ITTO20090618A1 - Valvola compensatrice per apparecchi di raffreddamento, in particolare frigoriferi o congelatori - Google Patents
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Description
Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:
“VALVOLA COMPENSATRICE PER APPARECCHI DI RAFFREDDAMENTO, IN PARTICOLARE FRIGORIFERI O CONGELATORIâ€
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un apparecchio di raffreddamento, in particolare un frigorifero e/o congelatore, comprendente una valvola compensatrice secondo il preambolo della rivendicazione 1.
E’ noto che negli apparecchi di raffreddamento, ed in particolare nei congelatori, sono previsti dei compartimenti raffreddati accessibili mediante una porta richiudibile.
Quando si apre lo sportello per accedere all’interno del compartimento, l’aria che entra ha una temperatura superiore a quella interna al compartimento.
Quando la porta viene richiusa, l’aria calda che à ̈ entrata si raffredda e quindi riduce il proprio volume.
Ciò provoca una differenza di pressione tra interno ed esterno del compartimento che rende difficile l’apertura della porta.
Per risolvere questo problema, Ã ̈ noto provvedere i frigoriferi o congelatori con delle valvole compensatrici in grado di compensare tale differenza di pressione.
I brevetti EP1342039 ed US5,836,170 rendono note delle valvole compensatrici, in cui un pistone scorrevole funziona da otturatore e permette di aprire o chiudere un condotto che mette in comunicazione il compartimento raffreddato con l’ambiente esterno.
Il pistone agisce sotto la pressione dell’aria che tende ad entrare nel compartimento per effetto della differenza di pressione che si viene creando con il raffreddamento del compartimento.
Nella soluzione nota da US 5,836,170 la valvola viene inserita verticalmente nel fondo del compartimento raffreddato. Conseguentemente il pistone viene sollevato dalla sua posizione di riposo solamente quando la differenza di pressione tra ambiente esterno ed interno del compartimento à ̈ tale da vincere la resistenza della forza peso che agisce sul pistone.
Inoltre questa soluzione ha l’ulteriore svantaggio che l’acqua di condensa del compartimento, così come lo sporco, tendono a depositarsi sul fondo del compartimento, col rischio di mettere fuori uso la valvola dato che il pistone potrebbe congelarsi o potrebbe inserirsi dello sporco tra pistone e corpo valvola.
Nella soluzione nota da EP1342039 il pistone si muove al di fuori della parete del frigorifero occupando quindi molto spazio.
Questo ha lo svantaggio che il pistone, fuoriuscendo dall’armadio frigorifero, può trovarsi in una posizione in cui viene danneggiato.
Il pistone à ̈, infatti, facilmente raggiungibile dall’utente o da un bambino che potrebbe così danneggiarlo compromettendone il funzionamento dell’apparecchio di raffreddamento.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di presentare una valvola compensatrice ed un relativo apparecchio di raffreddamento, in particolare un frigorifero o un congelatore, che superi gli inconvenienti dell’arte nota.
In particolare, à ̈ scopo della presente invenzione, quello di presentare una valvola compensatrice che sia più affidabile e meno soggetta a danneggiamenti.
Questi ed altri scopi sono raggiunti mediante una valvola compensatrice ed un apparecchio di raffreddamento incorporanti le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali si intendono parte integrante della presente descrizione.
L’idea alla base della presente invenzione à ̈ quella di realizzare una valvola che sia interna alla parete dell’apparecchio di raffreddamento, in particolare una valvola del tipo con otturatore a pistone, in cui quest’ultimo à ̈ scorrevole all’interno di un condotto che attraversa una parete del compartimento raffreddato di cui si vogliono compensare eventuali differenze di pressione con l’ambiente esterno.
In questo modo si riduce la probabilità che la valvola prenda colpi e possa danneggiarsi.
Vantaggiosamente, poi, la valvola presenta una luce per l’ingresso dell’aria nel compartimento, e l’ otturatore à ̈ montato scorrevole in direzione frontale a detta luce, in modo tale che in posizione di chiusura della valvola la luce à ̈ otturata dall’otturatore.
