscelazione, del tipo includente: un involucro di cartuccia in forma di mantello con aperture di ingresso per acqua fredda e per acqua calda; un fondello con un'apertura di erogazione per acqua miscelata a temperatura regolata; un cassetto di distribuzione montato scorrevole assialmente a tenuta entro detto involucro a mantello e cooperante con dette aperture di ingresso per acqua fredda e per acqua calda per parzializzarle in sensi opposti; un elemento termometrico costituito da una molla in lega di nichelio e titanio a memoria di forma, disposto per spostare detto cassetto di distribuzione, contro l'azione di una molla di richiamo, in funzione della temperatura assunta dall'acqua miscelata; e dei condotti interni a detto involucro e a detto cassetto di distribuzione per convogliare l'acqua fredda e l'acqua calda provenienti da dette aperture di ingresso e causarne la miscelazione per produrre l'acqua miscelata erogata.
Queste cartucce termostatiche di miscelazione sono destinate ad essere installate in un corpo predisposto in un gruppo di alimentazione di un sistema idraulico, il quale così può alimentare con acqua a temperatura regolata uno o più apparecchi di erogazione.
Le molle in lega di nichelio e titanio a memoria di forma sono recentemente state impiegate anche come elementi termometrici nella costruzione di cartucce termostatiche di miscelazione, in sostituzione degli elementi termometrici ad espansione abitualmente impiegati per questo scopo, rispetto ai quali dette molle in lega di nichelio e titanio a memoria di forma presentano alcuni vantaggi. Un esempio di cartuccia termostatica di miscelazione di questo genere è esposto nella domanda di brevetto giapponese pubblicata col n° JP 2012-57779 A.
Nelle costruzioni note di questi tipi di cartucce termostatiche di miscelazione, detta molla in lega di nichelio e titanio a memoria di forma è disposta tra detto cassetto di distribuzione e detto fondello per essere lambita dall'acqua miscelata erogata, assumerne la temperatura, dilatarsi corrispondentemente e spostare detto cassetto di distribuzione per controllare dette aperture di ingresso per acqua fredda e per acqua calda in modo da ottenere e mantenere la temperatura prescritta per l'acqua erogata.
Questa disposizione della molla in lega di nichelio e titanio a memoria di forma e del cassetto di distribuzione che essa fa spostare richiede che le aperture di ingresso per acqua fredda e per acqua calda siano disposte in posizioni obbligate, e precisamente l'apertura di ingresso per l'acqua fredda deve trovarsi più prossima al fondello della cartuccia che l'apertura di ingresso per l'acqua calda. Queste posizioni risultano relativamente invertite rispetto alle posizioni che dette aperture di ingresso assumono nelle usuali costruzioni di cartucce termostatiche di miscelazione impieganti un elemento termometrico ad espansione. Ciò rappresenta un grave ostacolo all'impiego di simili cartucce termostatiche di miscelazione, perché esse non possono essere realizzate in modo da sostituire nel corpo di un gruppo di alimentazione esistente le usuali cartucce termostatiche di miscelazione impieganti un elemento termometrico ad espansione, e perché un gruppo di alimentazione destinato a ricevere queste cartucce termostatiche di miscelazione deve essere riprogettato e diversamente costruito rispetto ai gruppi di alimentazione di abituale costruzione.
Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare una cartuccia termostatica di miscelazione del tipo citato, impiegante come elemento termometrico una molla in lega di nichelio e titanio a memoria di forma, nel quale le aperture di ingresso per acqua fredda e per acqua calda possono essere disposte nell'involucro a mantello in posizioni corrispondenti alle posizioni che dette aperture di ingresso presentano nelle abituali cartucce termostatiche di miscelazione impieganti un elemento termometrico ad espansione.
