ITBZ20090047A1

ITBZ20090047A1 - Valvola miscelatrice rotativa a tre vie

Info

Publication number: ITBZ20090047A1
Application number: IT000047A
Authority: IT
Inventors: Cleto Pezzei
Original assignee: Enetec Srl
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2011-04-15

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:

VALVOLA MISCELATRICE ROTATIVA A TRE VIE

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne una valvola miscelatrice rotativa a tre vie del tipo impiegato in sistemi di riscaldamento e raffrescamento, per esempio nell'impiantistica civile, per ottenere un efficace controllo della temperatura di mandata dell'acqua all’impianto. La miscelazione tra il flusso, più caldo, proveniente dalla centrale termica ed il flusso, meno caldo, di ritorno dall'impianto viene modulata attraverso l'otturatore della valvola con caratteristiche essenzialmente lineari mediante motore applicato allo stelo dell’otturatore.

In impianti idraulici di riscaldamento/raffrescamento o di climatizzazione è largamente noto l'impiego di valvole miscelatrici a tre vie con otturatore a sedi piane e stelo a stantuffo collegato ad un attuatore lineare .per la regolazione della temperatura di mandata immettendo, a richiesta, nel flusso di mandata proveniente dalla centrale termica da 0% a 100% del flusso del ritorno avente temperatura inferiore rispetto alla temperatura della mandata. In queste valvole i due condotti di ingresso sono complanari con il condotto di uscita e con l'asse dello stelo dell’otturatore. Gli svantaggi di dette valvole consistono nel fatto che gli attuatori lineari sono costosi e spesso ingombranti per il loro supporto fungente anche da elemento distanziatore allo scopo di permettere l'azionamento lineare dello stelo dell'otturatore per tutta la corsa richiesta. Il vantaggio di dette valvole consiste nella complanarità fra tutti i condotti e l'asse dello stelo dell’otturatore ottenendo che l’ingombro del gruppo valvola-attuatore si sviluppi essenzialmente secondo il piano contenente gli assi dei tre condotti e dello stelo dell’otturatore.

Sono note anche valvole rotative di miscelazione a tre vie nelle quali l'otturatore ha forma di farfalla con asse di rotazione ortogonale rispetto al piano contenente gli assi dei tre condotti; in questo caso sullo stelo dell’otturatore è applicato un servomotore rotativo generalmente più economico rispetto all’attuatore lineare. Benché detto servomotore sia supportato generalmente aderente al corpo della valvola si presenta comunque lo svantaggio che esso sporge oltre il corpo della valvola in senso ortogonale rispetto al piano contenente i condotti complanari della valvola per cui spesso risulta troppo ingombrante, per esempio in caso di montaggio all'interno di cassette di distribuzione per impianti a pannelli radianti.

Dalla EP 1 031 776 B1 è nota una valvola a tre vie con otturatore sferico per un dispositivo di iniezione per colori liquidi; detta valvola non permette una miscelazione fra due flussi addotti separatamente, essa funziona esclusivamente come valvola di deviazione allo scopo di deviare il flusso del colore verso l'iniettore oppure, attraverso un condotto di ritorno, verso il serbatoio del colore. In questa valvola gli assi dei tre condotti sono complanari con l’asse dello stelo dell'otturatore sferico sporgente dal corpo della valvola. L'otturatore sferico della valvola è provvisto di un primo passaggio rettilineo trasversale ed ortogonale rispetto all'asse di rotazione dell’otturatore e di un secondo passaggio rettilineo inclinato e non comunicante con detto primo passaggio. Detto condotto si estende da una luce libera sulla superficie sferica diametralmente opposta alla zona di attacco dello stelo e coassiale all’asse longitudinale di questo, obliquamente fino ad una luce libera prevista sulla sfera in posizione coassiale con un asse perpendicolare rispetto all'asse del passaggio rettilineo sopra indicato. Tramite il primo passaggio rettilineo trasversale rispetto all’asse di rotazione dell’otturatore è quindi possibile collegare le due condotte allineate, coassiali della valvola ottenendo la deviazione del flusso di adduzione verso la condotta di ritorno in serbatoio. Azionando l'otturatore, rispetto alla posizione sopra descritta, di 90° in un senso, si ottiene il collegamento del condotto di ingresso con quello di alimentazione dell'ugello. Risulta evidente che una valvola di questo tipo non è stata progettata, ne risulta adatta, per ottenere una miscelazione in proporzioni variabili dal 0% al 100% fra due fluidi addotti separatamente.

