ITMI960567A1 - Gruppo idraulico con pompa integrata per impianti misti di riscal- damento e acqua sanitaria - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"GRUPPO IDRAULICO CON POMPA INTEGRATA PER IMPIANTI MISTI DI RISCALDAMENTO E ACQUA SANITARIA"

La presente invenzione riguarda un gruppo idraulico per impianti misti di riscaldamento e acqua sanitaria, cioè impianti per uso civile nei quali una stessa sorgente di calore, in particolare un bruciatore a gas incorporato in una caldaia murale, viene utilizzata per riscaldare sia l'acqua destinata ad elementi radiatori (caloriferi) per il riscaldamento dell'ambiente, che l'acqua calda sanitaria per usi diversi.

Nella domanda di brevetto europeo n. 568 122 a nome della stessa richiedente è stato descritto un gruppo idraulico formato da due sottogruppi o unità valvolari per un impianto misto di riscaldamento e acqua sanitaria comprendente un bruciatore a gas, uno scambiatore di calore gas/acqua, uno scambiatore acqua/acqua inseribile tramite una valvola a tre vie nel circuito dell'acqua di riscaldamento, almeno un radiatore ed una pompa per la circolazione dell'acqua di riscaldamento .

Nella prima unità di tale gruppo sono ricavate la valvola a tre vie, un raccordo per lo scambiatore di calore principale, uno per i radiatori, uno di uscita dell'acqua sanitaria, due raccordi di collegamento allo scambiatore acqua/acqua, un pressostato ed una valvola di by-pass con relativo raccordo di uscita.

Nella seconda unità di tale gruppo sono invece ricavati un dispositivo depressionale, un pressostato, un raccordo per il radiatore, uno di entrata dell'acqua sanitaria, uno di uscita verso la pompa e due raccordi di collegamento allo scambiatore acqua/acqua.

Tale gruppo si è dimostrato molto efficiente e sicuro, oltre che di dimensioni contenute. Tuttavia, la presenza della pompa montata al di sopra della seconda unità impedisce una ulteriore riduzione delle dimensione complessive del gruppo.

Inoltre, dal punto di vista dei costi di fabbricazione e della semplicità di manutenzione, sarebbe auspicabile una riduzione delle parti in ottone che hanno un costo non trascurabile. Per di più, le parti in ottone hanno dei limiti di coni igu rabi 1ità che influiscono sulle dimensioni complessive dell'impianto.

Una certa limitazione del gruppo noto deriva inoltre dal fatto che, per il comando della valvola a tre vie, viene utilizzata una valvola pressostatica a membrana collegata tramite due tubi ad un dispositivo depressionale.

Scopo della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti e le limitazioni sopra illustrate, ed in particolare di realizzare un gruppo o complesso idraulico per la costruzione di ìmpianti del tipo indicato in precedenza che sia di costruzione estremamente compatta, riducendo inoltre i tubi di collegamento tra i due sottogruppi, e consenta una manutenzione agevole e semplificata ed abbia costi di costruzione e di installazione molto limitati.

Secondo l'invenzione, questi scopi vengono conseguiti mediante un gruppo idraulico per un impianto misto come definito nella rivendicazione 1.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

In generale nei gruppi idrulici per sistemi di riscaldamento esistono limiti, non solo economici, ma anche di pratica realizzabilità, all'impiego di corpi metallici per costruire gruppi idraulici. La richiedente, realizzando quasi completamente entrambe i due sottogruppi in materiali plastici compositi, ha conseguito il duplice vantaggio di ottenere - a basso costo - configurazioni non posssibili o praticabili con l'ottone, e contemporaneamente il sorprendente vantaggio di poter sostanzialmente incorporare un componente (la pompa) nella seconda unità, con una disposizione ulteriormente vantaggiosa in termini di ingombro. Vantaggiosamente, sono inoltre stati ridotti i collegamenti di tipo tubolare rigido tra le parti che contribuivano all'ingombro complessivo.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni allegati che illustrano forme realizzative preferite, ma non limitative, dell'invenzione, in cui:

la Fig. 1 è una vista frontale che mostra la struttura del gruppo idraulico secondo la presente invenzione,·

la Fig. 2 è una vista frontale del sottogruppo I mostrato in Fig. 1;

la Fig. 3 è una vista dall'alto del sottogruppo I mostrato in Fig. 1;

la Fig. 4 è una vista in sezione della porzione monolitica del sottogruppo I, secondo la linea IV-IV di Fig. 2;

la Fig. 5 è una vista frontale della porzione monolitica del sottogruppo II di Fig. 1;

la Fig. 6 è una vista in sezione del sottogruppo II, secondo la linea VI-VI di Fig. 5;