Questo scopo si raggiunge, secondo la presente invenzione, per il fatto: che una camera di miscelazione è realizzata entro detto involucro a mantello in corrispondenza dell'estremità di detto cassetto di distribuzione che si trova dalla parte opposta a detto fondello; che detta molla in lega di nichelio e titanio a memoria di forma è installata in detta camera di miscelazione; che una molla di richiamo è installata entro detto involucro a mantello tra detto cassetto di distribuzione e detto fondello; che detta apertura di ingresso per acqua fredda sbocca, sotto il controllo di detto cassetto di distribuzione, in detta camera di miscelazione; e che in detto cassetto di distribuzione è praticato un condotto disposto per ricevere l'acqua calda proveniente, sotto il controllo di detto cassetto di distribuzione, da detta apertura di ingresso per acqua calda, e per condurla a detta camera di miscelazione.
In questo modo si può realizzare una cartuccia termostatica di miscelazione impiegante come elemento termometrico una molla in lega di nichelio e titanio a memoria di forma, nella quale l'involucro a mantello ha una conformazione esterna corrispondente alla forma delle abituali cartucce termostatiche di miscelazione, e nella quale le aperture di ingresso per acqua fredda e per acqua calda sono disposte nell'involucro a mantello in posizioni corrispondenti alle posizioni che dette aperture di ingresso presentano nelle abituali cartucce termostatiche di miscelazione impieganti un elemento termometrico ad espansione.
Per conseguenza questa cartuccia termostatica di miscelazione può essere semplicemente sostituita in un normale corpo di un gruppo di alimentazione ad una abituale cartuccia impiegante un elemento termometrico ad espansione, ed i gruppi di alimentazione abituali sono senz'altro adatti a ricevere delle cartucce termostatiche di miscelazione impieganti molle in lega di nichelio e titanio a memoria di forma realizzate secondo l'invenzione, con i conseguenti rilevanti vantaggi economici e produttivi.
Preferibilmente, nell'estremità di detto involucro a mantello che è opposta a detto fondello sono montati dei mezzi di regolazione per impostare la temperatura dell'acqua miscelata erogata.
Vantaggiosamente, detti mezzi di regolazione comprendono un elemento spostabile assialmente contro il quale si appoggia una prima estremità di detta molla in lega di nichelio e titanio a memoria di forma, la cui opposta seconda estremità si appoggia contro detto cassetto di distribuzione, e comprendono un dispositivo per regolare la posizione assiale di detto elemento.
In una forma di realizzazione vantaggiosa, questo dispositivo di regolazione consiste in un elemento girevole che presenta un innesto per un organo di controllo e che è accoppiato a vite con detto elemento spostabile assialmente.
È vantaggioso che detto condotto praticato nel cassetto definisca una camera di espansione nella quale sbocca, sotto il controllo del cassetto, l'apertura di ingresso per l'acqua calda. Questa camera di espansione migliora e regolarizza le condizioni di flusso dell'acqua calda.
Queste ed altre caratteristiche, scopi e vantaggi dell'oggetto della presente invenzione appariranno più chiaramente dalla seguente descrizione di una forma di realizzazione, costituente un esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
La figura 1 rappresenta una sezione assiale di una cartuccia termostatica di miscelazione secondo l'invenzione.
La figura 2 illustra una sezione trasversale, fatta secondo la linea ll-ll della figura 1 , della cartuccia termostatica di miscelazione secondo la figura 1.
Con riferimento alle figure, la cartuccia termostatica di miscelazione che vi è rappresentata comporta un involucro a mantello 1 che presenta una generale simmetrìa rispetto ad un asse 0 e che è provvisto, ad una sua estremità, di un fondello 2. In una porzione prossima al fondello 2, l'involucro a mantello 1 presenta internamente superfici cilindriche 1.0 ed 1.1 nelle quali è installato, a tenuta grazie a guarnizioni 4 e 5, un cassetto di distribuzione 3 suscettibile di scorrere assialmente secondo l'asse 0 nel cilindro definito dalle superfici 1.0 ed 1.1. Nel cassetto di distribuzione 3 è praticato un passaggio assiale 17 ed inoltre è praticato un condotto 16 che percorre in direzione assiale il cassetto di distribuzione 3. Il condotto 16 si apre alla periferìa del cassetto di distribuzione 3 alla estremità rivolta verso il fondello 2, e si apre sulla superficie del cassetto di distribuzione 3 alla sua estremità opposta al fondello 2.
