ITVR950097A1

ITVR950097A1 - Caldaia a rapida produzione di vapore

Info

Publication number: ITVR950097A1
Application number: IT95VR000097A
Authority: IT
Inventors: Giuliano Franchini
Original assignee: Giuliano Franchini
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1997-06-07
Also published as: WO1997021057A1; ITVR950097A0; AU1096397A; IT1278873B1

Abstract

Gruppo caldaia a rapida produzione di vapore comprendente un corpo caldaia alloggiante almeno una sorgente di calore e resistenza elettrica, un serbatoio di riserva di acqua, una pompa di alimentazione di acqua dal serbatoio alla caldaia. La pompa è una pompa di dosaggio per il caricamento di quantità predeterminate e costanti di acqua ed è dotata di valvola di non ritorno sulla propria mandata. Si prevede un dispositivo rilevatore di un livello minimo prestabilito dell'acqua presente in caldaia atto a comandare la messa in funzione della pompa quando l'acqua nella caldaia raggiunga detto livello prestabilito.

Description

"CALDAIA A RAPIDA PRODUZIONE DI VAPORE”

D E S CR IZ ION E

La presente invenzione riguarda un gruppo caldaia a rapida produzione di vapore impiegabile tanto per usi industriali che domestici.

Negli apparecchi domestici ed in quelli industriali che richiedono l'impiego del vapore acqueo, quali le apparecchiature ed i ferri da stiro a vapore tanto ad uso domestico che industriale e gli apparecchi di pulitura a vapore di pavimenti, vetrate e simili, sono in misura crescente richieste sorgenti di vapore ad erogazione istantanea di consistenti quantità di vapore, in modo da ridurre al minimo i tempi morti di attesa per la messa a regime delle apparecchiature a vapore.

Sono già state proposte caldaie elettriche di produzione di vapore con elettrovalvola di deflusso e valvola di regolazione della portata, le quali sono dotate di serbatoio separato di alimentazione di acqua di consumo che viene alimentata alla caldaia mediante una pompa ed lana elettrovalvola pilotate da una centralina di comando.

In caldaia viene di volta in volta alimentata una quantità d'acqua molto piccola, sufficiente a mantenere appena sommerse le resistenze elettriche di vaporizzazione cosicché l'energia termica sviluppata dalle resistenze non venga sprecata a riscaldare una massa d'acqua consistente, ma vada tutta impiegata a far evaporare molto rapidamente una quantità relativamente molto piccola di acqua che viene caricata in modo continuo o discontinuo prelevandola dal serbatoio di alimentazione.

Il livello dell'acqua in caldaia deve essere misurato con dispositivi molto sensibili per il necessario ripristino dell'acqua tramite elettrovalvola, onde evitare sprechi di energia elettrica in assenza di acqua.

Tali caldaie pur essendosi dimostrate soddisfacenti sotto alcuni punti di vista, implicano costi elevati di fabbricazione e di manutenzione, per cui non si sono dimostrate realmente competitive sul mercato.

Scopo principale della presente invenzione è quello di fornire un gruppo caldaia a rapida produzione di vapore, la quale sia di nuova concezione e consenta un assorbimento contenuto di energia elettrica.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione una caldaia di strutturazione e funzionamento molto semplici in grado di competere favorevolmente, a parità di prestazioni, con le caldaie tradizionali.

Questi ed altri scopi ancora che meglio appariranno in seguito vengono raggiunti da un gruppo caldaia a

duzione di vapore comprendente un corpo caldaia alloggiante almeno lina sorgente di calore a resistenza elettrica, un serbatoio di riserva di acqua, una pompa di alimentazione di acqua dal serbatoio alla caldaia e si caratterizza per il fatto che detta pompa è una pompa di dosaggio per il caricamento di quantità predeterminate e costanti di acqua dotata di valvola di non ritorno sulla propria mandata e dal fatto di presentare un dispositivo rilevatore di un livello minimo prestabilito dell'acqua presente in caldaia atto a comandare la messa in funzione della pompa quando l'acqua nella caldaia raggiunga detto livello prestabilito.

Vantaggiosamente, detto dispositivo rilevatore di livello dell'acqua in caldaia galleggia,sull'acqua in caldaia" e si sposta con il diminuire o l'aumentare del livello dell'acqua.

Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione appariranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di realizzazione pratica, attualmente preferiti, illustrati a titolo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Figura 1 mostra una vista schematica di un primo esempio di realizzazione della caldaia secondo l'invenzione;

la Figura 2 è una vista schematica di un altro esempio di realizzazione della caldaia secondo l'invenzione

la Figura 3 illustra in modo schematico un ulteriore esempio di realizzazione della caldaia secondo l'invenzione; la Figura 4 è una vista schematica di un altro esempio di realizzazione della caldaia secondo l'invenzione? e

la Figura 5 è una vista prospettica e schematica di una struttura di caldaia secondo una variante di Fig. 4.