la Fig. 7 è una vista laterale del sottogruppo II, con sezione secondo la linea VII-VII di Fig. 5;

la Fig. 8 è una vista in prospettiva della porzione monolitica del sottogruppo II;

le Figg. 9 e 10 illustrano due corpi metallici del secondo sottogrupo;

la Fig. il illustra schematicamente il funzionamento del gruppo idraulico secondo la presente invenzione,·

le Fig. HA e 11B illustrano più dettagliatamente le caratteristiche funzionali dei due sottogruppi idraulici di Fig. 11;

le Figg. 12A e 12B illustrano la struttura di una valvola di bypass; e

la Fig. 13 illustra la struttura interna di una valvola o dispositivo depressionale.

Il gruppo idraulico secondo l'invenzione è parzialmente analogo - dal punto di vista funzionale - a quello della già citata domanda di brevetto europeo n. 568 122. Nel seguito, con riferimento alle Figg. 11, HA e 11B, verrà brevemente descritto il funzionamento generale di un impianto per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria comprendente il gruppo idraulico secondo l'invenzione.

Il gruppo idraulico secondo l'invenzione è collegato in un impianto per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria, ovvero un impianto in grado di produrre acqua calda in un circuito chiuso per elementi radiatori di riscaldamento e, a richiesta, acqua calda sanitaria per usi diversi, utilizzando una stessa sorgente di calore, in particolare un bruciatore a gas.

Il bruciatore a gas 1 riscalda, in uno scambiatore di calore ad alette (principale) 2 l'acqua del circuito di riscaldamento spinta dalla pompa P. L'accensione del bruciatore viene determinata da un microinterruttore 155 comandato da un pressostato 15 che verrà descritto più oltre. L'acqua così riscaldata raggiunge una valvola 4 del tipo a tre vie che normalmente la invia ai caloriferi o elementi radiatori, indicati globalmente con il singolo elemento R, attraverso la mandata di riscaldamento 5, e ritorna attraverso il condotto di ritorno del riscaldamento 6 alla pompa P.

Quando viene richiesta acqua calda sanitaria, la valvola a tre vie 4 chiude il passaggio 5 verso i caloriferi e manda 1 ' acqua calda in un secondo scambiatore di calore acqua/acqua 17 (ad esempio del tipo a piastre) nel quale viene riscaldata l'acqua sanitaria, proveniente dal condotto 8 (ovvero dalla rete) e scaricata dal condotto di uscita 9 verso i rubinetti di prelievo dell'acqua calda, anche in questo caso schematizzati dall'elemento RE.

Costruttivamente, il gruppo idraulico secondo l'invenzione è sostanzialmente formato da due sottogruppi o unità valvolari I e II, definiti da riquadri a tratteggio in Fig. il, e realizzati quasi esclusivamente in materiale plastico composito. Più precisamente, secondo l'invenzione, i sottogruppi I e II sono realizzati in forma di pezzi in materiale plastico composito in cui sono formati o montati i diversi componenti e raccordi metallici.

Con riferimento alle Figg. il. HA e 11B, il primo sottogruppo, o distributore di mandata primario, comprende la valvola a tre vie 4, un raccordo 3 per il collegamento allo scambiatore di calore principale 2, un raccordo 5 per il collegamento al radiatore R, un raccordo 9 di uscita dell'acqua sanitaria e due collegamenti 22, 23 allo scambiatore acqua/acqua 17 (di tipo noto) formato da piastre impacchettate che definiscono passaggi attraversati alternativamente dall'acqua calda e da quella da riscaldare.

Nella Fig. 11, per necessità grafiche, i collegamenti allo scambiatore 17 sono mostrati come condotti, mentre in pratica entrambi i sottogruppi sono costruiti in modo che i collegamenti si riducano ad aperture o sbocchi di lunghezza trascurabile .

La valvola a tre vie 4, la cui struttura è illustrata più dettagliatamente in Fig. HA, è comandata da un motore elettrico 12 o altro attuatore lineare montato su una sede nel sottogruppo I, e bloccato con mezzi 38, ad esempio due viti o un anello a forcella, così da risultare facilmente smontabile per la manutenzione ed eventuali sostituzioni di parti.

Il motore o attuatore elettrico 12, collegato all'asta della valvola a tre vie 4, esegue un movimento lineare quando riceve un segnale di comando o di consenso S proveniente da un pressostato 14 sul circuito dell'acqua sanitaria, come verrà descritto più oltre. Come visibile in Fig. 11A, la valvola 4 alloggia al suo interno due organi attuatori, in forma di piattelli solidali fra loro 42, 43, contrastati da una molla di ritorno 44.

