IT8123190A1 - Disposizione valvolare - Google Patents

Description

industrie FACE STANDARD S.p.A, H. Kiendl - 1

Descrizione de11*invenzione industriale avente per titolot

DISPOSIZIOHE VALVOLARE

Della Dittai FRIEDRICH GROHE ARMATURENFABRIK GMBH & CO .

e* Haupstrasse 137, D-5870 HEMER (Rep. Fed.di Germania) Inventore designato* Prof? Dr? -Barro KIENDL

Depositata u ? 8 LU fi. 1961 ^ n. 2 3 1 9 0 A/B1

HIASSUNTO DELL<1>INVENZIONE

L'Invenzione riguarda una disposizione valvolare, in particolare per la produzione di aoqua controllata in temperatura! costituita da una valvola di alimentazione azionata elettromagneticamente? in ciascuna delle reti di alimentazione dell'acqua fredda e dell'aoqua calda? e da un dispositivo elettronico di rilevazione di temperatura oon preseleutore e dispositivo di controllo elettronico adattato nello spazio di miscelazione, tutti questi essendo intercollegati por formare un a? nello di controllo elettrico, caratterizzata da un preselettore costituito da un preselettore di temperaturae da un proselettore di voltane, e avente purevalvoledi alimentazione variabili in maniera "infinita" o regolabili in modo fine l'una indipendentemente dall'altra, e 1 cui elementi di controllo o comando sono controllati da un elemento di disaccoppiamento elettrico mediante due ingressi di controllo elettrici in maniera tale ohe un primo ingresso di controllo influenza essenzial-mente solo la temperatura ed il seaondo ingresso di controllo influenza essenzialmente solo il voltine dell'aoqua miscelata scorrente, il primo ingresso di controllo essendo controllato mediante un anello di controlIndustrie FACE STANDARD S.p.A.

10 elettrico collegato al dispositivo di rilevazione di temperatura e al preselettore di temperatura, ed il secondo ingresso di controllo essendo controllato alternativamente direttamente dal preselettore di volane mediante un anello di controllo elettrico oollegato al preselettore di volane e da un elemento di misurazione per la determinazione del volane d'acqua miscelata fornito?

Descrizione dall'invenzione

La presente invenzione riguarda una disposizione valvolare avente le caratteristiohe specificate nella parte introduttiva della pri-ma rivendicazione?

Questo tipo di disposizione d ben noto ad esemplo da CE-FS 451626 e D5-0S 2323841? Hel caso di queste valvole di miscelazione, le speci-fiche consentono solo di regolare o variare in modo elettronico la temperatura dell'acqua miscelata prodotta e non di variare, contemporaneamente, pure il voline di soarioo dell'aequa miscelata? Viceversa, per 11 controllo del voline di soarioo,? necessaria una valvola di controllo o regolazione del volane azionata manualmente^ separata.

L'invenzione ? basata sul problema di migliorare le valvole di miscelazione ben note in modo tale ohe la temperatura dell'aoqua miscelata possa essere controllata e regolata eiettronicsmente e, in ag-giunta, possa pure essere regolato e controllato elettronicernente il volane scaricato?

Questo problema ? risolto,secondo l'invenzione, grazie alle caratteristiohe specificate nella parte caratterizzante della prima ri-vendicazione? Ulteriori elaborazioni dell'invenzione sono specificate nelle rivendicazioni da 2 a 8.

I vantaggi derivanti dall'invenzione consistono particolarmente nella capacit? di regolare il volane di scaricoy ad esempio tra-mite una manopola di un potenziometro a funzionamento dolce o regolare, premendo un pulsante elettrico, o anche tramite metodi non a contatto?

B' pure facilmente possibile controllare a distanza il volane di scarico, il ohe pu? essere Importante in oasi speciali?

Le oaratteristiche di stato stabile mediante le quali 1 due valori di ingresso q e r, da un lato, ed i valori risultanti per la temperatura dell'acqua miscelata 3^ e il volane miscelato dall'altro lato, sono correlati tramite la disposizione seoondo la presente invenzione, sono fortemente vantaggiose relativamente all'ottenimento di tota regolazione di temperatura di elevata efficacia? ?? significa che qualsiasi variazione del volane di soar&co non ha effetto sulla temperatura dell'aoqua miscelata? D'altro canto, nelle valvole di miscelazione ben note, una riduzione del volane di scarico tramite funzionament? della valvola di controllo o regolazione del volane, ha generalmente l'effetto di non rallentare le oorrenti componenti con lo stesso rapporto quando pressioni asimmetriche esistono sul lato dell'acqua fredda e sul lato T dell'aoqua oalda, ci? facendo si ohe la temperatura dell'aoqua misoelata aobia ad essere variata, e solo successivamente nuovamente ri-portata al valore desiderato tronite l'intervento del oontrollo? La disposizione proposta consente perci? di ottenere una maggior effioaoia del oontrollo di temperatura?

