ITMI20131298A1 - Valvola di miscelazione termostatica - Google Patents

Description

1 Coloberti & Luppi Srl

DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE

Avente titolo: “Valvola di miscelazione termostatica”

A nome della ditta BÖME S.R.L.; con sede in Cavallirio (NO), Strada Comunale dello Strego 1; di nazionalità italiana.

Depositato in data:

Al n.:

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SFONDO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione concerne una valvola di miscelazione termostatica per un circuito di riscaldamento e/o sanitario di tipo civile o industriale, più precisamente una valvola di miscelazione termostatica con ingressi per l’acqua fredda e per l’acqua calda disposti secondo direzioni mutuamente trasversali, in particolare ortogonali. La valvola di miscelazione termostatica, oggetto della presente invenzione, è, in termini equivalenti, una cosiddetta valvola con ingressi ad “L”.

STATO DELLA TECNICA

Sono note valvole di miscelazione termostatiche che vengono montate lungo un circuito di riscaldamento di un edificio per ricevere in due ingressi disposti ortogonalmente l’uno all’altro, rispettivamente un flusso d’acqua fredda ed un flusso d’acqua calda che vengono reciprocamente miscelati per generare un terzo flusso d’acqua in uscita secondo una direzione allineata alla direzione del flusso d’acqua fredda. La suddette valvole hanno lo scopo di mantenere costante, ad un valore impostato, la temperatura dell’acqua miscelata al variare di condizioni di fornitura d’acqua, cioè al variare delle temperature e pressioni dei flussi d’acqua calda e fredda in ingresso.

2 Coloberti & Luppi Srl

Un primo tipo di valvola, ad esempio nota da EP1739333, comprende un corpo valvola, dotata di un primo ingresso per l’acqua calda, un secondo ingresso per l’acqua fredda ortogonale al primo ingresso, ed un’uscita per l’acqua miscelata. All’interno del corpo valvola è scorrevole un otturatore a cono, avente una dimensione trasversale esterna che varia da un’estremità all’altra, ed al cui interno è alloggiato un elemento termosensibile connesso ad un pistone mobile scorrevolmente. Tra una superficie interna del corpo valvola ed una superficie esterna dell’otturatore a cono risulta definita una camera di miscelazione per il fluido. L’otturatore a cono comprende, superiormente, una prima parte più larga che è scorrevolmente a contatto con una parete anulare del corpo-valvola. Tale prima parte più larga comprende un bordo smussato che coopera con un bordo stazionario posto nel primo ingresso per variare una prima luce di passaggio per l’acqua calda. L’otturatore a cono comprende, inferiormente, una seconda parte più stretta e di forma solida, che è mobile rispetto ad un rispettivo bordo stazionario smussato del secondo ingresso, così da variare una seconda luce di passaggio per l’acqua fredda.

La suddetta camera di miscelazione risulta quindi definita, tra corpo valvola ed otturatore, in una zona interposta tra la prima luce di passaggio posta in alto, e la seconda luce di passaggio posta in basso. In altre parole, la prima luce di passaggio e la seconda luce di passaggio sono distanti l’una dall’altra e poste ad estremità opposte rispetto alla suddetta camera di miscelazione. Ciò significa che occorre sottoporre tale valvola a lavorazioni di precisione sia nella zona della prima luce di passaggio che in quella della seconda luce di passaggio, cioè in due diverse e distanti zone.

La suddetta seconda parte piena comprende una porzione cilindrica piena 3 Coloberti & Luppi Srl

dalla cui estremità inferiore si proietta trasversalmente una porzione discoidale piena che ha un’estensione trasversale tale da poter arrestare il passaggio dell’acqua fredda proveniente dal secondo ingresso. La porzione discoidale piena ha quindi un’ampiezza, seppur minore, confrontabile con quella della parte superiore o comunque non trascurabile. Ciò comporta che la pressione dell’acqua fredda agente sulla superficie inferiore della porzione discoidale esercita una forza assiale abbastanza rilevante di cui occorre tener conto nel dimensionamento della valvola.

Tale configurazione comporta dei limiti sulla scelta delle misure e dimensioni della valvola, e sostanzialmente, limita la produzione di tale tipo di valvola a piccole misure, poiché con grandi formati di valvola, per via delle elevate forze di pressione sulla parte inferiore dell’otturatore, si incontrerebbero problematiche costruttive e di funzionamento difficili da gestire. Inoltre, la complessità strutturale di tale valvola, in particolare la complessa geometria dell’otturatore a cono, si traduce in costi e tempi di fabbricazione non contenuti quanto si desidererebbe.

Inoltre, sarebbe desiderabile fornire una valvola avente, in generale, una sensibilità di reazione maggiore di quella della valvola nota appena descritta.

Un altro tipo di valvola analogo, cioè avente ugualmente i due ingressi di acqua fredda e acqua calda secondo una disposizione ad “L”, comprende un otturatore realizzato in due distinti pezzi mutuamente accoppiati e scorrevole all’interno della cavità di un corpo valvola. Nel corpo valvola è prevista una porzione anulare metallica che è ricavata di pezzo, cioè integralmente, nel corpo valvola e si proietta radialmente in direzione centripeta circolarmente rispetto all’asse longitudinale dell’otturatore. Tale porzione anulare metallica si estende occupando una zona parzialmente interna all’otturatore, e coopera con una parte di quest’ultimo 4 Coloberti & Luppi Srl

per controllare il passaggio del flusso d’acqua calda ed il flusso d’acqua fredda.

In altre parole, si hanno parti interne della valvola sporgenti a tal punto da invadere la sezione trasversale - della cavità di alloggiamento - destinata ad essere occupata dall’otturatore.

