ITVR980019A1 - Valvola deviatrice idropressostatica a commutazione comandata trasver salmente - Google Patents

Description

VALVOLA DEVIATRICE IDROPRESSOSTATICA A COMMUTAZIONE COMANDATA TRASVERSALMENTE,

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una valvola idropressostatica a commutazione comandata trasversalmente.

Nelle caldaie moderne, in particolare nelle caldaie murali per riscaldamento domestico, è sempre più imperativo disporre di componenti di elevata affidabilità nel tempo e di ingombro molto contenuto. In quest’ultima, è già stata proposta una valvola a tre vie associata ad una valvola a membrana per il collegamento, da una parte, tra caldaia (scambiatore primario gas caldi/acqua) e batteria di radiatori in un impianto di riscaldamento (circuito primario) e, dall’altra, tra un condotto di alimentazione d’acqua ed uno scambiatore acqua/acqua secondario (circuito secondario) per la produzione di acqua sanitaria.

Tale valvola a tre vie è dotata di albero di azionamento scorrevole su tenute e comandato da un sistema di commutazione posto in testa alla valvola. Una valvola così strutturata pur essendosi dimostarata soddisfacente sotto molti punti di vista ha l’inconveniente di presentare un notevole ingombro nel senso della lunghezza e quindi della valvola nel suo complesso. Inoltre, siccome l’albero di azionamento impegna scorrevolmente un certo numero di tenute, il suo funzionamento è tanto più affidabile quanto minore è il numero di tenute che lo impegnano.

Scopo principale del presente trovato è quello di fornire una valvola deviatrice idropressostatica di efficienza molto elevata e con perdite di carico ridotte al minimo sia nella porzione a tre vie che in quella a membrana.

Un altro scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un nuovo dispositivo di azionamento che, sfruttando il moto traslatorio longitudinale dell’albero di azionamento della valvola, sia in grado di comandare mezzi di commutazione disposti di fianco alla valvola.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di fornire una valvola deviatrice idropressostatica di costo di fabbricazione competitivo.

Questi ed altri scopi ancora che meglio appariranno in seguito vengono raggiunti da una valvola deviatrice idropressostatica avente una porzione valvolare a tre vie con otturatore mobile di controllo del flusso proveniente da un circuito primario, una porzione valvolare a diaframma per il controllo del flusso diretto ad un circuito secondario, un primo ed un secondo albero di comando disposti paralleli l’uno rispetto all’altro e montati scorrevoli su tenute, detto primo albero di comando essendo preposto ad azionare detto otturatore e detto secondo albero di comando essendo destinato ad essere comandato da detto diaframma di detta porzione valvolare a diaframma, mezzi di caricamento elastico per detto otturatore e per detto diaframma e si caratterizza per il fatto che tra detto primo e detto secondo albero di comando si prevede un cursore trasversale assialmente mobile ed avente una propria estremità in impegno cinematico con detto primo e secondo albero di comando, cosicché detto cursore si sposta o ruota in un senso se gli alberi di comando si avvicinano reciprocamente ed in senso opposto se si allontanano, e l’altra sua estremità preposta a comandare mezzi di comando.

Vantaggiosamente, le estremità adiacenti di detti primo e secondo albero di comando e detta estremità di detto cursore trasversale in impegno con esse sono troncoconiche così da costituire un sistema di trasmissione del moto a superfici inclinate.

Ulteriori aspetti e vantaggi della presente invenzione appariranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di relizzazione dati a solo titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la FIGURA 1 illustra per metà in vista e metà in sezione un primo esempio di realizzazione di una valvola deviatrice idropressostatica secondo l’invenzione;

la FIGURA 2 mostra una variante di Figura 1;

la FIGURA 3 è una vista in alzato frontale di un corpo scatolare facente parte della porzione di commutazione;

la FIGURA 4 è una vista laterale di Figura 3; e

la FIGURA 5 mostra una vista in sezione presa lungo la traccia V-V di Figura 4.

Negli uniti disegni parti o componenti uguali o simili sono stati contraddistinti con gli stessi numeri di riferimento.