Una apertura 30, prevista in corrispondenza del raccordo 3, consente l'inserimento di una sonda di temperatura, tipicamente un termistore (non mostrato) .

Su un condotto aggiuntivo 7 della valvola a tre vie 4 è collegato un pressostato a differenziale di pressione 15 che, in caso di mancanza di acqua nell'impianto di riscaldamento e/o mancanza di pressione (pompa bloccata) apre il microinterruttore 155 di consenso al bruciatore. Questa disposizione impedisce vantaggiosamente l'accensione del bruciatore nelle situazioni sopra indicate che, negli impianti noti, possono provocare l 'erogazione di poca acqua a temperatura molto elevata (con rischio di ustioni) prima dell'intervento del termostato di protezione previsto da questi impianti.

Tale dispositivo a pressostato 15 comprende una camera 150 formata a ridosso del condotto, e che è divisa in due parti da una membrana 151. Una delle due parti è collegata attravero il passaggio 7 alla valvola a tre vie, e l'altra parte, attraverso il passaggio 154, è collegata a monte della pompa P, cioè ad una zona a pressione più bassa.

Contro la membrana 151 si attesta un piattello 152 spinto da una molla 154 e munito di un alberino 153 che fuoriesce dalla camera 150 per comandare il microinterruttore 155. Quando l'acqua è presente nell'impianto, questa viene portata in pressione dalla pompa P sul lato della valvola 4, mentre l'altro lato è in depressione, e la differenza di pressione così creata agisce sulla membrana 151 che comanda il microinterruttore di sicurezza 155

Sul condotto 5 è realizzata una valvola di bypass 16, formata da una sede nella quale sono alloggiati: un otturatore 161 spinto da una molla 162 che si attesta contro un fermo per molla 163 (si veda la Fig. 12A) .

Quando la differenza di pressione tra la mandata e il ritorno raggiunge un valore prestabilito e considerevole, ad esempio a causa di forti perdite di carico nei caloriferi, la valvola di by-pass 16 viene aperta e parte dell'acqua ritorna in circolo attraverso il tubo di collegamento 10A di by-pass previsto per garantire sempre il passaggio di una certa quantità di acqua allo scambiatore principale 2.

Come meglio mostrato in Fig. 4, l'unità I prevede inoltre le due aperture 22 e 23 dotate di anelli di tenuta di tipo O-ring 70, 71 per il collegamento allo scambiatore acqua/acqua 17, rispettivamente per l'entrata dell'acqua di riscaldamento e per l'uscita dell'acqua sanitaria. Il collegamento avviene tramite un tirante 73 che avvicina le parti, comprimendo gli O-ring così da realizzare anche la tenuta .

Proseguendo nella descrizione funzionale del gruppo (Figg. Il e 11B) , il secondo sottogruppo II, delimitato da un tratteggio in Fig. Il, è illustrato più dettagliatamente in Fig. 11B . Esso comprende i seguenti componenti: un pressostato 25 inserito sul tubo sanitario che comanda il motore 12 del sottogruppo I, un dispositivo depressionale 14 e la pompa P. Come verrà illustrato dettagliatamente più oltre (Fig. 7) , costruttivamente il sottogruppo II secondo l'invenzione comprende un pezzo monolitico 18 e una carcassa o involucro 19 di pompa atta a ricevere il motore della pompa, entrambi im materiali plastici compositi, e dei raccordi metallici 50, 60.

I componenti del sottogruppo II assolvono le seguenti funzioni. All'apertura di un rubinetto RE per la richiesta di acqua calda, l'acqua proveniente dal raccordo 8 di entrata dell'acqua e diretta ad un corto condotto 20 che porta allo scambiatore a piastre 17, passa inizialmente attraverso il forellino 145 di un otturatore forato 141 nel dispositivo depressionale 14, fino ad una portata prestabilita, ad es. 2 litri al minuto. Aumentando invece il prelievo viene vinta la forza della molla 146 e l'acqua pass anche attraverso l'otturatore forato 141.

II pressostato 25 , collegato al dispositivo depressionale 14 da due condotti 142 e 144, ha una costruzione e un funzionamento analoghi al pressostato 15 precedentemente illustrato, e apre ad un valore di portata prestabilito, ad esempio di 2 litri/nimuto .

Durante il passaggio di acqua, la pressione di rete viene portata al condotto 142, mentre la caduta di pressione viene portata al condotto 144 per ottenere un segnale che consente il funzionamento del pressostato sanitario 25.