Tale configurazione richiede necessariamente, per consentirne il montaggio, che l’otturatore sia suddiviso in due distinti pezzi accoppiabili, e richiede che tali due pezzi debbano essere inseriti singolarmente da rispettivi lati opposti del corpovalvola, cioè un pezzo attraverso il lato d’ingresso acqua fredda, e l’altro pezzo attraverso il lato opposto a quest’ultimo, in cui è alloggiato anche un organo di taratura per l’elemento termosensibile. Il corpo valvola deve necessariamente prevedere due porzioni a ghiera di chiusura su detti opposti lati. Tale configurazione comporta naturalmente delle scomodità di montaggio/smontaggio della valvola nota rendendo quindi anche più difficili gli interventi di manutenzione/ispezione, soprattutto nei casi in cui si abbiano spazi angusti e difficilmente raggiungibili. Inoltre, il dover accoppiare i due distinti pezzi di otturatore uno all’altro agendo dai rispettivi lati-valvola, comporta ulteriori problematiche importanti. Più precisamente, oltre agli svantaggi dal punto di vista dei costi e dei tempi di montaggio, sussiste soprattutto l’elevato rischio che tra i due pezzi dell’otturatore, in fase di montaggio, rimangano intrappolati trucioli, particelle di sporcizia o altri corpi estranei che alterano la configurazione geometrica compromettendo il corretto funzionamento della valvola nota.

Un altro tipo di valvola che prevende i due ingressi acqua fredda ed acqua calda con disposizione ad “L”, prevede che la chiusura dell’ingresso per l’acqua fredda operata dall’otturatore avvenga non mediante elementi elastici di guarnizione, bensì abbia luogo tramite un’azione di scorrimento di una superficie 5 Coloberti & Luppi Srl

dell’otturatore su un’ulteriore superficie interna del corpo valvola, tali due superfici essendo molto ravvicinate l’una all’altra per assicurare la tenuta del fluido. In altre parole, per tale valvola, si fa affidamento a tolleranze dimensionali esasperate tra l’otturatore e la porzione cilindrica del corpo valvola che lo ospita. E’ evidente che tale configurazione comporta difficoltà di lavorazione dei particolari di cui sopra, ma anche l’elevato rischio che anche una piccola impurità o detrito, molto frequenti negli impianti, causi un malfunzionamento o addirittura grippaggio della valvola. SCOPI DELL’INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è di migliorare le valvole di miscelazione termostatiche dello stato della tecnica e di fornire una soluzione in grado di ovviare agli inconvenienti insiti nelle valvole note.

Un altro scopo è di fornire una valvola di miscelazione termostatica avente una configurazione strutturale semplice da realizzare, facile e veloce da assemblare, e che si presta ad essere costruita in dimensioni liberamente selezionabili così da adattarsi a qualsiasi esigenza di applicazione.

Un ulteriore scopo è di fornire una valvola di miscelazione termostatica con elevata sensibilità e precisione di funzionamento, in grado di assicurare una efficace azione di miscelazione, ed in grado di ridurre notevolmente i fenomeni di malfunzionamento e i rischi di grippaggio dovuti a sporcizia o detriti che si insinuano all’interno della valvola.

Un ulteriore scopo del trovato è di fornire una valvola di miscelazione termostatica che consenta interventi di ispezione/manutenzione in maniera più facile e rapida, ed una maggiore comodità di smontaggio e montaggio delle sue parti interne.

BREVE DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

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Quanto sopra è conseguibile mediante una valvola di miscelazione termostatica per un circuito idraulico, comprendente:

3⁄4 un corpo valvola provvisto di un primo attacco per l’ingresso di un primo flusso di fluido in una prima direzione;

3⁄4 un secondo attacco connesso a detto corpo valvola per l’ingresso di un secondo flusso di fluido in una seconda direzione disposta trasversalmente rispetto a detta prima direzione;

3⁄4 un terzo attacco per l’uscita di un terzo flusso, in particolare di fluido miscelato, in una terza direzione disposta trasversalmente rispetto a detta seconda direzione;

3⁄4 un elemento-otturatore scorrevole all’interno di una cavità di alloggiamento definita tra detto corpo valvola e detto secondo attacco, su detto elemento-otturatore essendo ricavati mezzi ad apertura di passaggio per detto primo flusso e per detto secondo flusso;

3⁄4 una porzione di chiusura cooperante con detti mezzi ad apertura di passaggio per definire una prima luce di passaggio per detto primo flusso di fluido ed una seconda luce di passaggio per detto secondo flusso di fluido;

3⁄4 mezzi attuatori termostatici e mezzi elastici antagonisti disposti per azionare detto elemento-otturatore e variare in maniera controllata detta prima luce di passaggio e detta seconda luce di passaggio così da mantenere costante, ad un desiderato valore, la temperatura di detto terzo flusso di fluido,

caratterizzato dal fatto che detto elemento-otturatore comprende un corpo tubolare delimitato esternamente da una superficie cilindrica su cui sono 7 Coloberti & Luppi Srl

circonferenzialmente ricavati detti mezzi ad apertura di passaggio per il fluido, ed in cui detta porzione di chiusura è definita da un elemento a tenuta di chiusura anulare alloggiato in una sede definita tra detto corpovalvola e detto secondo attacco, detto elemento a tenuta di chiusura anulare proiettandosi radialmente così da intercettare detti mezzi ad apertura di passaggio per il fluido.

Grazie alla valvola di miscelazione termostatica secondo l’invenzione, vengono superati tutti gli inconvenienti insiti nelle valvole note sopra descritte.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Caratteristiche e vantaggi della valvola di miscelazione termostatica risulteranno dalle rivendicazioni, dalla descrizione che segue, e dagli allegati disegni, che ne illustrano una forma esemplificativa e non limitativa di attuazione, in cui:

La Figura 1 è una vista in esploso di una valvola di miscelazione termostatica secondo l’invenzione;

Le Figure 1A e 1B sono diverse viste di un elemento otturatore incluso nella valvola di miscelazione termostatica;

La Figura 1C mostra un anello a tenuta di chiusura incluso nella valvola di miscelazione termostatica;

La Figura 2 è una sezione longitudinale della valvola di miscelazione termostatica secondo l’invenzione in una condizione di normale funzionamento;

La Figura 3 mostra un particolare di Figura 2;

La Figura 4 è un dettaglio ingrandito di Figura 3;

Le Figure 5 e 6 sono sezioni longitudinali della valvola di miscelazione termostatica rispettivamente in una condizione operativa in cui viene consentito il 8 Coloberti & Luppi Srl

passaggio soltanto di un primo flusso di fluido ed in un’ulteriore condizione operativa in cui viene consentito il passaggio soltanto di un secondo flusso di fluido.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Con riferimento alle Figure allegate è mostrata una valvola di miscelazione termostatica 1 atta ad essere montata in un circuito idraulico, in particolare un circuito di riscaldamento e/o sanitario per edifici, ed avente la funzione di mantenere costante, ad un valore impostato, la temperatura dell’acqua miscelata. In altre parole, la valvola di miscelazione termostatica 1, o gruppo valvolare di miscelazione termostatico, consente un’autoregolazione della temperatura al variare delle condizioni di fornitura d’acqua, cioè al variare delle temperature e pressioni dei flussi d’acqua in ingresso.