Nelle Figure degli uniti disegni parti e componenti uguali o simili sono stati contraddistinti con gli stessi numeri di riferimento.

Con riferimento dapprima alla Figura 1, si noterà come un gruppo caldaia a rapida produzione di vapore 1 secondo l'invenzione sia formata da un corpo caldaia 2, ad esempio formato da tre gusci in acciaio inox dello spessore di 1-1,5 mm, da un serbatoio separato per la riserva di acqua fredda da caricare in caldaia e da una pompa 4 di alimentazione di acqua dal serbatoio 3 alla caldaia, la quale è azionata da un motore elettrico, non mostrato, ed è dotata di scheda elettronica di comando e di valvola di non ritorno sulla mandata (pure non mostrate nei disegni).

Il corpo caldaia 2 è strutturato in modo da delimitare al suo interno una camera di preriscaldamento 5 destinata a ricevere l'acqua alimentata dalla pompa 4 ed una camera di vaporizzazione 6, dove nella sua parte inferiore è installata una o piu resistenze elettriche 7, di preferenza del tipo dotato di termostato 8. Le camere 5 e 6 sono separate da una parete divisoria fissa 9 conduttrice del calore (acciaio inox) dotata di apertura 10 di passaggio dell'acqua ad esempio configurata a sfioratore, onde mantenere sempre una quantità dosata di acqua sopra o a ridosso della camera di formazione del vapore 6 per assicurarne il suo preriscaldamento prima di raggiungere la camera di vaporizzazione 6.

Tipicamente, la camera di preriscaldamento 5 può avere un volume pari a circa un quinto del volume totale e la camera 6 può presentare un volume di circa 750 cc.

La camera 5 è collegata in sommità ad un'estremità di un condotto di alimentazione 11 avente l'altra sua estremità collegata alla mandata della pompa 4, mentre la camera dì vaporizzazione 6 può erogare vapore attraverso un condotto superiore 12 che attraversa la parete divisoria 9 e la camera di preriscaldamento 5.

Nella camera di vaporizzazione 6 pesca un dispositivo 13 di rilevamento del livello dell'acqua presente nella

camera, i quale è in grado di emettere segnali di comando per la scheda elettronica della pompa 4 per mettere quest 'ultima in funzione ogniqualvolta il livello nella camera di vaporizzazione scenda al di sotto di quello in corrispondenza del quale è collocata la resistenza o resistenze 7

La camera di vaporizzazione 6 è inoltre dotata di valvola di sfiato 14 per impedire la creazione accidentale di sovrappressioni indesiderate al suo interno.

La pompa 4 è una pompa di caricamento di una quantità predeterminata e costante di acqua ed è di preferenza una pompa a stantuffo azionata da un vibratore elettromagnetico pilotato da una scheda elettronica di comando, pure non mostrata nei disegni. La mandata della pompa, oppure il condotto 11, è dotata di valvola di non ritorno, non mostrata nei disegni, per impedire fughe di vapore verso la pompa con conseguente perdita di pressione in caldaia.

Il serbatoio d'acqua è vantaggiosamente dotato di dispositivo 15 di controllo del livello dell'acqua al suo interno in grado di emettere un segnale di comando per inibire la messa in azione della pompa 4 in caso di mancanza d'acqua nel serbatoio ed accendere una spia od altro dispositivo di segnalazione per l'operatóre.

Il funzionamento del gruppo caldaia sopra descritto è quanto mai semplice ed efficiente.

Una volta che la pompa 4 abbia alimentato una quantità dosata d'acqua, ad esempio 25 cc, nella camera di preriscaldamento 5, (che vantaggiosamente corrisponde alla quantità che può contenere la camera stessa) ed una successiva carica, che superando lo sfioratore 10 cade nella camera di vaporizzazione 6, il dispositivo 13 segnalerà presenza d'acqua suffiJci.ente nella camera 6, per cui verrà alimentata corrente alla resistenza o resistenze 7 che , nella fase iniziale, provvedranno a portare in evaporazione l'acqua nella camera di vaporizzazione 6 e a riscaldare l'acqua nella superiore camera di preriscaldamento 5.

Il vapore sviluppatosi nella camera di vaporizzazione 6 viene erogato attraverso il condotto di uscita 12. Quando il livello dell'acqua nella camera di vaporizzazione si abbassa al di sotto di un valore di soglia predeterminato, il dispositivo 13 di rilevamento del livello dell'acqua prov evderà ad emettere un segnale di comando per l'alimentazione di una nuova dose di acqua dal serbatoio 3.