In aggiunta, la disposizione secondo l'invenzione non Impone Industrie FACE STANDARD S.p.A. nessun requisito speciale sulla linearit? della valvola meccanica, poi-ch? le caratteristiche possono essere corrette elettronicamente median-te gli elementi caratteristici, per cui possono essere impiegatevalvole meccaniche standard economiche? In casi speciali, ad esempio quando ? hen noto ohe esistono condizioni di pressione grossolanamente asimmetriche, una caratteristici non lineare della valvola d pi? favorevole per l'ottenimento di una maggior efficacia di controllo ohe non una oaratteristioa lineare? Tramite elementi oaratteristioi ? possibile im-piegare in maniera ottimale valvole mecoaniohe non modificate, anche in queste situazioni?

Da ultimo, la disposizione secondo la presente invenzione pu? essere agevolmente impiegata congiuntamente ad un interruttore d? tempo o a tempo, in maniera tale ohe, ad esempio,pu? essere riempito un bagno in conformit? con un programma temporizzato? La disposizione pu? pure essere impiegata vantaggiosamente collegandola direttamente ad un misuratore di livello, in modo tale ohe, ad esempio, sia interrotto il riempimento di un bagno quando viene raggiunto un livello predeterminato? Un'applicazione dell'invenzione ? illustrata nei disegni, e sar? descritta pi? dettagliatamente in seguito?

ITei disegnit

la fig? 1 illustra una configurazione sohematica di una disposizione valvolarei

la fig? 2 illustra una disposizione schematica dei percorsi di flusso e delle loro valvole di alimentazione associata, per la disposizione illustrata nella fig? 1|

Industrie FACE STANDARD S.p.A.

la fig. 3 ? uno schema a blocchi dell'elemento di disaccoppia-mento con modulo di commutazione e elementi oaratteristioi della disposizione illustrata nella fig. 1?

La disposizione valvolare 1 illustrata nei disegni S costituita essenzialmente da valvole di alimentazione 2, 3 disposte in una rete o condotto di alimentazione di acqua calda 9? in un condotto 10 di alimentazione d'aoqua fredda,rispettivamente, da uno spazio di miscelazione 11 situato a valle per produrre l'acqua miscelata, e da un'uscita 12 dell'acqua miscelata adiacente? In prossimit? dello spazio di mi-scelazione 11, situati a valle, vi sono un rivelatore o rilevatore elettronioo di temperatura 8 e un elemento di misurazione 4 per lo scarico del volume d'aoqua miscelato ohe, congiuntamente ad un preselettore di temperatura 6 e ad un preselettore di volane 7? generano i valori di oon trollo per le valvole di alimentazione 2, 3, mediante un'unit? di controllo elettronica 53? 54 e l'elemento di disaccoppiamento 5? Le valvole di alimentazione 2, 3 hanno ciascuna un elemento di controllo 21, 31 per il controllo variabile in modo infinito, o regolazione fine, di cia-scuno elemento di chiusura 16, 17 delle valvole di al mentazione 2, 3? ?i elementi di controllo 21, 31 sono oiasouno controllato da un valore di ingresso x ,_ e y , rispettivamente, corrispondente soli soli

al valore desiderato della posizione effettiva x dell'elemento di chiusura 16 e della posizione 7 dell'elemento di chiusura 17 (si veda la fig. 2)? Oli elementi di controllo 21, 31 sono concepiti in modo tale ohe il valore di x o y in corrispondenza di un qualsiasi istante viene regolato in modo rapido e pressoch? esatto al valore desiderate, senza Industrie FACE STANDARD S.p.A. imperarlo?

Un elemento di Controllo o oomando di questo tipo pu? essere adattato come un anello di controllo di posizionamento basilare conven-zionale, ad esemplo con l'ausilio di un motore in corrente continua? I valori x e y necessari, rispettivamente per questo scopo, possono essere misurati,ad esempio,tramite un potenziometro o in maniera induttiva mediante un metodo non a contatto? Un'altra realizzazione d? tale ele-<~ >mento di controllo, operante senza elementi di misurazione per la deter-minazione della posizione pu? essere ottenuta Impiegando un motore di tipo passo-passo oonvanzionale. In questo oaso, i segnali x e y sono ottenuti dai nunerl diretti e inversi degli impulsi ohe controllano il motore passo-passo* In aggiunta possono piare essere impiegati valvole elettriche proporzionali azionate o pilotate direttamente?