La valvola di miscelazione termostatica 1 comprende un corpo valvola 2 provvisto di un primo attacco 3 per l’ingresso di un primo flusso F1 di fluido secondo una prima direzione X1, in particolare un primo flusso F1 di acqua calda, ed un secondo attacco 4 per l’ingresso di un secondo flusso F2 di fluido, in particolare acqua fredda, in una seconda direzione X2 disposta trasversalmente rispetto alla prima direzione X1. La valvola di miscelazione termostatica 1 comprende un terzo attacco 5 per l’uscita di un terzo flusso F3, in particolare di acqua miscelata, in una terza direzione X3 disposta trasversalmente, in particolare ortogonalmente, rispetto a detta seconda direzione X2. In particolare, il primo attacco 3 ed il terzo attacco 5 sono assialmente allineati.

In particolare, il secondo attacco 4, del tipo a ghiera, è connesso in maniera amovibile al corpo valvola 2, in particolare tramite un accoppiamento filettato 36, ed è orientato in maniera ortogonale rispetto al primo attacco 3, vale a dire la prima direzione X1 e la seconda direzione X2 sono ortogonali l’una all’altra. In altre 9 Coloberti & Luppi Srl

parole, la valvola di miscelazione termostatica 1 comprende ingressi disposti ad “L”, utilizzabile quindi in applicazioni in cui l’acqua fredda e l’acqua calda abbiano direzioni di flusso in ingresso mutuamente ortogonali.

In un’altra possibile versione, il secondo attacco 4 è connesso in maniera non amovibile al corpo valvola 2. Il secondo attacco 4 può quindi essere fissato permanentemente al corpo valvola 2. Il secondo attacco 4 può anche essere ricavato integralmente su corpo valvola 2 così da farne parte. In altre parole, il secondo attacco 4 ed il corpo valvola 2 possono esser ricavati di pezzo l’uno con l’altro. In tali versioni, come meglio precisato più avanti, sarà un’altra parte della valvola 1 a risultare amovibile per consentire l’inserimento e l’assemblaggio dei vari componenti all’interno della valvola 1 stessa.

Il corpo valvola 2 insieme al secondo attacco 4 definisce una cavità di alloggiamento 7 al cui interno giungono i due flussi F1 e F2 di acqua per miscelarsi e generare il terzo flusso F3 che invece abbandona la valvola attraverso il terzo attacco 5 alla desiderata temperatura.

La valvola di miscelazione termostatica 1 comprende un elemento-otturatore 6 scorrevole, in una direzione di movimento Z, all’interno della cavità di alloggiamento 7 e su cui sono ricavati mezzi ad apertura 8 di passaggio per il primo flusso F1 e per il secondo flusso F2 d’acqua. In particolare, l’elementootturatore 6 comprende un corpo tubolare 12, quindi un corpo internamente cavo, ed avente una forma cilindrica. In particolare, l’elemento-otturatore 6 comprende una parete di delimitazione 29, avente una superficie cilindrica 13 esterna, e delimitante, nell’elemento-otturatore 6, una cavità passante longitudinale di miscelazione per il primo flusso F1 e per il secondo flusso F2. Il primo flusso F1 ed il secondo flusso F2 si miscelano soltanto una volta entrati nell’elemento-otturatore 10 Coloberti & Luppi Srl

6.

La parete di delimitazione 29 ha uno spessore Sp molto ridotto in confronto ad un diametro D1 della superficie cilindrica 13 esterna, e ciò comporta dei vantaggi, rispetto a note soluzioni di valvole, come specificato più avanti.

I mezzi ad apertura 8 di passaggio per il fluido in particolare comprendono una o più feritoie 8 che sono praticate attraverso lo spessore della parete di delimitazione 29 e si estendono circonferenzialmente su quest’ultima.

La valvola di miscelazione termostatica 1 comprende una porzione di chiusura 9 cooperante con i suddetti mezzi ad apertura 8 di passaggio, in particolare con la/le feritoia/e 8, per definire una prima luce P1 di passaggio per il primo flusso F1 di fluido ed una seconda luce P2 di passaggio per il secondo flusso F2 di fluido.

Nella valvola 1 sono internamente alloggiati mezzi attuatori termostatici 10, quale un pistone 10 in materiale termosensibile quale cera, e mezzi elastici 11 antagonisti, quali una molla di compressione 11, disposta all’interno dell’elemento otturatore 6. Il pistone 10 termosensibile e la molla di compressione 11 sono disposti per azionare, in rispettive opposte direzioni, l’elemento-otturatore 6 per variare in maniera controllata la prima luce P1 di passaggio e la seconda luce P2 di passaggio così da mantenere costante, ad un desiderato valore, la temperatura del terzo flusso F3 di fluido. La valvola 1 comprende un opportuno organo di taratura 37 su cui è possibile agire per regolare, cioè adeguatamente posizionare il pistone 10 termosensibile per scegliere il valore di temperatura di miscelazione che si desidera per il terzo flusso F3.

L’organo di taratura, in particolare comprende un’asta di regolazione 37 che può essere avvitata in misura variabile in una ghiera di serraggio 38 a sua volta 11 Coloberti & Luppi Srl

avvitata sul corpo valvola 2. Un anello elastico 46 nella ghiera di serraggio 38 limita la corsa dell’asta 37 verso l’interno. In un’altra possibile versione, al posto della ghiera di serraggio 38 è prevista un’altra porzione che è integralmente ricavata sul corpo-valvola 2, così da definire un unico pezzo, e l’asta di regolazione 37 è direttamente avvitabile su tale corpo-valvola 2. In tale caso, il secondo attacco 4 sarà connesso in maniera amovibile al corpo valvola 2, per consentire l’inserimento e assemblaggio dei vari componenti all’interno della valvola 1 stessa.