Con riferimento alle Figg. 5-8, costruttivamente il sottogruppo II comprende il pezzo monolìtico 18 e la porzione di involucro 19, entrambi in materiale plastico composito, e dei corpi o raccordi metallici 50, 60 descritti più oltre. Secondo l'invenzione, realizzando i raccordi in ottone e inserendoli a pressione nei rispettivi alloggiamenti, si evita all'idraulico di dover lavorare su materiali plastici durante 1 'installazione.

Il pezzo monolitico 18 (si veda la Fig. 8), è in materiale plastico composito stampato, e formato dalle porzioni HA e IIB, collegate da una parte di unione IIC.

Nella porzione IIA, che costituisce parte integrante della pompa P, è formata una cavità di alloggiamento 40 per il motore della pompa, uno sfiato automatico 41 per l'impianto, un alloggiamento 42 per un raccordo di collegamento (non illustrato) allo scambiatore di calore principale 2, e un alloggiamento 6A per il raccordo metallico 6 del ritorno dell'acqua di riscaldamento.

Nella porzione IIB è formata la sede per il dispositivo depressionale 14 e il dispositivo pressostatico 25 con le due aperture 44 per l'elemento depressionale e 45 per il raccordo dell'acqua fredda sanitaria.

Nella parte di unione IIC sono formate le due aperture 32 e 33 (indicate a tratteggio) per il collegamento allo scambiatore acqua/acqua 17, sostanzialmente equivalenti alle aperture 22 e 23 già descritte, ed il foro 46 per il tirante di unione (non mostrato) allo scambiatore 17.

L'involucro 19 della pompa P può essere configurato in vario modo, a seconda del tipo di pompa montato sul gruppo, ed eventualmente può essere prevista una ulteriore porzione intermedia in materiale plastico composito (non mostrato nei disegni) per l'adattamento delle pompe più corte.

Preferibilmente, le aperture e gli alloggiamenti destinati ad ospitare un raccordo metallico filettato sono dotati di innesti a forcella (meglio visibili in Fig. 9), ossia di una feritoria entro cui si inserisce una forcella elastica che impegna una gola ricavata sulla parte metallica alloggiata. In alternativa, come mostrato in Fig, 8, possono essere previsti altri noti mezzi di fissaggio, ad esempio a vite .

La Fig. 9 illustra il corpo metallico 50, realizzato in ottone e attraversato da condotti comunicanti 56, 57 e 58. Esso comprende il raccordo filettato 8 propriamente detto per il ritorno dell'acqua di riscaldamento, e la porzione di innesto 51 con gola 52 per l'impegno con la forcella. Il corpo metallico 50 comprende inoltre il raccordo 58 (non filettato in Figura) per lo scarico dell'acqua, una imboccatura 53 per una valvola di sicurezza (64 in Fig. li), e una apertura 54 di collegamento per un eventuale rubinetto di riempimento RI (si veda la Fig. 11B). Assialmente allineata con l'apertura 54 (e non visibile in Fig. 9) è prevista una ulteriore apertura per il collegamento al vaso di espansione 13 mostrato in Fig. 11. Infine una ulteriore uscita 55 serve per il collegamento di un termostato.

Come illustrato in Fig. 10, il corpo metallico 60 è sostanzialmente formato da un raccordo filettato per l'entrata dell'acqua sanitaria, una porzione di innesto 61 con gola 62 per l'impegno con la forcella e una apertura 63 per il raccordo ad un eventuale rubinetto di riempimento.

Con riferimento alla Fig. 13, la valvola o dispositivo depressionale 14 comprende i seguenti elementi, assialmente allineati: un tappo 81, un 0-ring 82, un filtro in rete metallica 83 e una ghiera 84. Tra il filtro 83 e la ghiera 84 è interposto un regolatore di portata 85, ad esempio da 12 litri/min. Una molla, alloggiata tra il porta-otturatore e l'otturatore 85 fornisce la forza di richiamo.

Preferibilmente il materiale composito da cui sono formati i pezzi 1, 2 e 6 è costituito da un materiale polimerico termoplastico, ad esempio a base di fibre poliammidiche, quale nylon caricato con fibra di vetro o altri materiali, oppure da tecnopolimeri quali il RytonR.

In generale, il materiale plastico composito deve avere un'ottima stabilità dimensionale, ed una elevata resistenza agli attacchi chimici e un basso ritiro nello stampo per consentire la precisione dei componenti.

Benché l'invenzione sia stata illustrata con riferimento a costruzioni preferite, essa è in generale suscettibile di altre applicazioni e modifiche che si intendono comprese nell'ambito protettivo, come risulterà evidente al tecnico del settore .