Nell'involucro a mantello 1 sono praticate una apertura di ingresso 6 per l'acqua fredda ed una apertura di ingresso 7 per l'acqua calda, e le corrispondenti estremità del cassetto di distribuzione scorrevole 3 cooperano con queste aperture di ingresso 6 e 7 per parzializzarle in sensi opposti, determinando delle sezioni di passaggio ristrette e variabili 6.1 e 7.1. Nel fondello 2 è praticata una apertura di erogazione 2.1 .
Tra il cassetto di distribuzione 3 ed il fondello 2 è installata una molla di richiamo 8, la quale tende a spostare il cassetto di distribuzione in allontanamento dal fondello 2. In corrispondenza dell'estremità del cassetto di distribuzione 3 opposta al fondello 2, nell'involucro a mantello 1 è praticata una camera di miscelazione 9, nella quale si aprono il passaggio assiale 17 ed il condotto 16 del cassetto di distribuzione 3.
Nella estremità dell'involucro a mantello 1 opposta al fondello 2 è installato un mezzo di regolazione della temperatura prevista per l'acqua erogata. Questo mezzo di regolazione comprende un elemento spostabile assialmente 14 ed un dispositivo della posizione assiale dell'elemento 14. Questo dispositivo di regolazione può essere qualunque dispositivo per realizzare uno spostamento lineare, come per esempio un attuatore lineare, il quale eventualmente può anche avere un azionamento motorizzato, per esempio elettromeccanico. Nella forma descritta e rappresentata, il dispositivo di regolazione consiste in un elemento girevole 11 montato a tenuta grazie ad una guarnizione 10, dotato di un innesto 12 per un organo di controllo, ed accoppiato a vite in 13 con detto elemento spostabile assialmente 14. Le parti 11-14 ora descritte costituiscono, in un modo per sé noto, un mezzo di regolazione per impostare la temperatura dell'acqua miscelata erogata.
Una molla 15 in lega di nichelio e titanio a memoria di forma è installata nella camera di miscelazione 9, ed una sua prima estremità si appoggia contro detto elemento assialmente spostabile 14, mentre la seconda estremità della molla 15 in lega di nichelio e titanio a memoria di forma si appoggia contro il cassetto di distribuzione 3.
L'apertura di ingresso 6 per acqua fredda comunica, attraverso la sezione ristretta e variabile 6.1 , determinata dal cassetto di distribuzione 3, con la camera di miscelazione 9. Da parte sua, l'apertura di ingresso 7 per acqua calda comunica, attraverso la sezione ristretta e variabile 7.1 , determinata dal cassetto di distribuzione 3, col condotto 16 praticato nel cassetto di distribuzione 3 che sbocca nella camera di miscelazione 9. Vantaggiosamente, il condotto 16 definisce una camera di espansione 7.2 nella quale sbocca la sezione ristretta e variabile 7.1 dell'apertura di ingresso 7 per l'acqua calda. Questa camera 7.2 migliora e regolarizza le condizioni di flusso dell'acqua calda.