Con riferimento dapprima alla Figura 1, si noterà come una valvola deviatrice 1 secondo l’invenzione sia formata da tre parti principali, ossia una porzione idropressostatica 2, una porzione deviatrice idraulica 3 ed una porzione di commutazione elettrica 4. La porzione idropressostatica 2 è costituita da due semigusci 5 e 6, ad esempio in ottone, fissati insieme affacciati tramite quattro viti 7 angolarmente distanziate e delimitanti al loro interno una camera 8. Lungo il bordo periferico di ciascun guscio 5 e 6 è ricavata una sede anulare 8 destinata ad accogliere il bordo periferico ingrossato 9 di una membrana anulare flessibile 10, che suddivide lo spazio interno delimitato dai semigusci 5 e 6 in due scomparti 11 e 12 e funge anche da guarnizione di tenuta tra i semigusci.

Centralmente la membrana 10 è supportata da un piattello anulare assiale 13, ad esempio in materiale plastico, che dalla parte rivolta verso il divisorio 12 presenta un risalto assiale 14, il quale delimita una sede di accoglimento 15.

Nello scomparto 12 è insediata una molla elicoidale relativamente forte 16, la quale è concentrica con la membrana 10 ed il piattello 13 e l’altra sua estremità reagente contro la parete interna del semiguscio 5.

Un albero assiale di comando 17 è montato assialmente mobile attraverso gli scompartì 11 e 12 ed è aH’interno del semiguscio 5 e dall’altra in un manicotto 19 in materiale autolubrificante, quale il Teflon, dotato di O-ring interno di tenuta 20 ed insediato in un’apposita sede prevista nel semiguscio 6. L’albero di comando fuoriesce dal semiguscio 6 e termina con estremità troncoconica 21.

Entro lo scomparto 12 l’albero di comando 17 reca un anello seeger 22 contro cui si attesta un manicotto flangiato contro il quale riscontra un’estremità di una molla elicoidale 24, più debole della molla 16, la cui altra estremità riscontra contro la sede 15 del piattello 13.

In corrispondenza dello scomparto 11 l’albero di comando 27 supporta, ad esempio tramite due anelli seeger 25 e 26, un piattello di portata minima 27 atto a riscontrare contro un’appendice anulare assiale 28 del piattello 13.

Il piattello 13 presenta un certo numero di feritori centrali di portata massima 29 al di sopra del piattello 27, attraverso le quali si stabilisce la comunicazione tra gli scomparti Il e 12.

Lo scomparto 11 è dotato di raccordo di ingresso 30, mentre lo scomparto 12 presenta un raccordo di uscita 31. La porzione idropressostatica 1 è destinata ad essere inserita in un circuito sanitario tra un condotto proveniente da una rete di distribuzione dell’acqua collegato al raccordo 30 ed uno scambiatore secondario acqua-acqua (non mostrato nei disegni), nel quale l’acqua erogata attraverso la luce 31 si riscalda prima di giungere ad un utilizzo. Quando l’utilizzo si apre per ottenere acqua calda sanitaria nella porzione idropressostatica 1 si crea una pressione differenziata che agisce sulla membrana 10 fino a vincere la forza della molla 16, per cui l’albero di comando 17 sotto la spinta della molla 24 si sposta assialmente nel senso che va dallo scomparto 12 allo scomparto 11, mentre quando l’utilizzo si chiude, si stabilisce un equilibrio tra forza della molla 16 e la pressione di rete che costringe l’albero di comando 17 ad arretrare contro l’azione della molla 24.

La porzione deviatrice idraulica 3 comprende un corpo valvolare a tre vie, ossia con raccordo 35 di ingresso acqua calda proveniente da uno scambiatore primario (caldaia), un raccordo 36 di mandata dell’acqua calda ai radiatori di riscaldamento ed un raccordo 37 di mandata dell’acqua calda allo scambiatore secondario acqua-acqua per la produzione di acqua sanitaria. Entro il copo valvola è montato scorrevole un doppio otturatore 38, 39 montato su un albero di comando 40 in allineamento assiale con l’albero di comando 17 della porzione idropressostatica 2.