Questa configurazione permette di ridurre l’occupazione di spazio della valvola all’interno della parete dell’apparecchio di raffreddamento, contenendo così la perdita di freddo dovuta alla rimozione dell’isolante nella parete per inserire la valvola.
In questa configurazione, l’otturatore comprende una superficie di otturazione sostanzialmente trasversale alla direzione di moto dell’otturatore; una porzione di questa superficie di otturazione permette di otturare la luce di ingresso dell’aria quando l’otturatore à ̈ in posizione di chiusura, mentre una porzione periferica ed esterna alla prima porzione va a far battuta contro una guarnizione che circonda la luce d’ingresso, in modo tale da far tenuta quando la valvola resta chiusa.
Vantaggiosamente, quest’ultima porzione si estende almeno per un tratto fino a contattare le pareti che delimitano il condotto in cui scorre l’otturatore, in modo tale che questo sia guidato nel suo movimento e resti sempre in asse.
Vantaggiosamente, tale superficie periferica presenta delle aperture di passaggio che permettono di ridurre il tempo che la valvola impiega a compensare una data differenza di pressione.
L’aria, infatti, entrando dalla luce d’ingresso, non solo passa nello spazio tra otturatore e pareti del condotto, ma anche attraverso l’otturatore stesso.
Un profilo della superficie di otturazione che vantaggiosamente permette una buona guida dell’otturatore ed un buon tempo d’intervento della valvola, à ̈ quello lobato, in cui i lobi si dipartono da un’area centrale di dimensioni sostanzialmente uguali a quelle della luce da otturare.
Vantaggiosamente, poi, il condotto in cui scorre l’otturatore comprende almeno due porzioni le cui sezioni in un piano trasversale alla direzione di moto dell’otturatore hanno aree diverse; in particolare, la porzione con sezione di area inferiore inizia sul lato parete del condotto che si apre verso l’interno dell’ apparecchio di raffreddamento, mentre la porzione con sezione di area maggiore inizia sul lato parete del condotto che si apre verso l’esterno dell’apparecchio di raffreddamento.
In particolare, la porzione con sezione di area maggiore viene realizzata con una sezione, nel piano trasversale a quello di movimento dell’otturatore, di dimensioni sostanzialmente coincidenti con quelle della superficie di otturazione dell’ otturatore nel medesimo piano.
In questo modo nella parete si massimizza l’isolamento termico del compartimento dato che viene tolto solamente l’isolante strettamente necessario a far scorrere l’otturatore.
Vantaggiosamente, l’otturatore comprende uno stelo collegato alla superficie di otturazione e parzialmente scorrevole entro detta porzione del condotto con sezione di area inferiore, che funziona così da guida per il movimento dell’otturatore.
Vantaggiosamente, per ridurre il tempo di compensazione della differenza di pressione tra interno del compartimento ed ambiente esterno, lo stelo à ̈ cavo e mette in comunicazione di fluido le due porzioni del condotto che hanno sezioni di aree differenti.
Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione che segue e dai disegni annessi, forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:
- La Fig. 1 mostra un apparecchio di raffreddamento secondo la presente invenzione;
- La Fig. 2 mostra una vista in sezione di un dettaglio della parete dell’apparecchio di figura 1 comprendente una valvola compensatrice;
- La Fig. 3 mostra una vista lungo la sezione A-A della valvola di figura 2;
- La Fig. 4 mostra una vista in sezione di un dettaglio di una parete di un apparecchio di raffreddamento secondo una seconda forma di realizzazione dell’invenzione;
- La Fig. 5 mostra una vista in sezione di un dettaglio di una parete di un apparecchio di raffreddamento secondo una terza forma di realizzazione dell’invenzione;
- La Fig. 6 mostra una vista lungo la sezione B-B della valvola di figura 5;
In figura 1 viene mostrato un apparecchio di refrigerazione 1, che comprende un compartimento frigorifero 2 per la conservazione dei cibi freschi, ed un compartimento congelatore 3 per la conservazione dei cibi congelati.
Entrambi i compartimenti sono richiudibili mediante due porte 4 e 5.
Una parete 30 del compartimento 3 presenta un’apertura 31 al cui interno à ̈ inserita una valvola compensatrice 6 in grado di compensare differenze di pressione tra interno del compartimento ed ambiente esterno.