Ciò, vantaggiosamente, semplifica ulteriormente strutturalmente la valvola 1 secondo l’invenzione, comportando altresì un risparmio economico dovuto ad un processo di lavorazione in meno.

Il secondo attacco 4 amovibile ed il corpo-valvola 2 sono mutuamente conformati per consentire, in fase di montaggio, l’inserimento dei mezzi attuatori termostatici 10, dei mezzi elastici 11, dell’elemento-otturatore 6 e dell’elemento a tenuta di chiusura 9 nella cavità di alloggiamento 7, comodamente, dal lato 33 oppure dal lato opposto del corpo valvola 2. Analogamente, nella versione con secondo attacco 4 fisso e ghiera di serraggio 38 amovibile, l’inserimento dei mezzi attuatori termostatici 10, dei mezzi elastici 11, dell’elemento-otturatore 6 e dell’elemento a tenuta di chiusura 9 nella cavità di alloggiamento 7 può avvenire, comodamente, dall’altro lato opposto al lato 33 del corpo valvola 2.

In particolare, l’agevole introduzione dell’elemento-otturatore 6 da un solo lato è possibile perché non si hanno parti interne della valvola sporgenti a tal punto da invadere la sezione trasversale - della cavità di alloggiamento 7- destinata ad essere occupata dall’elemento otturatore 6, ad eccezione della porzione di chiusura 9 che però, essendo elasticamente deformabile come descritto più avanti, non è di ostacolo all’inserimento dell’elemento-otturatore 6.

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Perciò, l’elemento-otturatore 6 può essere realizzato in un unico pezzo ed essere facilmente inserito attraverso il suddetto lato nella cavità di alloggiamento 7.

La possibilità di ottenere l’elemento-otturatore 6 come singolo pezzo, unita alla particolare configurazione geometrica del corpo-valvola 2 e del secondo attacco 4, vantaggiosamente, consente di superare alcune problematiche che si verificano in sede di montaggio in alcune valvole di miscelazione dello stato della tecnica. Più precisamente, le note valvole di miscelazione aventi un otturatore composto da due distinti pezzi che richiedono di essere separatamente inseriti nel corpo valvola da due rispettivi opposti lati per essere mutuamente accoppiati, comportano evidenti svantaggi dal punto di vista dei costi e dei tempi di montaggio, e soprattutto comportano l’elevato rischio che tra i due pezzi dell’otturatore, in fase di montaggio, rimangano intrappolati trucioli, particelle di sporcizia o altri corpi estranei che alterano la configurazione geometrica compromettendo il corretto funzionamento della valvola nota. La valvola di miscelazione termostatica 1 dell’invenzione consente di evitare tali inconvenienti, grazie alla particolare configurazione appena descritta.

Inoltre, tale configurazione consente di facilitare, velocizzare e rendere possibili interventi di manutenzione/ispezione anche in caso di spazi a disposizione angusti e poco accessibili, grazie alla possibilità di rimuovere tutte le parti interne della valvola 1 attraverso il solo lato 33, dopo aver rimosso soltanto il secondo attacco 4 a ghiera.

Viene ora descritta più in dettaglio la porzione di chiusura 9.

La porzione di chiusura 9, più specificamente, comprende un elemento a tenuta di chiusura 9 anulare che viene serrato tra il corpo-valvola 2 ed il secondo attacco 4 e che si proietta radialmente così da intercettare la/e feritoia/e 8 13 Coloberti & Luppi Srl

dell’elemento-otturatore 6. La porzione di chiusura 9 può anche essere configurata a sezione rettangolare ed in modo tale da essere semplicemente alloggiata in una sede definita nel corpo-valvola 2, ad esempio in una gola anulare, in maniera analoga a come verrebbe alloggiato un anello di tipo “O-ring”. In questo caso, per l’inserimento nella rispettiva gola, la porzione di chiusura 9 viene temporaneamente deformata elasticamente e poi rilasciata per riprendere la propria forma a riposo all’interno della suddetta gola.

In particolare, l’elemento a tenuta di chiusura 9 è realizzato in un materiale elastico altamente compatibile con, e resistente all’acqua fredda e calda, quale una gomma sintetica, in particolare EPDM perossido.

L’elemento a tenuta di chiusura 9, che è elasticamente deformabile, comprende una parte di connessione 14 conformata per essere serrata tra il corpovalvola 2 ed il secondo attacco 4. L’elemento a tenuta di chiusura 9 comprende una parte operativa 15, disposta a sbalzo, che sporge in direzione centripeta verso l’elemento-otturatore 6 di una certa quantità oltre la porzione di estremità interna 16, ed oltre la porzione anulare 17. In un’altra versione, come sopra detto, l’elemento a tenuta di chiusura 9 ha una sezione rettangolare e, anziché essere serrato, è semplicemente alloggiato in una sede definita nel corpo-valvola 2 o definita tra il corpo-valvola 2 ed il secondo attacco 4, quest’ultimo potendo essere di tipo amovibile oppure di tipo non amovibile.

Come meglio visibile nel dettaglio in sezione ingrandito di Figura 4, la feritoia 8 ha un’ampiezza, vale a dire un’altezza A1 misurata parallelamente all’asse longitudinale dell’elemento-otturatore 6, che è maggiore di un’ulteriore altezza A2 della parte operativa 15 dell’elemento a tenuta di chiusura 9. Ciò consente di definire le sopradescritte prima luce P1 e seconda luce P2 che non 14 Coloberti & Luppi Srl

sono fisse ma subiscono variazioni dovute ad uno spostamento dell’elementootturatore 6 quando si verificano delle variazioni, ad esempio temperatura e/o pressione, nei flussi d’acqua, come meglio descritto più avanti.

Una porzione di estremità interna 16 del secondo attacco 4 ed una porzione anulare 17 del corpo-valvola 2 sono configurati per mutuamente definire una sede anulare 18 in cui è viene ricevuta la parte di connessione 14 dell’elemento a tenuta di chiusura 9. La sede anulare 18 e l’elemento a tenuta di chiusura 9 hanno rispettive sezioni trasversali conformate ad “L” ruotata.