In tale modo si alimenterà sempre un piccolo quantitativo di acqua nella camera 6, acqua che è stata precedentemente preriscaldata nella camera 5. Infatti l'acqua fredda alimentata dalla pompa 4 si deposita nella parte più bassa della camera 5, facendo tracimare attraverso l'apertura 10 l'acqua più calda già presente nella camera stessa.

Nella camera di vaporizzazione 6 saranno presenti sia una fase liquida inferiore che una fase vapore in pressione sopra l'acqua pronta per essere erogata all'utilizzo.

L'esempio di realizzazione illustrato in Fig. 2 prevede il pilotaggio della pompa mediante un sistema termoelettrico, anziché tramite rivelatore di livello. In questo esempio si prevedono una o più resistenze elettriche 7a

trovarsi ad un livello inferiore per essere immerse nella fase liquida ed una o più resistenze elettriche superiori 7b dotate di termostato e destinate a trovarsi immerse nella fase vapore per effettuare il controllo termico del livello dell'acqua nella camera di pressurizzazione 6, basato sulla differenza di temperatura tra resistenze superiori ed inferiori. Queste ultime, infatti, ogniqualvolta il livello dell'acqua nella camera di vaporizzazione 6 scenda al di sotto del loro livello, per cui esse rimangono scoperte, aumenteranno la loro temperatura, per cui un comparatore di livello di temperature 16 provvedere ad inviare un segnale di comando alla scheda elettrica di pilotaggio della pompa 4., che provvederà ad alimentare una nuova dose d'acqua prelevata dal serbatoio 3.

La Figura 3 illustra un esempio di realizzazione, secondo il quale la camera di preriscaldamento 5 si estende ad avvolgere completamente la camera di vaporizzazione 6 ed è in rapporto di scambio di calore con essa, per cui il condotto 11 alimenta quantità dosate di acqua fredda in corrispondenza del fondo della camera 5, il che, come si è già detto, farà tracimare un corrispondente quantitativo d'acqua nella camera 6 attraverso l'apertura a sfioratore 10.

Nell'esempio di realizzazione mostrato in Fig. 4 si prevede un elemento riscaldante 17 destinato a galleggiare sull'acqua contenuta nella camera di vaporizzazione 6. L'elemento galleggiante 17 è in grado di produrre vapore quasi istantaneamente in quanto causa l'evaporazione della sola acqua in superficie e preriscalda nel contempo la restante massa d'acqua sottostante presente nella camera 6.

Secondo questo esempio di realizzazione l'altezza della caldaia potrà essere anche notevole, nel qual caso l'alimentazione d'acqua da serbatoio può avvenire ad una frequenza molto più bassa che negli esempi precedenti e per quantitativi relativamente grandi.

Vantaggiosamente, l'elemento riscaldante 17 viene guidato nel suo spostamento in verticale da mezzi di guida, per esempio costituiti da una guida di scorrimento centrale assiale 18 oppure da guide previste lungo la parete interna della camera 6. L'elemento riscaldante 17 può essere dotato di uno o più tastatori a galleggiante 19, i quali sporgono verso il basso e verso l'alto rispetto all'elemento riscaldante stesso e sono destinati sia a conferire una buona galleggiabilità all'elemento riscaldante 17 che ad emettere un segnale di comando per la pompa 4, nel senso di metterla in funzione quando toccano il fondo della camera 6 e di interromperne il funzionamento quando toccano il cielo della stessa.

La camera 5 è delimitata da una camicia di avvolgimento 20 per la camera di vaporizzazione 6 e viene alimentata dal basso dal condotto 11

Di preferenza, l'elemento riscaldante 17 può essere di configurazione piastriforme dotato di fori 21 di risalita per il vapore e costituito, ad esempio, da una piastra in lega leggera incorporante un sistema di resistenze elettriche.

L'esempio di realizzazione di Figura 5 mostra una caldaia con camera di vaporizzazione a più scomparti 6 tra loro comunicanti. I vari scomparti sono delimitati da elementi riscaldanti piastriformni fissi 22 e disposti a quote differenti nella camera di vaporizzazione ed aventi ingombro periferico inferiore alla luce interna della camera, così da rendere i vari scomparti da essi delimitati intercomunicanti.

I vari elementi riscaldanti 22 possono essere alimentati con energia elettrica sia tutti insieme, od anche in sequenza a partire da quello più in alto che produrrà istantaneamente vapore, dopo di che entrerà in funzione quello immediatamente sottostante ed esso verrà spento e così via fino a che quello inferiore non risulterà scoperto. Mediante rilevamento del livello minimo con sistema termoelettrico o con misuratore di livello, come spiegato in precedenza, verrà allora attivata la pompa che provvederà a ripristinare l'acqua nella camera di vaporizzazione.