Il funzionamento della cartuccia termostatica di miscelazione descritta è il seguente. La cartuccia è destinata ad essere montata in una apposita sede predisposta in un corpo di un gruppo di alimentazione, e per effetto di questo montaggio l'apertura di ingresso 6 viene in comunicazione con un condotto di alimentazione di acqua fredda, l'apertura di ingresso 7 viene in comunicazione con un condotto di alimentazione di acqua calda, e l'apertura di erogazione 2.1 del fondello 2 viene in comunicazione con un condotto di erogazione che alimenta uno o più apparecchi idraulici destinati a ricevere acqua a temperatura regolata
Quando viene richiesta una erogazione, dell'acqua fredda entra nella cartuccia attraverso l'apertura di ingresso 6 e la sezione ristretta 6.1 determinata dalla posizione del cassetto di distribuzione 3, e raggiunge la camera di miscelazione 9. Da parte sua, dell'acqua calda entra nella cartuccia attraverso l'apertura di ingresso 7 e la sezione ristretta 7.1 determinata dalla posizione del cassetto di distribuzione 3. L'acqua calda entra nel condotto 16 praticato nel cassetto di distribuzione 3 e lo percorre, cosicché essa raggiunge la camera di miscelazione 9, nella quale essa si miscela con l'acqua fredda. La molla 15 in lega di nichelio e titanio a memoria di forma, così immersa nell'acqua miscelata, ne assume la temperatura e si dilata in modo corrispondente. Poiché la molla 15 in lega di nichelio e titanio a memoria di forma agisce sul cassetto di distribuzione 3, questo viene spostato e modifica od occlude l'apertura delle sezioni ristrette 6.1 e 7.1 in modo tale da modificare la temperatura il rapporto fra i flussi di acqua fredda e di acqua calda, e quindi la temperatura dell'acqua miscelata, avvicinandola alla temperatura che è stata impostata con la manovra del mezzo di regolazione 11-14. Quando l'acqua miscelata, e con essa la molla 15 in lega di nichelio e titanio a memoria di forma, raggiungono la temperatura impostata con la manovra del mezzo di regolazione 11-14, si raggiunge una condizione di equilibrio tra la spinta della molla 15 in lega di nichelio e titanio a memoria di forma e la spinta della molla di richiamo 8, il cassetto di distribuzione 3 resta immobile, e la temperatura dell'acqua miscelata rimane costante. L'acqua miscelata fluisce dalla camera di miscelazione 9 lungo il passaggio assiale 17, raggiunge l'apertura di erogazione 2.1 del fondello 2 e viene erogata.
Se viene modificata l'impostazione della temperatura di erogazione azionando il mezzo di regolazione 11-14, o se varia la pressione nei condotti di alimentazione di acqua fredda e di acqua calda, la citata condizione di equilibrio viene turbata, e le azioni citate sopra vengono ripetute sino a raggiungere una nuova condizione di equilibrio. Così si garantisce che l'acqua erogata mantenga (entro determinate tolleranze) la temperatura voluta.
Ai fini della sicurezza, se venisse accidentalmente a mancare l'alimentazione di acqua fredda, la camera di miscelazione 9 sarebbe invasa da acqua calda, e la molla 15 in lega di nichelio e titanio a memoria di forma spingerebbe il cassetto di distribuzione 3 ad occludere la sezione ristretta 7.1 , intercettando l'arrivo dell'acqua calda per evitare scottature all'utente.
Secondo l'invenzione si è dunque realizzata una cartuccia termostatica di regolazione che impiega come elemento termometrico una molla in lega di nichelio e titanio a memoria di forma e che può essere disegnata e costruita in modo da poter essere direttamente sostituita ad una usuale cartuccia termostatica di miscelazione impiegante un elemento termometrico ad espansione, e permette ai corpi dei gruppi di alimentazione esistenti di ricevere una cartuccia termostatica di regolazione che impiega come elemento termometrico una molla in lega di nichelio e titanio a memoria di forma, in luogo di una usuale cartuccia termostatica di miscelazione impiegante un elemento termometrico ad espansione.
Si deve intendere che l'invenzione non è limitata alla forma di realizzazione descritta ed illustrata come esempio. Parecchie modificazioni possibili sono alla portata del tecnico del ramo. Queste ed altre modificazioni ed ogni sostituzione con equivalenti tecnici possono essere apportate a quanto descritto ed illustrato, senza per questo dipartirsi dall'ambito dell'invenzione e dalla portata del presente brevetto.