L’elemento a tenuta di chiusura 9 comprende internamente una superficie di delimitazione 21, avente un profilo trasversale curvo, che delimita la suddetta parte operativa 15. La parte operativa 15 include zone di bordo 22A, 22B mutuamente distanziate che sono più sporgenti rispetto ad una zona incavata 23 centrale della suddetta superficie di delimitazione 21.

Il diametro D1 della superficie cilindrica esterna 13 del corpo tubolare 12 dell’elemento otturatore 6 è minore del diametro interno minimo della porzione anulare 17 del corpo-valvola 2 nella quale è alloggiato l’elemento a tenuta di chiusura 9. In altre parole, il corpo tubolare 12 è separato dalla suddetta porzione anulare 17 da una certa distanza che consente al primo flusso F1 di avanzare nelle feritoie 8.

In maniera analoga, il diametro D1 della superficie cilindrica esterna 13 dell’elemento otturatore 6 è minore di un diametro interno minimo della porzione di estremità interna 16 del secondo attacco 4. Il corpo tubolare 12 è quindi separato di una certa quantità dalla suddetta porzione anulare 17 per consentire al secondo flusso F2 di avanzare nelle feritoie 8.

Il diametro D1 della superficie cilindrica esterna 13 del corpo tubolare 12 è 15 Coloberti & Luppi Srl

maggiore di un diametro D2 interno minimo di dette zone di bordo 22A, 22B. In tal modo, tra l’elemento a tenuta di chiusura 9 e l’elemento-otturatore 6 risulta definito un certo grado di interferenza meccanica MA che consente di ottenere un’efficace azione di controllo dei flussi di fluido attraverso la prima luce P1 e la seconda luce P2.

Le luci di passaggio P1 e P2 vengono effettivamente definite dalla mutua posizione tra la parete di delimitazione 29 dell’elemento otturatore 6, in particolare la porzione comprendente le feritoie 8, e la parte operativa 15 dell’elemento a tenuta di chiusura 9. Grazie alla specifica configurazione dell’elemento a tenuta di chiusura 9, in particolare la parte operativa 15 che si proietta parzialmente all’interno delle feritoie 8, quindi con un certo grado di interferenza meccanica con la parete di delimitazione 29 dell’elemento otturatore 6, è possibile prevedere un accoppiamento con gioco tra l’elemento otturatore 6 e la regione interessata dalla porzione anulare 17, e dalla porzione di estremità interna 16, senza dover ricorrere per questi ultimi a gradi di tolleranza dimensionale corrispondenti a costosi ed impegnativi elevati livelli di precisione di lavorazione.

In altre parole, è possibile in sede di fabbricazione lavorare le parti rigide della valvola 1, cioè la porzione anulare 17, la porzione di estremità interna 16 e l’elemento otturatore 6, con tolleranze molto meno ristrette rispetto ai dispositivi dello stato della tecnica. La possibilità di prevedere accoppiamento con gioco tra l’elemento otturatore 6 e la regione interessata dalla porzione anulare 17 e dalla porzione di estremità interna 16 consente di prevenire efficacemente fenomeni di grippaggio che nelle valvole note invece si verificano a causa di detriti, sporcizia contenuti negli impianti e/o dovuti alla corrosione di tubazioni, radiatori o altri componenti che porta alla formazione e distacco di ruggine.

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Una precisa azione di controllo del passaggio e parzializzazione sia del primo flusso F1 che del secondo flusso F2 avviene nella medesima condivisa zona delimitata dalla feritoia 8 e della parte operativa 15. Ciò significa che, a differenza delle valvole note sopra descritte in cui l’acqua fredda e l’acqua calda penetrano nella camera di miscelazione attraverso due porte di passaggio mutuamente distanti che richiedono quindi doppie lavorazioni ad elevata precisione, nella valvola 1 secondo la presente invenzione, invece, è una sola la porta di passaggio, definita da feritoia 8 e parte operativa 15, su cui, in sede di fabbricazione, è sufficiente eseguire lavorazioni con qualità e precisione di lavorazione adeguate – ma non necessariamente esasperate come nel caso delle valvole note precedentemente descritte, per le ragioni già sopra esposte.

L’interferenza meccanica tra l’elemento a tenuta di chiusura 9 e la parete di delimitazione 29 compensa un eventuale maggior gioco tra l’elemento otturatore 6 e la porzione anulare 17 e/o la porzione di estremità interna 16 assicurando la corretta funzionalità della valvola. Naturalmente, la suddetta interferenza non è di ostacolo al movimento assiale dell’elemento otturatore 6 grazie alla deformabilità elastica dell’elemento a tenuta di chiusura 9.

In altre parole, la parziale sporgenza della parte operativa 15 nelle feritoie 8, cioè il certo grado di interferenza meccanica tra l’elemento a tenuta di chiusura 9 e l’elemento otturatore 6, assicura costantemente una corretta geometria delle aree di passaggio per il primo flusso F1 e secondo flusso F2, e compensa eventuali scostamenti dimensionali dell’elemento otturatore 6, della porzione anulare 17 e della porzione di estremità interna 16. Non è quindi necessario rispettare troppo severe tolleranze dimensionali per le parti appena menzionate.

La configurazione con interferenza meccanica sopra descritta comporta 17 Coloberti & Luppi Srl

quanto segue. In una condizione di funzionamento in cui viene lasciata passare soltanto acqua calda, cioè il primo flusso F1, l’elemento otturatore 6 può assumere una posizione in cui la porzione di bordo 22B appoggia sulla superficie 39 inferiore della feritoia 8, oppure una posizione come mostrato in Figura 5 in cui tale superficie 39 inferiore si posiziona ancora più in alto, cioè in una zona più interna della superficie di delimitazione 21, ciò essendo consentito grazie alla deformazione elastica della porzione di bordo 22B che in tal modo viene compressa contro la superficie cilindrica 13 esterna dell’elemento otturatore 6 assicurando così un’ottima azione di tenuta e arresto nei confronti del secondo flusso F2. L’elemento otturatore 6 può andare a battuta sulla ghiera di serraggio 38.