Dalla CN 2316521 Y ed anche dalla JP 4106173 sono note valvole miscelatrici rotative a tre vie con otturatore sferico essendo l'asse dello stelo dell'otturatore complanare agli assi dei tre condotti del corpo della valvola. In ambo i casi i due condotti di adduzione dei due fluidi da miscelare sono disposti allineati secondo un asse comune mentre il condotto di uscita per il fluido miscelato è disposto a 90° rispetto a detto asse comune. Gli otturatori sferici di dette valvole note presentano un passaggio libero più o meno angolato giacente in un piano contenente l'asse comune dei due condotti allineati comunicante in zona centrale con un passaggio coassiale con l'asse di rotazione deN’otturatore e con l’asse del terzo condotto (di uscita) a 90° rispetto all’asse comune dei due condotti di adduzione. La disposizione dei condotti di dette valvole non è adatta per valvole miscelatrici a tre vie utilizzate in impianti termosanitari o di condizionamento dove, per motivi di montaggio e di ingombro, uno dei condotti di ingresso deve essere allineato con il condotto di uscita mentre il secondo condotto di ingresso è disposto a 90° rispetto al primo.

L'invenzione si pone il compito di realizzare una valvola miscelatrice del tipo sopra esposto a tre vie con otturatore a sfera e con l’asse di azionamento di detto otturatore complanare con gli assi dei tre condotti

della valvola, di costruzione economica e compatta, poco ingombrante in

senso trasversale al piano contenete gli assi dei condotti, con i condotti

disposti in modo da agevolare il montaggio in cassette di distribuzione o

su collettori di distribuzione di impianti di riscaldamento/raffrescamento.

Per adempiere a questo compito l'invenzione propone una valvola

miscelatrice a tre vie rotativa con otturatore a sfera e con i tre condotti

complanari all'asse dello stelo dell'otturatore essendo dotato l'otturatore di

due passaggi liberi non comunicanti fra di loro per i flussi. Il primo

passaggio vicino alla base dello stelo si estende secondo una retta

parallela all’asse comune fra il condotto per l'ingresso dell'acqua

proveniente dalla centrale termica ed il condotto allineato per l'uscita

dell’acqua, eventualmente miscelata, di mandata all'impianto, occupando essenzialmente lo spazio interno della metà sferica dell'otturatore

provvista di stelo essendo l’asse dello stelo ortogonale rispetto all'asse del

passaggio. Detto passaggio permette al flusso caldo proveniente dalla

centrale termica l’attraversamento essenzialmente rettilineo della valvola.

Il secondo passaggio occupa essenzialmente la seconda metà sferica

dell'otturatore non provvista di stelo; esso ha andamento a gomito con la

luce libera d’ingresso in posizione diametralmente opposta rispetto la zona

dell'attacco dello stelo in modo da corrispondere al condotto d'ingresso del

secondo flusso meno caldo (ritorno proveniente dall'impianto) coassiale

all’asse di azionamento dello stelo mentre la luce libera d'uscita è

posizionata secondo un asse disposto a 90° rispetto all’asse del ^<4>passaggio rettilineo. La luce libera di ingresso di questo secondo passaggio quindi, per qualsiasi angolo di rotazione dell'otturatore, rimane sempre comunicante con il condotto d’ingresso del secondo flusso (di ritorno dall'impianto e meno caldo) mentre la luce libera d’uscita dello stesso passaggio inizia ad essere comunicante con il condotto d'uscita della valvola soltanto quando, per rotazione dell'otturatore sferico, le luci del primo passaggio rettilineo iniziano ad essere parzialmente occluse. Proseguendo la rotazione dell’otturatore sferico nello stesso senso si avrà quindi una progressiva occlusione delle due luci del primo passaggio rettilineo ed una corrispondente apertura della luce d'uscita del secondo passaggio a gomito, ottenendo in questo modo la miscelazione variabile da 0% a 100% fra i due flussi addotti mantenendo il flusso in uscita dalla valvola essenzialmente costante ma a temperatura variabile in relazione alle temperature diverse dei due flussi ed alle proporzioni di miscelazione. Secondo l'invenzione i passaggi previsti sull'otturatore sferico possono avere sezioni diverse, eventualmente le sezioni possono variare lungo l’estensione longitudinale dei passaggi. E' pensabile anche che il corpo sferico della valvola sia formato da una sfera cava internamente con un diaframma passante trasversalmente per il centro ed ortogonale rispetto all'asse di rotazione, le luci libere di ingresso e d'uscita dei due passaggi, in questo caso sono dei semplici fori in posizioni identiche alle posizioni sopra descritte per il passaggio rettilineo e quello a gomito.