Gli otturatori 38 e 39 supportano ognuno un O-ring di tenuta periferico, rispettivamente 41 e 42, destinati ad attestarsi contro un rispettivo spallamento interno 43 e 44. La superficie esterna del doppio otturatore è raccordata in 45 e 46 per ridurre al minimo le perdite di carico. Più in particolare il doppio otturatore 38, 39 presenta una propria estremità attestata contro un anello seeger 47 portato dall’albero di comando 40 e l’altra estremità riscontrante contro una molla elicoidale assiale 48 di caricamento elastico, la quale a sua volta reagisce contro ed è guidata da una raggiera a tre razze 39 tenuta in sede da un anello seeger 50 e fungente anche da guida per l’albero di comando 40.

Quest’ultimo dalla parte rivolta verso la porzione idropressostatica 2 è supportato scorrevole assialmente da un manicotto 51 in materiale autolubrificante, quale il Teflon, con interposizione di un O-ring di tenuta 52 e termina con punta troncoconica.

Il corpo a tre vie in corrispondenza della propria estremità opposta a quella costituita dal raccordo 36, accoglie internamente un codolo 53 del semiguscio 6, il quale è fissato in posizione per mezzo di grani 54, mentre la tenuta è assicurata da un O-ring 55. Nel codolo 53 sono ricavate anche due sedi: una 56 per laccoglimento del manicotto 19 di supporto per l’albero di comando 17, nella quale è pure prevista una guarnizione di tenuta 57, e l’altra 58 per l’accoglimento del manicotto 51 di supporto per l’albero di comando 40, nella quale è anche prevista una guarnizione di tenuta 59.

Nel codolo 53 sono ricavati quattro fori radiali complanari ed angolarmente distanziati 60, ognuno dei quali presenta luce interna a più diametri crescenti verso l’esterno. In corrispondenza di uno dei fori 60 è insediata una porzione di commutazione elettrica 4, la quale è formata da un cursore cilindrico 61, di preferenza in materiale autolubrificante quale il Teflon, avente la propria estremità distale 62 troncoconica e la propria estremità prossimale dotata di collarino 63 e testa allargata 64, una membrana troncoconica 65 infilata con la propria base minore nel collarino 63 del cursore, un corpo scatolare 66 stagno di contenimento per la membrana 65 e di guida per il cursore 61, ed uno o più microinterruttori 67, 67a alloggiato nel corpo scatolare e riscontrante contro la membrana 65.

Volendo il corpo scatolare 66 può essere dotato di coperchio amovibile 68, ad esempio fissabile in posizione da una o più viti 69.

Di preferenza, il corpo scatolare 66, come si è illustrato nelle Figure da 3 a 5, presenta due estensioni inferiori a semi bracciale 70 almeno parzialmente elastico destinato ad inserirsi a scatto attorno al codolo 53 del semiguscio 6, nonché un’appendice cava 71 sulla mezzeria del bracciale destinata ad inserirsi nel diametro o diametri esterni di un foro 60 e a fungere da guida di scorrimento per il cursore 61.

In corrispondenza dell’estremità interna la luce interna dell’appendice 71 si prevede una svasatura 72 che delimita una sede di alloggiamento per la membrana troncoconica 65, al di sopra della quale resta delimitato uno spazio 73 di accoglimento dei microinterruttori 67 dotati di pulsanti 74 rivolti verso la testa 64 del cursore 61.

Con la strutturazione sopra descritta, quando dall’utilizzo si ha una richiesta di acqua calda sanitaria (apertura di un rubinetto di erogazione, la forza della molla 16 viene vinta, ragion per cui i due alberi di comando 17 e 40 vengono spinti dalla molla 48 con conseguente chiusura dell’otturatore 38 — e quindi della via di mandata 36 ai radiatori) ed apertura dell’otturatore 39.

L’acqua calda proveniente dallo scambiatore primario attraverso il raccordo 35 viene quindi inviata allo scambiatore secondario per dare inizio alla fase di produrre acqua calda sanitaria. Ma, affinché la fase di produzione di acqua calda sanitaria possa diventare operativa, è necessario che oltre alla commutazione del circuito idraulico avvenga anche una commutazione elettrica tramite la porzione 4.