In maniera analoga, mutatis mutandis, in un’altra condizione di funzionamento in cui viene lasciata passare soltanto acqua fredda, cioè il secondo flusso F2, l’elemento otturatore 6 può assumere una posizione in cui la porzione di bordo 22A appoggia sulla superficie 40 superiore della feritoia 8, oppure una posizione come mostrato in Figura 6 in cui tale superficie 40 superiore si posiziona ancora più in basso, in una zona più interna della superficie di delimitazione 21. Ciò è reso possibile grazie alla deformazione elastica della porzione di bordo 22A che in tal modo viene compressa contro la superficie cilindrica 13 esterna dell’elemento otturatore 6 assicurando così un’ottima azione di tenuta e arresto nei confronti del primo flusso F1.

L’elemento otturatore 6 comprende porzioni di riscontro 24 conformate per ricevere in appoggio, da una parte, il pistone termosensibile 10 e dalla parte opposta un’estremità della molla di compressione 11 antagonista.

Le porzioni di riscontro comprendono uno o più elementi a costa 24 18 Coloberti & Luppi Srl

longitudinali distribuiti angolarmente attorno all’asse longitudinale dell’elementootturatore 6, e proiettantisi radialmente da una superficie interna del corpo tubolare 12 dell’elemento otturatore 6. Gli elementi a costa 24 comprendendo risalti radiali 30 che definiscono, ad un’estremità dell’elemento-otturatore 6, una prima zona d’appoggio 25 per una porzione a flangia 43 del pistone termosensibile 10, e, più internamente, una seconda zona d’appoggio 26 per la molla di compressione 11 antagonista.

La valvola 1 di miscelazione termostatica comprende un elemento di ricezione e distribuzione 28 stazionario per il secondo flusso F2 che è accoppiato, in particolare avvitato, internamente al secondo attacco 4. L’ elemento di ricezione e distribuzione 28 ha la funzione di ricevere e distribuire radialmente il secondo flusso F2 in modo da dirigerlo verso un’intercapedine cilindrica 41 definita tra la superficie interna del secondo attacco 4 e la superficie cilindrica 13 esterna dell’elemento-otturatore 6. L’ elemento di ricezione e distribuzione 28 comprende una porzione di connessione 44, avvitabile al secondo attacco 4, e conformata per agire da elemento partitore 44 per il secondo flusso F2, ed una porzione a tazza 35 ce definisce una cavità cieca rivolta verso i mezzi attuatori termostatici 10.

La porzione a tazza 35 è conformata per chiudere da un’estremità la cavità dell’elemento otturatore 6, impedendo quindi il passaggio del fluido direttamente in quest’ultimo, ed impedendo quindi che si abbia una pressione del secondo flusso F2 su un’area che comprende l’intera sezione trasversale dell’elemento-otturatore 6. Un opportuno anello di tenuta 32 assicura un accoppiamento scorrevole a tenuta tra l’elemento otturatore 6 e l’elemento di ricezione e distribuzione 28.

Come già precedentemente accennato, la parete di delimitazione 29 ha uno spessore Sp molto ridotto in confronto al diametro D1 esterno dell’elemento19 Coloberti & Luppi Srl

otturatore 6. Ciò significa che l’elemento otturatore 6, in ciascuna estremità, ma in particolare all’estremità nei pressi del secondo attacco 4 in cui in determinate condizione può essere rilevante la pressione dell’acqua fredda in ingresso, comprende una superficie a corona 45 circolare piana (Figure 1A e 2) avente un’area molto contenuta. La pressione agente sulla superficie a corona 45, che almeno in parte si elide con una ulteriore pressione agente all’opposta estremità dell’elemento otturatore 6, dà quindi luogo ad una forza assiale esigua, o trascurabile, che non disturba il corretto funzionamento della valvola 1. La sostanziale componente di forza assiale generata dalla pressione sull’area trasversale interna dell’elemento otturatore 6 viene invece esercitata sull’elemento di ricezione e distribuzione 28 che è pero stazionario, non influenzando quindi assialmente l’elemento otturatore 6.

In altre parole, il fluido esercita sull’elemento otturatore 6 un’azione prevalentemente agente sulla superficie cilindrica 13, quindi ortogonalmente alla direzione di movimento Z, dando luogo quindi a componenti di forza radiali che si elidono reciprocamente.

La configurazione della valvola 1, in particolare grazie alla particolare configurazione dell’elemento-otturatore 6 e dell’elemento di ricezione e distribuzione 28 che evitano il problema delle rilevanti forze di pressione dell’acqua fredda che invece ricorre nelle valvole note precedentemente descritte, comportano, vantaggiosamente, la possibilità di produrre la valvola 1 secondo tagli, o dimensioni, che possono essere liberamente scelte in base a specifiche esigenze.

Su una superficie trasversale 34 di fondo della porzione a tazza 35 poggia un’estremità della molla di compressione 11. Grazie al fatto che una parte della 20 Coloberti & Luppi Srl

molla di compressione 11 è accolta in, e avvolta da, la porzione a tazza 34, è assicurato uno stabile e preciso posizionamento della molla di compressione 11 che quindi è immune da possibili disallineamenti.

Durante il funzionamento, un innalzamento di temperatura comporta una dilatazione dei mezzi attuatori termostatici 10 che, agendo sulla prima zona d’appoggio 25 dei risalti 30, spingono l’elemento otturatore 6 verso il secondo attacco 4, contrastando l’opposta forza elastica della molla di compressione 11 che viene quindi compressa contro la porzione a tazza 35 stazionaria. In tal modo, la feritoia 8 viene abbassata così da progressivamente ridurre la prima luce P1 di passaggio ed aumentare la seconda luce P2 di passaggio, riducendo quindi il passaggio di acqua calda ed aumentando quello di acqua fredda, fino eventualmente ad un arresto totale del flusso di acqua calda, in caso di eccessivo innalzamento della temperatura.

Quando si verifica un successivo abbassamento di temperatura, i mezzi attuatori termostatici 10 subiscono una contrazione termica che consente all’elemento otturatore 6, spinto dalla molla di compressione 11 in progressivo rilascio ed espansione, di spostarsi allontanandosi dal secondo attacco 4. Ciò porta a sollevare la feritoia 8 aprendo nuovamente la prima luce P1 di passaggio e consentendo nuovamente l’ingresso di acqua calda nell’elemento otturatore 6 così da ristabilire la desiderata temperatura del terzo flusso F3 in uscita.