La parete 30 nell’esempio qui descritto à ̈ una parete laterale del compartimento, tuttavia la valvola compensatrice può essere disposta in qualsiasi altra parete del compartimento, come la parete posteriore o la porta che chiude il compartimento.
Ugualmente la valvola 6 può essere disposta in alternativa, o in aggiunta, in una parete (in particolare la parete posteriore) o in una porta del compartimento frigorifero 2.
La figura 2 permette di vedere in maggior dettaglio una sezione della parete 30 in corrispondenza della valvola compensatrice 6, una cui sezione à ̈ mostrata in figura 3.
La valvola compensatrice 6 comprende un otturatore a pistone 7, che scorre in un condotto 8 ricavato in una parete del compartimento raffreddato.
Il condotto 8 presenta una luce d’ingresso 9 che permette ad un fluido proveniente dall’ambiente esterno, per esempio aria, di entrare nel compartimento raffreddato in modo tale da eliminare la differenza di pressione che può eventualmente sussistere tra le due zone.
L’otturatore 7 presenta una superficie di otturazione 10 atta ad accoppiarsi frontalmente con la luce d’ingresso 9 durante lo scorrimento, in maniera tale da chiuderla ermeticamente ed impedire il passaggio di aria nel condotto 8.
La superficie di otturazione 10 à ̈ sostanzialmente trasversale alla direzione di scorrimento dell’otturatore e comprende una porzione centrale 11 atta a realizzare la chiusura ermetica della luce d’ingresso 9, per minimizzare le fuoriuscite di aria raffreddata dal compartimento quando non vi à ̈ differenza di pressione con l’esterno.
La superficie di otturazione 10 comprende anche una porzione periferica 12, atta ad andare in battuta contro una guarnizione 13 che circonda la luce d’ingresso 9 per realizzare la chiusura della valvola 6.
Tale guarnizione 13 Ã ̈ realizzata, per esempio, mediante un O-ring.
Nell’esempio di figura 2, la porzione 12 ha un profilo lobato i cui lobi sono in contatto con la parete 81 che delimita il condotto 8 in direzione trasversale a quella di movimento dell’otturatore 7.
Rispetto ad un profilo circolare circoscritto al profilo lobato di figura 2, la presenza dei lobi 120 consente di ridurre la superficie complessiva della superficie di otturazione e quindi permette un passaggio più veloce dell’aria attraverso il condotto 8 ed un ridotto attrito tra otturatore e parete 81.
In questo modo si riduce più velocemente la differenza di pressione con l’ambiente esterno e si permette un’apertura della valvola per differenze di pressione più basse.
Chiaramente, altri profili della superficie di otturazione possono essere utilizzati, ad esempio i lobi possono essere sostituiti da aste disposte a raggiera le cui estremità libere vanno in contatto con la parete 81 ed assistono l’otturatore nel suo movimento.
A tal fine le estremità delle aste possono allargarsi e seguire parzialmente il profilo del condotto, ad esempio se questo ha sezione circolare, le aste possono terminare con delle estremità che sono sezioni di archi.
Tornando all’esempio di figura 2, la porzione di battuta periferica 12 presenta dei fori 121 ricavati sui lobi 120.
I fori 121 aumentano la superficie di passaggio per l’aria, che, infatti, non solo passa nello spazio tra otturatore e parete, ma anche attraverso l’otturatore stesso.
Il condotto 8 in cui scorre l’otturatore 7 comprende preferibilmente almeno due porzioni di sezione differente.
Una porzione 14 più vicina alla luce d’ingresso 9 ha una sezione trasversale tale da consentire al suo interno il movimento della superficie di otturazione 10 dell’otturatore 7.
Un raccordo 15 collega la porzione 14 ad una porzione 16 con sezione trasversale di area inferiore che si rivolge verso il compartimento raffreddato. L’otturatore 7 comprende uno stelo 17 che scorre almeno parzialmente all’interno della porzione 16, che ne guida così il movimento.
Il passaggio dell’aria sino al compartimento raffreddato avviene nell’intercapedine presente tra la porzione 16 di condotto e lo stelo 17.