Quando l’albero di comando 40 termina la propria corsa sotto la spinta della molla 48 chiùdendo la mandata 36, l’albero di comando 17 prosegue la propria corsa sotto razione della molla 24, separandosi dall’albero di comando 40 e lasciando libero un tratto sufficiente a che il cursore 61 possa incunearsi sotto la spinta della membrana elastica 65 con la propria estremità troncoconica 62 tra le due estremità troncoconiche degli alberi 17 e 40. Tale spostamento del cursore 61 è dell’ordine di 1,5 mm ed è responsabile del rilascio dei pulsanti 74 dei microinterruttori 67 e 67a consentendo così la commutazione elettrica.

Entrambe le commutazioni avvengono a partire da una portata minima di circa 2 litri/ minuto che è regolata da due feritoie calibrate previste nel piattello di portata minima 27 che si sposta con l’albero di comando 17 e mantenuto in appoggio conto l’appendice 28 del piattello di supporto membrana 13 per azione della molla 24.

Quando la portata aumenta superando quella minima, aumenta anche la pressione differenziale esercitata sulla membrana 10 vincendo la forza della molla 24, per cui si apre una luce crescente tra piattello di portata minima 27 e piattello 13 di supporto della membrana, per cui attraverso le feritoie 29 di portata massima diretto al raccordo 31.

Infine, quando termina l’utilizzo di acqua calda sanitaria la pressione nella porzione idropressostatica 2 si equilibria consentendo grazie alla spinta della molla 16 la traslazione a ritroso dell’albero di comando 17, il quale prima di andare ad attestarsi contro l’albero 40 spinge il cursore 61 a rientrare, contro la spinta della membrana 65, nel corpo scatolare 66 per schiacciare i pulsanti 74 per effettuare la commutazione elettrica; L’albero 17 dopo essersi attestato contro l’albero 40 prosegue la traslazione in tandem con esso fino a mandare in chiusura l’otturatore 39 e contemporaneamente aprire l’otturatore 38 per deviare il flusso verso la mandata 36.

Volendo, sul raccordo 30 si può prevedere un regolatore manuale di portata 80 comandabile da una testa quadra 81 che ruotando fino ad un massimo di 90° opera una strozzatura della luce di entrata dell’acqua.

Nella variante di Figura 2 si prevede un disco anulare sagomato 85 nello scomparto 12 tra la membrana 10 e la luce di uscita 35. Pertanto, quando si verifica una richiesta di acqua sanitaria l’albero di comando 17 trasla fino a mandare l’anello seeger 22 in appoggio. A questo punto con l’aumentare della portata e della conseguente pressione differenziale per effetto della pressione che si esercita sulla membrana 10, si libera una luce tra piattello 13 e piattello di potata minima 27. La portata attraverso le feritoie calibrate 29 del piattello 13, in concomitanza con la parzializzazione esercitata dal cono 14 nei riguardi del foro centrale 86 del disco 85, instaura un processo di stabilizzazione di pressione differenziale tra scomparto 11 e scomparto intermedio 12a tra membrana 10 e disco 85, il che porta di conseguenza una stabilizzazione di portata, che è prestabilita dal numero e dall’ampiezza della feritoie calibrate 29.

Con questo sistema si possono mantenere stabili portate prestabilite (ad esempio 10 litri/minuti) anche se la pressione in ingresso varia da 1 a 6 bar.