L’elemento-otturatore 6, ad un’estremità, è guidato scorrevolmente tramite una porzione toroidale 27 del corpo-valvola 2 che si estende attorno al corpotubolare 12, e, ad un’estremità opposta, è scorrevolmente guidato tramite l’elemento di ricezione e distribuzione 28.

In particolare, la parete di delimitazione 29 dell’elemento-otturatore 6 è 21 Coloberti & Luppi Srl

esternamente a contatto, a tenuta ed in maniera scorrevole, con un primo anello di tenuta 31, di tipo “O-ring” alloggiato nella porzione toroidale 27, ed internamente a contatto, a tenuta ed in maniera scorrevole, con un secondo anello di tenuta 32, di tipo “O-ring”, alloggiato nell’elemento di ricezione e distribuzione 28. Vengono così impediti indesiderati trafilamenti di fluido.

L’elemento otturatore 6 risulta sempre appoggiato e guidato in due regioni assialmente distanziate e ciò evita sue indesiderate inclinazioni e garantisce un costante e preciso posizionamento e allineamento assiale dell’elemento otturatore 6 con evidenti vantaggi dal punto di vista della precisione e regolarità di funzionamento della valvola 1.

La valvola 1 così configurata assicura quindi una costante efficacia di miscelazione dell’acqua sanitaria, riducendo la necessità di interventi di operatori specializzati con conseguenti risparmio sui costi.

Da quanto descritto e mostrato nei disegni allegati, è dunque evidente che l’invenzione è diretta ad una valvola di miscelazione termostatica che risulta avere un funzionamento migliorato, che presenta diverse migliorie rispetto allo stato della tecnica e risulta idonea a conseguire gli scopi e i vantaggi precedentemente citati.

Alcune parti della valvola 1 di miscelazione termostatica, tra le quali il corpovalvola 2, il secondo attacco 4, la ghiera di serraggio 38, l’organo di taratura 37, sono realizzate in un ottone antidezincificante, altamente resistente a fenomeni di corrosione da contatto con l’acqua, la molla antagonista 11 è realizzata in acciaio inox, e l’elemento otturatore 6 in materiale polimerico resistente alle alte e basse temperature.

In pratica, i materiali, nella misura in cui risultano compatibili con lo specifico uso e con i rispettivi singoli componenti a cui sono destinati, possono essere scelti 22 Coloberti & Luppi Srl

opportunamente in funzione dei requisiti richiesti ed in funzione dello stato della tecnica disponibile, purché adatti allo specifico uso a cui sono destinati.

Vari elementi possono essere sostituiti da ulteriori elementi tecnicamente equivalenti senza per questo uscire dall’ambito del trovato.

Quanto è stato detto e mostrato nei disegni allegati, è stato fornito a titolo illustrativo delle caratteristiche innovative della valvola 1 di miscelazione termostatica di una forma di realizzazione preferenziale; pertanto altre modifiche potranno essere apportate all’intera valvola, o sue parti, senza con ciò fuoriuscire dalle rivendicazioni.

E’ possibile configurare e dimensionare la valvola 1 e adottare materiali in modo desiderato in funzione delle molteplici applicazioni a cui la valvola 1 può essere destinata, e sono possibili varianti e/o aggiunte a quanto sopra descritto ed illustrato nei disegni allegati.

Claims (15)

1 Coloberti & Luppi Srl RIVENDICAZIONI 1. Valvola di miscelazione termostatica per un circuito idraulico, comprendente: 3⁄4 un corpo valvola (2) provvisto di un primo attacco (3) per l’ingresso di un primo flusso (F1) di fluido in una prima direzione (X1); 3⁄4 un secondo attacco (4) connesso a detto corpo valvola (2) per l’ingresso di un secondo flusso (F2) di fluido in una seconda direzione (X2) disposta trasversalmente rispetto a detta prima direzione (X1); 3⁄4 un terzo attacco (5) per l’uscita di un terzo flusso (F3), in particolare di fluido miscelato, in una terza direzione (X3) disposta trasversalmente rispetto a detta seconda direzione (X2); 3⁄4 un elemento-otturatore (6) scorrevole all’interno di una cavità di alloggiamento (7) definita tra detto corpo valvola (2) e detto secondo attacco (4), su detto elemento-otturatore (6) essendo ricavati mezzi ad apertura (8) di passaggio per detto primo flusso (F1) e per detto secondo flusso (F2); 3⁄4 una porzione di chiusura (9) cooperante con detti mezzi ad apertura (8) di passaggio per definire una prima luce (P1) di passaggio per detto primo flusso (F1) di fluido ed una seconda luce (P2) di passaggio per detto secondo flusso (F2) di fluido 3⁄4 mezzi attuatori termostatici (10) e mezzi elastici (11) antagonisti disposti per azionare detto elemento-otturatore (6) e variare in maniera controllata detta prima luce (P1) di passaggio e detta seconda luce (P2) di passaggio così da mantenere costante, ad un desiderato valore, la temperatura di detto terzo flusso (F3) di fluido, caratterizzato dal fatto che detto elemento-otturatore (6) comprende un 2 Coloberti & Luppi Srl corpo tubolare (12) delimitato esternamente da una superficie cilindrica (13) su cui sono circonferenzialmente ricavati detti mezzi ad apertura (8) di passaggio per il fluido, ed in cui detta porzione di chiusura è definita da un elemento a tenuta di chiusura (9) anulare alloggiato in una sede definita tra detto corpo-valvola (2) e detto secondo attacco (4), detto elemento a tenuta di chiusura (9) proiettandosi radialmente così da intercettare detti mezzi ad apertura di passaggio (8) per il fluido.

2. Valvola di miscelazione termostatica secondo la rivendicazione 1, in cui detto secondo attacco (4) è connesso amovibilmente a detto corpo-valvola (2), ed in cui detto elemento a tenuta di chiusura (9) è realizzato in un materiale elasticamente deformabile e comprende una parte di connessione (14) conformata per essere serrata tra detto corpo-valvola (2) e detto secondo attacco (4), ed una parte operativa (15), disposta a sbalzo, e sporgente in direzione centripeta verso detto elemento-otturatore (6) di una certa quantità oltre detta porzione di estremità interna (16), ed oltre detta porzione anulare (17).