Grazie alle sezioni diverse delle porzioni 14 e 16, solo una minima parte dello strato di materiale isolante che coibenta il compartimento 3 viene rimosso per alloggiare la valvola 6, riducendo così la perdita di freddo ed aumentando l’efficienza dell’apparecchio di raffreddamento.
Un elemento elastico, che nell’esempio di figura 2 à ̈ una molla 18 di tipo elicoidale, spinge la superficie di otturazione 10 dell’otturatore 7 contro la guarnizione 13 che circonda la luce d’ingresso 9, in modo tale per cui la luce d’ingresso 9 risulta occlusa fintanto che la differenza di pressione tra l’ambiente esterno ed il compartimento interno rimane al di sotto di un certo valore.
Quando invece il compartimento raffreddato si trova ad una pressione sufficientemente inferiore rispetto all’ambiente esterno, a causa della riduzione di volume dell’aria contenuta in esso, la molla 18 viene compressa dall’otturatore mobile 7, che scorrendo consente il passaggio di aria attraverso la luce d’ingresso 9.
Infine, quando l’ingresso d’aria dall’ambiente esterno ha ridotto significativamente questa differenza di pressione, la molla 18 riporta la superficie di otturazione 10 in posizione d’otturazione della luce d’ingresso 9, richiudendo la valvola compensatrice 6. La lunghezza della porzione di condotto 14 nella direzione di scorrimento dell’otturatore 7, viene scelta in modo tale da consentire lo scorrimento dell’otturatore come descritto.
Preferibilmente, tale lunghezza à ̈ compresa tra 2/3 (due terzi) e 1/8 (un ottavo) dello spessore della parete 30, e più preferibilmente tra 1/2 (un mezzo) ed 1/4 (un quarto) di tale spessore.
La figura 4 mostra una prima variante dell’invenzione, in cui la valvola 6 di figura 2 e 3 à ̈ sostituita dalla valvola 6a.
La figura 4 mostra quindi una sezione della parete 30 in corrispondenza della valvola compensatrice 6a.
Questa valvola differisce da quella di figura 2 e 3, in quanto lo stelo 17a à ̈ cavo e presenta almeno un’apertura laterale, ed in particolare una pluralità di aperture laterali 60.
Almeno una parte delle aperture 60 à ̈ posta in una zona dello stelo che, anche in posizione di apertura della valvola, resta esterna alla porzione di condotto 16. Quando la valvola à ̈ aperta, l’aria che entra dalla luce 9 entra nello stelo 17a attraverso queste aperture ed arriva sino al compartimento raffreddato. In tal modo la comunicazione di fluido tra le porzioni 14 e 16 del condotto 8 à ̈ migliorata, e la differenza di pressione tra il compartimento raffreddato e l’ambiente esterno viene ridotta più velocemente.
La figura 5 si riferisce ad una terza forma di realizzazione della presente invenzione.
Essa mostra una sezione della parete 30 in corrispondenza di una valvola compensatrice 6b.
Una sezione della valvola 6b à ̈ mostrata in figura 6. La valvola 6b presenta uno o più condotti laterali 19 che collegano la porzione 14 del condotto 8 al compartimento raffreddato.
Tali condotti laterali 19 si aggiungono alla porzione 16 di condotto e contribuiscono ad aumentare l’ingresso di aria nel compartimento raffreddato.
Rispetto all’esempio di figura 2 o 4, in questa soluzione la valvola 6b risulta più veloce nel ridurre la differenza di pressione, e pertanto permane in posizione aperta per meno tempo ed ha un funzionamento più affidabile.
Vantaggiosamente, nella valvola 6b lo stelo 17b à ̈ tale che in posizione di valvola chiusa esso non entra nella porzione di condotto 16 con sezione ristretta. In questo modo si riduce la possibilità che si possa formare del ghiaccio di condensa che incolli lo stelo alla parete della porzione di condotto 16.
Nell’esempio di figura 5 la valvola 6b ha un condotto 8 di scorrimento dell’otturatore 7 dimensioni uguali a quelle della valvola 6 e 6a, ma ha uno stelo più corto.
Chiaramente il medesimo risultato si potrebbe avere sagomando differentemente il condotto e mantenendo uguali dimensioni dello stelo.