L’invenzione sopra descritta è suscettibile di numerose modifiche e varianti entro l’ambito protettivo definito dal tenore delle rivendicazioni che seguono.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola deviatrice idropressostatica avente una porzione valvolare a tre vie con otturatore mobile di controllo del flusso proveniente da un circuito primario, una porzione valvolare a diaframma per il controllo del flusso diretto ad un circuito secondario, un primo ed un secondo albero di comando disposti paralleli l’uno rispetto all’altro e montati scorrevoli su tenute, detto primo albero di comando essendo preposto ad azionare detto otturatore e detto secondo albero di comando essendo destinato ad essere comandato da detto diaframma di detta porzione valvolare a diaframma, mezzi di caricamento elastico per detto otturatore e per detto diaframma e si caratterizza per il fatto che tra detto primo e detto secondo albero di comando si prevede un cursore trasversale assialmente mobile ed avente una propria estremità in impegno cinematico con detto primo e secondo albero di comando, cosicché detto cursore si sposta o ruota in un senso se gli alberi di comando si avvicinano reciprocamente ed in senso opposto se si allontanano, e l’altra sua estremità preposta a comandare mezzi di comando.
2. 2. Valvola deviatrice secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto cursore trasversale comprende mezzi elastici di caricamento.
3. 3. Valvola deviatrice secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi elastici comprendono una membrana elastica.
4. 4. Valvola deviatrice secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che detto cursore comprende mezzi di contenimento e di guida innestabili su una di detta porzione valvolare a tre vie e a diaframma.
5. 5. Valvola deviatrice secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di contenimento e di guida comprendono una porzione a bracciale per l’innesto a scatto su una di dette porzioni valvolari a tre vie e a diaframma.
6. 6. Valvola deviatrice secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di contenimento e di guida comprendono un tratto tubolare innestabile in un’apertura trasversale in detta porzione valvolare a tre vie o a diaframma e destinata a contenere parzialmente detto cursore ed un corpo scatolare collegato a detto tratto tubolare ed atto ad alloggiare detti mezzi di comando.
7. 7. Valvola deviatrice secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto corpo scatolare comprende un coperchio amovibile.
8. 8. Valvola deviatrice secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di caricamento comprendono almeno un microinterruttore a pulsante.
9. 9. Valvola deviatrice idropressostatica avente una porzione valvolare a tre vie con otturatore mobile di controllo del flusso proveniente da un circuito primario, una porzione valvolare a diaframma per il controllo del flusso diretto ad un circuito secondario la quale al suo interno è suddivisa in uno scomparto di entrata ed uno di uscita da detto diaframma, un primo ed un secondo albero di comando disposti paralleli l’uno rispetto all’altro e montati scorrevoli su tenute, detto primo albero di comando essendo preposto ad azionare detto otturatore e detto secondo albero di comando essendo destinato ad essere comandato da detto diaframma di detta porzione valvolare a diaframma, mezzi di caricamento elastico per etto otturatore e per detto diaframma e mezzi di commutazione elettrica comandati da almeno uno di detti alberi di comando caratterizzato per il fatto che detta porzione valvolare a diaframma include un disco anulare di intercettazione del flusso avente almeno un passaggio calibrato in detto scomparto di uscita per la stabilizzazione di pressione differenziale negli scomparti della porzione valvolare a diaframma.
10. 10. Valvolare deviatrice secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta porzione valvolare a diaframma comprende un piattello anulare di supporto anulare per una membrana disposto attorno a detto secondo albero di comando, ed un piattello di portata, minima disposto a monte del diaframma in corrispondenza del passaggio anulare di detto piattello di supporto, detto piattello di supporto della membrana avendo un risalto assiale attorno a detto secondo albero di comando e rivolta da banda opposta rispetto a detto piattello di minima, nonché almeno una feritoia calibrata di passaggio del flusso attraverso detto piattello di supporto ed in prossimità di detto risalto assiale.
11. 11. Valvola deviatrice secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detta porzione valvolare a diaframma è dotata di codolo innestabile a tenuta in o s detta porzione valvolare a tre vie e fissabile ad essa tramite mezzi di fissaggio.
12. 12. Valvola deviatrice secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detto codolo presenta due sedi di accoglimento a tenuta per un manicotto di scorrimento e guida per detto primo e detto secondo albero di comando.
13. 13. Valvola deviatrice secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che l’otturatore mobile presenta superficie esterna raccordata per ridurre fenomeni di perdita di carico.
14. 14. Valvola deviatrice idropressostatica sostanzialmente come sopra descritta con riferimento agli uniti disegni e come ivi illustrata.