Vantaggiosamente, nella parte infi

di vaporizzazione 6 si prevede un tappo amovibile per even tuali operazioni di manutenzione ed in particolare per scaricare il calcare formatosi nella camera dopo un predeterminato intervallo di lavoro della caldaia, ad esempio dopo 300-400 ore di lavoro.

Il gruppo caldaia sopra descritto è suscettibile di numerose modifiche e varianti entro l'ambito protettivo definito dal tenore delle rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo caldaia a rapida produzione di vapore comprendente un corpo caldaia alloggiente almeno una sorgente di calore a resistenza elettrica, un serbatoio di riserva di acqua, una pompa di alimentazione di acqua dal serbatoio alla caldaia e si caratterizza per il fatto che detta pompa è una pompa di dosaggio per il caricamento di quantità predeterminate e costanti di acqua dotata di valvola di non ritorno sulla propria mandata e dal fatto di presentare un dispositivo rilevatore di un livello minimo prestabilito dell1acqua presente in caldaia atto a comandare la messa in funzione della pompa quando l'acqua nella caldaia raggiunga detto livello prestabilito.
2. Gruppo caldaia secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo rilevatore di livello comprende un sistema termoelettrico formato da almeno due resistenze elettriche poste a differente livello e da una scheda elettronica di confronto tra i livelli di temperatura di dette resistenze preposta ad emettere un segnale di comando per la messa in funzione della pompa al raggiungimento di detto livello predeterminato.
3. Gruppo caldaia secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto corpo caldaia presenta almeno una camera di vaporizzazione suddivisa in più scomparti tra loro comunicanti delimitati da una pluralità di elementi riscaldanti piastriformni fissi disposti a quote differenti nella camera di vaporizzazione per provocare l'evaporazione dell'acqua presente nella camera dall'alto verso il basso.
4. Gruppo caldaia secondo al rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti elementi riscaldanti presentano ingombro periferico inferiore alla luce interna della camera.
5. Gruppo caldaia secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto corpo caldaia è strutturato in modo da delimitare al suo interno una camera di preriscaldamento destinata a ricevere l'acqua alimentata dalla pompa ed una camera di vaporizzazione, alloggiante la o ciascuna sorgente di calore.
6. Gruppo caldaia secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta camera di preriscaldamento si estende ad avvolgere completamente la camera di vaporizzazione ed è in rapporto di scambio termico con essa.
7. Gruppo caldaia secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che detta camera di preriscaldamento e detta camera di vaporizzazione sono separate da una parete divisoria fissa conduttrice del calore dotata di almeno un'apertura di passaggio dell'acqua.
8. Gruppo caldaia secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta apertura di passaggio è configurata a sfioratore, onde mantenere sempre una quantità dosata di acqua da preriscaldare sopra o a ridosso della esimerà di vaporizzazione.
9. Gruppo caldaia secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni da 5 ad 8, caratterizzato dal fatto che detta camera di vaporizzazione è dotata di valvola di sfiato per impedire la creazione accidentale di sovrappressioni indesiderate al suo interno.
10 . Gruppo caldaia secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto serbatoio d'acqua presenta un dispositivo di controllo del livello dell'acqua al suo interno in grado di emettere un segnale di comando per inibire la messa in azione della.pompa in caso di mancanza d'acqua nel serbatoio.
11. Gruppo caldaia secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che detta camera di preriscaldamento è separata da detta camera di vaporizzazione mediante un elemento mobile atto a galleggiare sull'acqua contenuta nella camera di vaporizzazione.
12. Gruppo caldaia secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detto elemento galleggiante è un elemento riscaldante in grado di far evaporare l' acqua in superficie e a preriscaldare nel contempo la rimanente acqua presente nella camera di vaporizzazione.
13. Gruppo caldaia secondo la rivendicazione il o 12, ca ratterizzato dal fatto che l'elemento riscaldante è guidato nel suo spostamento in verticale da mezzi di guida.
14. Gruppo caldaia secondo la rivendicazione 12 o 13, caratterizzato dal fatto che l'elemento riscaldante è dotato di almeno un tastatore a galleggiante in grado sia di conferire una buona galleggiabilità all'elemento riscaldante che di emettere un segnale di comando per la pompa quando tocca il fondo od il cielo della camera di vaporizzazione.
15. Gruppo caldaia secondo una qualunque delle rivendicazioni da 11 a 14, caratterizzato dal fatto che l'elemento riscaldante è di configurazione piastriforme dotato di aperture di risalita per il vapore.
16. Gruppo caldaia secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che l'elemento riscaldante è costituito da una piastra in lega leggera incorporante un sistema di resistenze elettriche.
17. Gruppo caldaia a rapida produzione di vapore sostanzialmente come sopra descritto con riferimento agli uniti disegni e come ivi illustrato.