Preferibilmente, lo stelo 17b à ̈ tale che solo una minima parte di questo (ad esempio pochi millimetri, in particolare da 2 a 10 mm) scorre all’interno della porzione di condotto 16 durante l’apertura della valvola 6b.
Per migliorare lo scorrimento dell’otturatore 7, e mantenere in posizione la molla, la parete di mantello 81 che delimita la porzione 14 del condotto 8 può avere un profilo che permette di guidare lo scorrimento della superficie di otturazione 10.
Ad esempio, se la superficie 10 ha un profilo lobato, come descritto sopra per le valvole 6, 6a e 6b, allora il condotto 8 viene realizzato con una porzione 14 la cui sezione, nel piano trasversale alla direzione di scorrimento dell’otturatore 7, ha un profilo ondulato con dei recessi che permettono l’alloggiamento delle porzioni più esterne dei lobi e ne impediscono sostanzialmente la rotazione.
Nonostante la presente invenzione sia stata descritta con riferimento ad un esempio di realizzazione preferito, à ̈ chiaro che molte varianti possono essere realizzate senza per questo fuoriuscire dall’ambito di protezione quale risulta dalle rivendicazioni allegate.
In particolare, caratteristiche sopra descritte con riferimento alle valvole 6, 6a e 6b possono essere riportate da una valvola all’altra per combinare i differenti vantaggi che ogni caratteristica comporta. Ad esempio, una possibile forma di realizzazione potrebbe prevedere l’utilizzo di uno stelo cavo (come mostrato per la valvola 6a) in combinazione con la presenza di condotti laterali addizionali (come mostrato per la valvola 6b), per aumentare ulteriormente l’ingresso di aria nel compartimento raffreddato.
Inoltre, lo stelo può avere forme differenti; in particolare esso potrebbe essere realizzato con sezione a croce, per aumentare l’area di passaggio per l’aria senza la necessità di creare una cavità .
In particolare lo stelo potrebbe avere un tratto con sezione a croce destinato a scorrere nella porzione 16 di condotto; tale tratto con sezione a croce à ̈ tale che, anche in posizione di valvola aperta, esso si estende per l’intera porzione di condotto 16, ed almeno in un tratto del condotto 15 in modo tale da lasciare libero il passaggio d’aria dalla porzione di condotto con diametro maggiore, verso quella con diametro inferiore.
La guarnizione di chiusura potrebbe essere realizzata per esempio mediante una coppia di guarnizioni troncoconiche che realizzano una migliore tenuta ermetica.
Inoltre, per evitare di dover ricavare il condotto 8 per asportazione di materiale isolante dalla parete, la valvola 6 preferibilmente comprende un guscio esterno che definisce il condotto 8 secondo le forme sopra descritte con riferimento alle figure da 2 a 6. Tale guscio racchiude quindi al suo interno l’otturatore e la molla che lo tiene in pressione contro una guarnizione posta attorno ad una luce d’ingresso.
L’uso di una valvola con un simile guscio, permette una più semplice realizzazione dell’apparecchio di raffreddamento, in quanto la valvola, comprensiva di guscio, viene inserita nella parete dell’apparecchio di raffreddamento che deve accoglierla, prima di iniettare la schiuma.
Successivamente, la schiuma va a fare aderenza sul guscio della valvola, tipicamente in materiale plastico, fissandolo in posizione.
Inoltre, questa soluzione ha il vantaggio che l’otturatore 7 scorre nel guscio di plastica e non in contatto con la schiuma, il che evita il problema della polverizzazione della schiuma nel condotto per via dell’attrito con la superficie di otturazione.
Inoltre gli insegnamenti della presente invenzione possono essere conseguiti non solo lobando l’otturatore 7 e facendolo scorrere nel condotto 8 di sezione circolare, ma anche realizzando l’otturatore 7 a sezione circolare e lobando la parete di mantello 81 del condotto 8, in modo da generare una serie di aperture per il passaggio dell’aria tra l’otturatore 7 e la parete di mantello 81.