La valvola di miscelazione a tre vie secondo l'invenzione completa di servomotore permette una costruzione compatta con l’ingombro essenziale nel piano contenente i tre condotti della valvola e l'asse dello stelo, mentre l’ingombro massimo nel senso trasversale è costituito dalle dimensioni esterne del corpo della valvola, rispettivamente dal diametro esterno del servomotore applicato.

L'invenzione viene spiegata più da vicino in base ad un esempio di esecuzione preferenziale di una valvola miscelatrice rotativa a tre vie illustrata nei disegni allegati i quali hanno scopo puramente esplicativo e non limitativo.

La Fig. 1 illustra in vista prospettica la valvola miscelatrice rotativa a tre vie secondo l'invenzione con il corpo ed il coperchio della valvola sezionati secondo un piano contenente l'asse passante per il condotto di ingresso allineato con il condotto di uscita e l’asse passante per il secondo condotto di ingresso allineato con lo stelo dell’otturatore sferico.

La Fig. 2 illustra in vista prospettica l’otturatore sferico completo di stelo della valvola illustrata in Fig. 1 sezionato a spicchio con i due piani di sezionamento disposti a 90° e convergenti nell'asse dello stelo dell’otturatore.

La Fig. 3 illustra la valvola rappresentata in Fig. 1 sezionata secondo un piano contenente gli assi di tutti tre i condotti, con l’otturatore in posizione di transito libero attraverso il passaggio rettilineo dell’otturatore che mette in comunicazione il condotto di ingresso per il flusso proveniente dalla centrale termica con il condotto di uscita allineato.

La Fig. 4 illustra la valvola rappresentata in Fig. 1 sezionata secondo un piano contenente gli assi di tutti e tre i condotti, con l'otturatore in posizione di transito libero del flusso di ritorno dall’impianto attraversante il passaggio a gomito previsto sull’otturatore che mette in comunicazione il condotto di ingresso per il flusso di ritorno dall'impianto con il condotto di uscita disposto a 90°.

La Fig. 5 illustra uno schema di istallazione della valvola miscelatrice secondo l'invenzione all’interno di una cassetta di distribuzione di un impianto di riscaldamento/raffrescamento a pannelli radianti.

La Fig. 6 illustra uno schema di istallazione della valvola secondo l'invenzione in un circuito di distribuzione di un impianto di riscaldamento con regolazione della mandata ottenuta per miscelazione fra il flusso proveniente dalla centrale termica ed il flusso di ritorno dall’impianto.

La valvola miscelatrice rotativa a tre vie secondo l’invenzione consiste essenzialmente in un corpo 1, in un otturatore sferico 2 trattenuto all’interno di detto corpo 1 tramite coperchio 1d avvitato sul corpo 1 ed in guarnizioni disposte fra otturatore 2 e corpo 1 nonché fra stelo 2c dell’otturatore 2 e coperchio 1d. Il corpo 1 è provvisto di un primo condotto di ingresso 1a allineato secondo un asse Y con un condotto di uscita 1c e di un secondo condotto 1b allineato con la sede 1e per l’avvitamento del coperchio 1d secondo un asse X giacente nello stesso piano con l’asse Y e formante con detto asse un angolo di 90°. I due condotti di ingresso 1a, 1b sono disposti a 90° fra di loro, convenientemente attraverso il condotto di ingresso 1 a viene addotto il flusso di acqua calda A proveniente dalla centrale termica mentre attraverso il condotto di ingresso 1b viene addotto il flusso di acqua meno calda di ritorno dai radiatori, dai pannelli radianti o altri mezzi scambiatori termici, senza escludere comunque l’inversione di detti flussi di mandata proveniente dalla centrale termica e di ritorno proveniente dall’impianto.

L’otturatore 2 è provvisto di stelo 2c per l’azionamento R in ambo i sensi di rotazione tramite servomotore rotativo M, detto stelo è provvisto di guarnizioni ed attraversa il coperchio 1d. La parte sferica dell'otturatore 2 è provvista nella zona semisferica vicina alla base dello stelo 2c di un passaggio rettilineo 2a allinearle per rotazione R dello stelo 2c parallelamente rispetto all'asse Y passante per il primo condotto di ingresso 1 a ed il condotto di uscita 1c; in detta posizione allineata si ottiene il transito del solo flusso A di acqua proveniente dalla centrale termica attraverso il passaggio rettilineo 2a ed il condotto d’uscita 1c.

Nella zona semisferica opposta alla zona della base dello stelo invece è previsto un passaggio a gomito 2b con la luce di ingresso disposta in asse con l’asse X passante per lo stelo 2c mentre la luce d'uscita è disposta a 90° rispetto a detto asse X ed al passaggio rettilineo 2a. Azionando R lo stelo 2c dell'otturatore 2 in modo da disporre la luce di uscita del passaggio a gomito 2b in corrispondenza del condotto 1c del corpo 1 della valvola e quindi con il passaggio rettilineo 2b disposto trasversalmente rispetto all’asse Y si ottiene il blocco totale del flusso A di acqua calda proveniente dalla centrale termica ed il passaggio di tutta l’acqua meno calda B di ritorno dall’impianto attraverso il passaggio a gomito 2b e per il condotto d’uscita 1c.