Claims (6)
- RIVENDICAZIONI 1 . Cartuccia termostatica di miscelazione, del tipo includente: un involucro di cartuccia (1 ) in forma di mantello con aperture di ingresso (6,7) per acqua fredda e per acqua calda; un fondello (2) con un'apertura di erogazione (2.1 ) per acqua miscelata a temperatura regolata; un cassetto di distribuzione (3) montato scorrevole assialmente a tenuta entro detto involucro a mantello (1 ) e cooperante con dette aperture di ingresso (6,7) per acqua fredda e per acqua calda per parzializzarle in sensi opposti determinando delle sezioni di passaggio ristrette e variabili (6.1 , 7.1 ); un elemento termometrico costituito da una molla (15) in lega di nichelio e titanio a memoria di forma, disposto per spostare detto cassetto di distribuzione (3), contro l'azione di una molla di richiamo (8), in funzione della temperatura assunta dall'acqua miscelata; e dei condotti interni a detto involucro (1 ) e a detto cassetto di distribuzione (3) per convogliare l'acqua fredda e l'acqua calda provenienti da dette aperture di ingresso (6.7) e causarne la miscelazione per produrre l'acqua miscelata erogata; caratterizzata dal fatto: che una camera di miscelazione (9) è realizzata entro detto involucro a mantello (1 ) in corrispondenza dell'estremità di detto cassetto di distribuzione (3) che si trova dalla parte opposta a detto fondello (2); che detta molla (15) in lega di nichelio e titanio a memoria di forma è installata in detta camera di miscelazione (9); che una molla di richiamo (8) è installata entro detto involucro a mantello (1 ) tra detto cassetto di distribuzione (3) e detto fondello (2); che detta apertura di ingresso (6) per acqua fredda sbocca, sotto il controllo di detto cassetto di distribuzione (3), in detta camera di miscelazione (9); e che in detto cassetto di distribuzione (3) è praticato un condotto (16) disposto per ricevere l'acqua calda proveniente, sotto il controllo di detto cassetto di distribuzione (3), da detta apertura (7) di ingresso per acqua calda, e per condurla a detta camera di miscelazione (9).
- 2 . Cartuccia termostatica di miscelazione secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che nell'estremità di detto involucro a mantello (1) che è opposta a detto fondello (2) è montato un mezzo di regolazione (11-14) per impostare la temperatura dell'acqua miscelata erogata.
- 3 . Cartuccia termostatica di miscelazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto mezzo di regolazione (11-14) comprende un elemento (14) spostabile assialmente, contro il quale si appoggia una prima estremità di detta molla (15) in lega di nichelio e titanio a memoria di forma, la cui opposta seconda estremità si appoggia contro detto cassetto di distribuzione (3), e comprende un dispositivo (11) per regolare la posizione assiale di detto elemento spostabile assialmente (14).
- 4 . Cartuccia termostatica di miscelazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di regolazione (11) comprende un elemento girevole (11) che presenta un innesto (12) per un organo di controllo, e che è accoppiato a vite (in 13) con detto elemento spostabile assialmente (14).
- 5 . Cartuccia termostatica di miscelazione secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che detto condotto (16) praticato nel cassetto (3) definisce una camera di espansione (7.2) nella quale sbocca la sezione ristretta e variabile (7.1) di passaggio dell'apertura di ingresso (7) per l'acqua calda.
- 6 . Cartuccia termostatica di miscelazione secondo una o più delle rivendicazioni che precedono, caratterizzata dal fatto che è realizzata nel suo insieme in modo da poter essere direttamente sostituita, in un corpo di un sistema di alimentazione idraulica, ad una usuale cartuccia impiegante un elemento termometrico ad espansione.
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- 2012-10-08 IT IT000872A patent/ITTO20120872A1/it unknown
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