Uh elemento di disaccoppiamento elettronico 5? dotato di due ingressi di controllo 51, 52 pu? essere strutturato come ? illustrato nella fig? 3* Ssso ? costituito essenzialmente da un ^modulo di commutazione 13, 11 quale converte 1 due valori di. ingresso q e r (0 ti ? 1, 0 -r - 1), ai valori F_ ,, e F con 0 ? F_ ^ 1 e <1 >X, soli W, soli K, soli

0 - F^ ^ 1, che rappresentano i valori desiderati per le aperture F_ e P_ delle luci nelle valvole di alimentazione 2, 3? I valori F

K W * K, soli e F_ -, sono trasmessi tramite elementi a caratteristiche non lineari W| soli

14? 151 cui valori di uscita sono x e y ,, con 0 ? x ? 1 e soli soli soli

< <

0 ? y ^ ? 1? Il compito degli elementi caratteristici 14? 15 & quello di compensare qualsiasi non linearit? rilevante e di disturbo esistente nella caratteristica F^.? f(x) e F^ - f(y). Fella eventualit? di ima reIndustrie FACE STANDARD S.p.A. lezione lineare sufficientemente buona P ? ex ? ? ? cyf glielementi & W -caratteristici possono essere tralasciati? Se tale elemento'di disaccoppiamento 5 Tiene collegato agli elementi di controllo 21* 31mostrati in fig. 1, allora il valore di controllo q agieoe principalmente sulla temperatura dell'acqua miscelata? (Quando le pressioni di alimentazione P e P sono simmetriche, q non ha influenza sul volume deL-l'acqua miscelata scaricata mentre quando le pressioni sono asimmetriche q ha una certa influenza su di esso)?Il valore di controllo r influenza sempre solo il voiuna dell'acqua miscelata scaricata Q^*ma non ha influenza sulla temperatura dell'acqua miscelata ? ? (Ci? vale quando H

la resistenza di scarico pub essere trascurata)? La realizzazione elettronica.di un modulo di commutazione 13 risulta facilmente possibile con l'ausilio di amplificatori operazionali convenzionali e di un moltiplioatore elettronico? Elementi oarattardatici 14* 15 possono essere costituiti ad esempio da elementi funzionali a diodi?

% controllo PI o FIO convenzionale pu? ad esempio essere impiegato per l'anello di controllo della temperatura? In questo caso* il segnale di controllo proveniente dal preselettore 6 di temperatura vie-ne trasmesso mediante un elementi di ritardo elettTonicb/ la cui costan-te di tempo corrisponde alla costante di tempo di rivelatore o rilevatore 8 elettronico di temperatura prima dell'entrata nell?anello di controllo effettivo* cio? prima della comparazione oon il valore effettivo della temperatura dell'aoqua miscelata? Con questo mezzo ? evitato un supera-mento iniziale della temperatura dell'aoqua miscelata quando picchi determinano variazioni nei valori di temperatura desiderati?

Industrie FACE STANDARD S.p.A. E' previsto un elementi)di misurazione 4 per determinare il voltarne di scarico,il quale elemento, ad esempio, pu? essere strutturato come un elemento di misurazione diretta per il volume QL dell'acqua misoelata scorrente? Uh esemplo di questo tipo di elemento di misurazione o misuratore ? un misuratore di portata o flussometro il quale ? basato sull'impiego di uncorpo,sospeso? La posizione del corpo sospeso? ohe rappresenta una misura del voltate di scarico) pu? essere ad esempio misurata ind?ttivanente.

Un'altra possiuile disposizione dell'elemento misuratore 4 per de-terminare il voluoe di scarico <?. dell'acqua miscelata consiste nai misurare 1 volumi di alimentazione Qg e nella rete o <'>condotti di alimentazione, impiegando per ciascuno un elemento di misurazione diretta, ad esempio un flussometro, i valori risultanti essendo sommati? dispetto alla disposizione precedentemente indicata, tale possibilit? richiede un secondo flussometro; essa, tuttavia, presenta il presente van taggios le pressioni P - P e P_ ? P ed in particolare i loro rapporr & Il V ' Il

ti (Pg - ?^) s (Pff - ?^) possono essere decisi dai volumi noti Qg e Q^ e dalle aperture delle luci note 7 e F , la pressione nella camera di K w

miscelazione 11 essendo indicata da P ? Questo rapporto ha una notevole

U

influenza Bulla relazione tra il valore di ingresso q dell'elemento di disaccoppiamento 5 e la temperatura dell'acqua miscelata risultante Il rapporto (Pg - Pg) t (P^ - P^) ottenuto da un elaboratore elettronico pu? perci? essere impiegato per migliorare il metodo di controllo della temperatura mediante lanota procedura di eliminazione dietur hi* Una terza possibile disposizione per l'elemento di misurazione 4 <I>IIUIMIIIG <| >?UL ?INNUAKU 8.??