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo idraulico per un impianto misto di riscaldamento e acqua sanitaria comprendente: un bruciatore a gas (1) , uno scambiatore di calore principale gas/acqua (2) , uno scambiatore acqua/acqua (17) inseribile tramite una valvola a tre vie (4) nel circuito dell ' acqua di riscaldamento, almeno un radiatore (R) , ed una pompa (P) per la circolazione dell'acqua di riscaldamento, detto gruppo essendo formato da due sottogruppi o unità valvolari (I, II) , caratterizzato dal fatto che detti sottogruppi sono formati in materiale plastico composito, e che il detto secondo sottogruppo (II) incorpora la detta pompa (P) .
2. 2. Gruppo idraulico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il primo sottogruppo (I) comprende una valvola a tre vie (4) comandata da un attuatore lineare (12) , un raccordo (3) per il collegamento allo scambiatore di calore principale (2) , un raccordo (5) per il collegamento al radiatore (R) , un raccordo (9) di uscita dell 'acqua sanitaria e due collegamenti (22, 23) allo scambiatore acqua/acqua (17) , ed è realizzato come un pezzo monolitico in materiale plastico composito, dotato di alloggiamenti (3A, 5A, 9A) per ospitare i raccordi (3, 5, 9) propriamente detti realizzati in metallo.
3. 3. Gruppo idraulico secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il detto secondo sottogruppo (II) comprende un dispositivo depressionale (14) , un pressostato (25) che comanda il detto attuatore lineare (12) del primo sottogruppo (I) , una valvola di bypass (16) , e la detta pompa (P) , e un raccordo (6) di collegamento al radiatore (R) , un raccordo (8) di entrata dell'acqua sanitaria, un raccordo (7) per lo sfiato automatico della pompa, e due collegamenti (32, 33) a detto scambiatore acqua/acqua (17) , e dal fatto che detto secondo sottogruppo (II) è formato da un pezzo monolitico (18) e da un involucro (19) che ospita il motore della pompa, entrambi in materiale plastico composito, e da due corpi metallici (50, 60) che comprendono i raccordi (6, 7, 8) propriamente detti.
4. 4. Gruppo idraulico secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il detto pezzo monolitico (18) del secondo sottogruppo (II) comprende: - una prima porzione (HA) , che costituisce parte integrante della pompa (P) e prevede una cavità di alloggiamento (40) per il motore della pompa, uno sfiato automatico (41) per l'impianto, un alloggiamento (42) per il raccordo di collegamento allo scambiatore di calore principale (2), e un alloggiamento (6A) per il raccordo metallico (6) del ritorno dell'acqua di riscaldamento; - una seconda porzione (IIB) in cui è formata la sede per il dispositivo depressionale e pressostatico (14) con due apertura (44) per l'elemento depressionale e una apertura (45) per l'entrata dell'acqua sanitaria fredda; e - una porzione di unione (IIC) in cui sono formate le due aperture (32, 33) di collegamento allo scambiatore acqua/acqua (17) , ed un foro (46) per un tirante (73) di_ unione allo scambiatore.
5. 5. Gruppo idraulico secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto materiale composito è costituito da un polimero termoplastico, quale nylon caricato con fibra di vetro.
6. 6. Gruppo idraulico secondo le rivendicazioni 1-4, caratterizzato dal fatto che il detto materiale composito è costituito da un tecnopolimero quale il Ryton.
7. 7. Gruppo idraulico secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il motore elettrico o attuatore (12) per il comando della detta valvola a tre vie (4) è abilitato da un segnale elettrico (S) generato dal detto pressostato (25) della seconda unità (II) .
8. 8. Gruppo idraulico secondo le rivendicazioni da 3 a 7, caratterizzato dal fatto che uno (50) dei detti corpi metallici è un corpo in ottone attraversato da condotti comunicanti (56, 57, 58) e comprendente il raccordo filettato (8) propriamente detto per il ritorno dell ' acqua di riscaldamento, il raccordo (58) per lo scarico dell'acqua, una imboccatura (53) per una valvola di sicurezza (64) , e una apertura (54) di collegamento per un eventuale rubinetto di riempimento (RI).
9. 9. Gruppo idraulico secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il detto corpo metallico (50) comprende ulteriormente una apertura per il collegamento ad un vaso di espansione (13) ed una uscita (55) per il collegamento ad un termostato.
10. 10. Gruppo idraulico secondo le rivendicazioni da 3 a 7, caratterizzato dal fatto che l'altro (60) dei detti corpi metallici è sostanzialmente formato da un raccordo filettato per l'entrata dell'acqua sanitaria, e comprende una porzione di innesto e una apertura (63) per il raccordo ad un eventuale rubinetto di riempimento (RI).