Agendo R sullo stelo dell'otturatore in modo da avere delle posizioni intermedie rispetto alle due posizioni sopra descritte si avrà un transito parziale del flusso A attraverso il passaggio rettilineo 2a dell'otturatore verso il condotto d'uscita 1c e contemporaneamente un transito parziale (proporzionale) del flusso B attraverso il passaggio a gomito 2b verso lo stesso condotto d’uscita 1c, ottenendo una miscelaziona fra i due flussi A, B, con il flusso di uscita E avente temperatura inferiore rispetto a quella del flusso A e superiore rispetto a quella del flusso B.

La disposizione complanare dell'asse di rotazione dello stelo 2c, dell'otturatore 2 con gli assi X, Y dei condotti di ingresso 1a, 1b e del condotto d'uscita 1c assieme alla disposizione allineata fra il condotto di ingresso 1a e quello di uscita 1c ed alla disposizione a 90° fra i due condotti di ingresso 1a, 1 b, comporta che il servomotore M della valvola, in direzione trasversale al piano contenente gli assi X, Y, difficilmente occupa spazio oltre quello dell’ingombro del corpo della valvola. Questo permette un montaggio agevole all’interno di cassette di distribuzione di impianti di riscaldamento/raffrescamento nelle immediate vicinanze dei collettori di mandata Ce e di ritorno Cb (Fig. 5). Le stesse caratteristiche della valvola permettono la realizzazione di collettori di distribuzione compatti nella centrale termica per i singoli circuiti indipendenti degli impianti di riscaldamento/raffrescamento (Fig. 6).

Naturalmente le caratteristiche della valvola non cambiano se l'otturatore sferico è cavo all’interno ma provvisto di una parete mediana che si estende internamente, trasversalmente per la sfera secondo un piano trasversale a 90° rispetto all'asse X ed essendo i passaggi 2a, 2b definiti dalle soli luci di ingresso e di uscita sulla parete sferica dell'otturatore.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Valvola miscelatrice rotativa a tre vie con otturatore sferico, con corpo della valvola provvisto di due condotti d’ingresso ed un condotto d'uscita essendo gli assi di detti tre condotti tutti complanari fra di loro e complanari con l'asse di rotazione del servomotore applicato allo stelo dell'otturatore sferico, caratterizzata dal fatto che il corpo sferico dell'otturatore (2) è provvisto nella parte semisferica o a segmento sferico compresa fra lo stelo ed un piano perpendicolare o inclinato rispetto all'asse (X) passante per detto stelo (2c) e contenente, in caso di parte semisferica, il centro del corpo sferico, di un primo passaggio rettilineo (2a), mentre nell’altra parte semisferica o a segmento sferico, al lato opposto di detto piano, è previsto un secondo passaggio (2b) a gomito, non comunicante con il primo, con la luce di ingresso in posizione coassiale all'asse (X) di rotazione dello stelo e del corpo sferico dell’otturatore (2) e con la luce di uscita in posizione a 90° rispetto alle due luci del passaggio rettilineo (2a).
2. Valvola miscelatrice secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che il corpo sferico dell’otturatore (2) con stelo (2c) è formato da un guscio sferico cavo all’interno, suddiviso internamente in due parti semisferiche o a segmento sferico, da una parete contenente il centro della sfera o spostato da detto centro, perpendicolare o inclinata rispetto all'asse (X) dello stelo (2c), con le luci di ingresso e d’uscita per il passaggio rettilineo (2a) previste in posizione diametralmente opposta sulla prima calotta sferica provvista di stelo e con la luce di ingresso del passaggio a gomito (2b) prevista sulla seconda calotta sferica in posizione coassiale all’asse (X) dello stelo mentre la corrispondente luce d’uscita è prevista sulla stessa calotta sferica spostata di 90° rispetto alle luci del passaggio rettilineo (1a).
3. Valvola miscelatrice secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il corpo (1) della valvola è provvisto di un primo condotto di ingresso (1a) coassiale all’asse (Y) del condotto d’uscita (1c) ed allineato con questo mentre il secondo condotto di ingresso (1b) è disposto secondo un asse (X) passante per lo stelo (2c) dell’otturatore (2) a 90° rispetto all’asse (Y) dei condotti (1a, 1c) allineati.