? di natura pi? indiretta? Essa b "basata su una misurazione delle pres-sioni di alimentazione P

&. e P_, e pure, possibilmente, della pressione w

dell'acqua miscelata P^? Per questo scopo, pu? ad esempio essere impiegato il metodo <">ben noto per la misurazione della pressione basato sugli estensimetri? Impiegando un elaboratore elettronico, pu? quindi quindi essere ottenuto l'importante valore Q dai valori P , P , P e ? K ff M dal valori F e F ? ^?? questo metodo, nuovamente, pu? essere ottenuto JL W

il rapporto * (*w - V mediante un elaboratore elettronico ed esso pu? essere impiegato per migliorare il controllo della tempera? tura tramite il citato metodo della eliminazione dei disturbi?

Si deve notare phfe-l'erricacia del controllo della temperatura pu? in ogni caso essere ulteriormente migliorata misurando in aggiunta le temperature al alimentazione T e T e impiegandole per l'eliminazione K w

diretta dei disturbi

Industrie FACE STANDARD S,p,A,

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI

   Disposizione valvolare, in pepticolare per la produzione di aequa controllata in temperatura? costituita da una valvola di alimentazione azionata elettromagneticamente, in ciascuna delle reti o condutture di alimentazione dell'acqua fredda e calda, e da un rilevatore o rivelatore elettronico di temperatura oon preselettore e dispositivo di controllo elettronico adattati nello spazio di miscelazione, tutti essendo intericollegati per formare un smallo di controllo elettrico, caratterizzata dal fatto che il preselettore ? costituito da un preselettore di temperatura (6) e da un preselettore di volume (7) e avente pure valvole di alimentazione (2, 3) le quali sono variabili in modo infinitoorego labili in modo fine indipendentemente l'una dell'altra e i oui elementi di controlloJO oooando (21, 31) sono controllati mediante un elemento di dieacooppiamento elettrico (5) medieulte due ingressi di controllo elettrico (51, 52) in maniera tale che un primo ingresso di controllo (51) influenzi essenzialmente solo la temperatura mentne il secondo ingrezso di controllo (52) influenza essenzialmente solo il voltane del-l'acqua miscelata scorrente, il primo ingresso di controllo (51) essendo controllato da un anello di controllo elettrico (53) collegato con il rilevarore di temperatura (8) ed il preselettore di temperatura (6) ed il secondo ingresso d? controllo (52) essendo alternativamente controllato direttamente mediante il preselettore di voltane (7) mediante una anello elettrico di controllo (54) collegato al preselettore di voltine (7) e ad un elemento di misurazione (4) per la determinazione del voltne di acqua miscelata erogato

   Industrie FACE STANDARD S.p.A.
2. 2. Disposizione valvolare secondo la rivendicazione 1, caratte-rizzata dal fatto ohe gli elementi di chiusura (l6f 17) in entrambe le valvole di alimentazione (2y 3) sono ciascuno pilotato mediante ??^ zi di controllo elettrico (21y 31) separati meccanicamente l?uno dall'altro?

   3 deposizione valvolare secondo le rivendioaz?oni 1 e 2t carat-terizzato dal fatto che l'elemento di disaccoppiamento elettrico (5) ? costituito essenzialmente da un modulo di Commutazione (l3)?il quale converte i valori di ingresso nei valori desiderati di aperture di luci delle valvole di alimentazione (2, 3)?

   4 dsposizione valvolare secondo le rivendicazioni da 1 a 3? caratterizzata dal fatto ohe elementi caratteristici (?4? 15) o a caratteristioa sono disposti fra il modulo di commutazione (13) e gli ele-menti di controllo (21931)?

   5 Disposizione valvolare secondo le rivendicazioni da 1 a 4? ca-ratterizzata dal fatto ohe il segnale di controllo generato dal preselettore di temperatura (6) viene alimentato attraverso un elemento di ritardo di tempo elettronico la cui costante di tempo corrisponde alla costante di tempo del rivelatore elettronico <: >di temperatura (8) prima dell'entrata nell'anello di controllo di temperatura effettivo (53)? 6? deposizione valvolare secondo le rivendicazioni da 1 a 5? caratterizzata dal fatto che ? previsto un elemento di misurazione (4) per determinare il volume dell'acqua miscelata scaricata?

   7 deposizione valvolare secondo le rivendicazioni da 1 a 6, oarattarizzata dal fatto ohe l'unit? di controllo ? collegata ad un inter? Industrie FACE STANDARD S.pA ruttore d? tempo?

   8 Disposizione valvolare secondo le rivendicazioni da 1 a 6, cab-raitarizzata dal fatto che l'unit? di controllo ? collegata ad un misu-ratore di livello?

   p.p. il Mandatario: industrie FACE Standard SpA .

   ? Procuratore alla firma:

   lllffieiale Rogante

   / (Pie/re Mewineo)

   Bre<<?>?