3. Valvola di miscelazione termostatica secondo la rivendicazione 2, in cui detto elemento a tenuta di chiusura (9) comprende internamente una superficie di delimitazione (21), avente un profilo trasversale curvo, che delimita detta parte operativa (15), ed in cui detta parte operativa (15) include zone di bordo (22A, 22B) mutuamente distanziate che sono più sporgenti rispetto ad una zona incavata (23) centrale di detta superficie di delimitazione (21).

4. Valvola di miscelazione termostatica secondo la rivendicazione 3, in cui detta superficie cilindrica esterna (13) di detto corpo tubolare (12) ha un diametro (D1) che è maggiore di un diametro (D2) interno minimo di dette zone di bordo 3 Coloberti & Luppi Srl (22A, 22B) così che tra detto elemento a tenuta di chiusura (9) e detto elemento-otturatore (6) risulti definito un certo grado di interferenza meccanica (MA).

5. Valvola di miscelazione termostatica secondo la rivendicazione 1, in cui detto elemento a tenuta di chiusura (9) è realizzato in un materiale elasticamente deformabile, ha una sezione rettangolare ed è alloggiato, senza essere serrato, in una sede definita in detto corpo-valvola (2) oppure definita insieme da detto corpo-valvola (2) e da detto secondo attacco (4).

6. Valvola di miscelazione termostatica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo tubolare (12) comprende una parete di delimitazione (29) avente forma cilindrica che delimita, in detto elementootturatore (6), una cavità passante longitudinale di miscelazione per detto primo flusso (F1) e detto secondo flusso (F2), ed in cui detti mezzi ad apertura di passaggio (8) comprendono una o più feritoie (8) ricavate nello spessore di detta parete di delimitazione (29) secondo una distribuzione circonferenziale.

7. Valvola di miscelazione termostatica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui una porzione di estremità interna (16) di detto secondo attacco (4) ed una porzione anulare (17) di detto corpo-valvola (2) sono configurati per mutuamente definire una sede anulare (18) per detto elemento a tenuta di chiusura (9), detta sede anulare (18) avendo una sezione trasversale conformata ad “L”.

8. Valvola di miscelazione termostatica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento-otturatore (6) è realizzato in un unico pezzo e comprende porzioni di riscontro (24) conformate per ricevere in appoggio, da una parte, detti mezzi attuatori termostatici (10) e dalla parte opposta detti 4 Coloberti & Luppi Srl mezzi elastici (11) antagonisti.

9. Valvola di miscelazione termostatica secondo la rivendicazione 8, in cui dette porzioni di riscontro comprendono uno o più elementi a costa (24) longitudinali distribuiti angolarmente attorno ad un asse longitudinale di detto elemento-otturatore (6), e proiettantisi radialmente da una superficie interna di detto corpo tubolare (12), detti uno o più elementi a costa (24) comprendendo risalti radiali (30) che definiscono, ad un’estremità di detto elemento-otturatore (6), una prima zona d’appoggio (25) per una porzione a flangia (26) di detti mezzi attuatori termostatici (10), e, più internamente, una seconda zona d’appoggio (26) per detti mezzi elastici (11) antagonisti.

10. Valvola di miscelazione termostatica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento-otturatore (6), ad un’estremità è guidato scorrevolmente tramite una porzione toroidale (27) di detto corpo-valvola (2) che si estende attorno a detto corpo-tubolare (12), e, ad un’estremità opposta, è scorrevolmente guidato tramite un elemento di ricezione e distribuzione (28) per detto secondo flusso (F2) di fluido accoppiato a detto secondo attacco (4).

11. Valvola di miscelazione termostatica secondo la rivendicazione 10 quando dipendente dalla rivendicazione 9, in cui detti mezzi elastici antagonisti comprendono una molla di compressione (11) disposta all’interno di detto elemento-otturatore (6) per spingere detto elemento-otturatore (6) contro detti mezzi attuatori termostatici (10), detta molla di compressione (11) avendo una prima estremità che è alloggiata in una porzione a tazza (35) cieca di detto elemento di ricezione e distribuzione (28), e che poggia su una superficie trasversale (34) di fondo di detta porzione a tazza (35) cieca, detta molla di compressione (11) avendo una seconda estremità che poggia su detta 5 Coloberti & Luppi Srl seconda zona di appoggio (26) definita da detti risalti radiali (30).

12. Valvola di miscelazione termostatica secondo la rivendicazione 11, in cui detto corpo tubolare (12) è esternamente a contatto, a tenuta ed in maniera scorrevole, con un primo anello di tenuta (31) alloggiato in detta porzione toroidale (27), detto corpo tubolare (12) essendo internamente a contatto, a tenuta ed in maniera scorrevole, con un secondo anello di tenuta (32) alloggiato in detto elemento di ricezione e distribuzione (28).

13. Valvola di miscelazione termostatica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto secondo attacco (4), del tipo a ghiera, è connesso ad un lato di detto corpo-valvola (2) tramite un accoppiamento filettato (36), detto secondo attacco (4) e detto corpo-valvola (2) essendo mutuamente conformati per consentire, durante il montaggio, l’inserimento di detti mezzi attuatori termostatici (10), detti mezzi elastici (11), detto elemento-otturatore (12) e detto elemento a tenuta di chiusura (9) in detta cavità di alloggiamento (7) attraverso detto lato (33).

14. Valvola di miscelazione termostatica secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo attacco (3) e detto terzo attacco (5) sono assialmente allineati, detto secondo attacco (4) è orientato ortogonalmente rispetto a detto primo attacco (3), ed in cui detto primo attacco (3) è disposto per ricevere un primo flusso (F1) di acqua calda e detto secondo attacco (4) è disposto per ricevere un secondo flusso (F2) di acqua fredda.

15. Valvola di miscelazione termostatica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, e comprendete un organo di taratura (37) per posizionare detti mezzi attuatori termostatici (10) in funzione di un valore di temperatura che si desidera ottenere per detto terzo flusso (F3) di fluido.