Infine, la guarnizione 13 può essere applicata alla superficie di otturazione 10 ed entrare in battuta con la superficie dello schienale dell’armadio frigorifero rivolta verso l’otturatore 7 quando la valvola à ̈ in posizione di chiusura.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio di raffreddamento (1), in particolare frigorifero e/o congelatore, comprendente una valvola compensatrice (6,6a,6b) atta a mettere in comunicazione di fluido un compartimento (3) di detto apparecchio di raffreddamento (1) con l’ambiente esterno, detta valvola (6,6a,6b) comprendendo un otturatore mobile (7) atto ad essere azionato da una differenza di pressione tra l’interno di detto compartimento (3) e l’ambiente esterno, caratterizzato dal fatto che detto otturatore (7) à ̈ scorrevole all’interno di un condotto (8) che attraversa una parete (30) di detto compartimento.
- 2. Apparecchio di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui detta valvola (6, 6a, 6b) presenta una luce (9) per l’ingresso d’aria in detto compartimento (3), ed in cui detto otturatore (7) à ̈ scorrevole in direzione frontale a detta luce (9), in modo tale che in posizione di chiusura di detta valvola (6,6a,6b) detta luce (9) à ̈ otturata da detto otturatore (7).
- 3. Apparecchio di raffreddamento secondo la rivendicazione 2, in cui detto otturatore (7) comprende una superficie di otturazione (10) sostanzialmente trasversale alla direzione di moto dell’otturatore (7), detta superficie di otturazione (10) comprendendo una porzione centrale (11) atta ad otturare detta luce (9) quando l’otturatore (7) à ̈ in posizione di chiusura, ed una porzione periferica (12) esterna alla prima porzione (11) ed atta ad andare in battuta contro una guarnizione (13) che circonda la luce d’ingresso (9) quando la valvola à ̈ chiusa.
- 4. Apparecchio di raffreddamento secondo la rivendicazione 3, in cui detta superficie di otturazione (10) ha un profilo lobato, in cui i lobi (121) appartengono a detta porzione periferica (12) e sono almeno in parte in contatto con una parete che delimita detto condotto (8).
- 5. Apparecchio di raffreddamento secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui detto otturatore (7) comprende delle aperture (120) disposte su detta porzione periferica (12).
- 6. Apparecchio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, in cui detto otturatore (7) comprende uno stelo collegato a detta superficie di otturazione (10), ed in cui detto stelo ha almeno una sezione a croce.
- 7. Apparecchio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto condotto (8) comprende almeno due porzioni (14, 16) le cui sezioni in un piano trasversale alla direzione di moto dell’otturatore (7) hanno aree diverse, in cui la porzione (16) con sezione di area inferiore inizia sul lato parete del condotto (8) che si apre sull’interno dell’ apparecchio di raffreddamento (1), ed in cui la porzione (14) con sezione di area maggiore inizia sul lato parete del condotto (8) che si apre sull’esterno dell’apparecchio di raffreddamento (1).
- 8. Apparecchio secondo la rivendicazione 7, in cui la porzione (14) con sezione di area maggiore ha un profilo tale da impedire la rotazione dell’ otturatore (7) nel piano di detta sezione.
- 9. Apparecchio secondo la rivendicazione 7 o 8 quando dipendenti dalle rivendicazioni 3 o 4 o 5 o 6, in cui detto otturatore (7) comprende uno stelo (17a) collegato a detta superficie di otturazione (10), detto stelo essendo almeno parzialmente scorrevole entro detta porzione di condotto di area inferiore (16), detto stelo essendo cavo e tale da mettere in comunicazione di fluido dette due porzioni di condotto (14,16) con sezioni di area differente.
- 10. Valvola (6, 6a, 6b) per compensare differenze di pressione tra un ambiente interno ad apparecchio di raffreddamento ed un ambiente esterno a detto apparecchio, comprendente una luce (9) per l’ingresso di un fluido in detta valvola, un otturatore mobile (7) tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura di detta valvola, un elemento elastico (18) atto a mantenere detto otturatore in posizione di chiusura in assenza di differenze di pressione tra detto ambiente interno e detto ambiente esterno, caratterizzata dal fatto che detto otturatore (7) à ̈ scorrevole in direzione frontale a detta luce, in modo tale che in posizione di chiusura di detta valvola detta luce (9) à ̈ otturata da detto otturatore (7).
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