ITPN970058A1 - Lavatrice automatica con sistema di recupero energetico - Google Patents

Description

Descrizione dell invenzione industriale avente per titolo: "LAVATRICE AUTOMATICA CON SISTEMA DI RECUPERO ENERGETICO"

La presente invenzione si riferisce ad una macchina lavatrice automatica, in particolare una lavastoviglie, dotata di un sistema atto a consentire il recupero di acqua e preferibilmente anche di calore ai fini di un risparmio energetico complessivo.

Macchine lavatrici con sistemi atti a recuperare acqua ed eventualmente calore di acqua precedentemente riscaldata sono ben note.

Dalla EP-A-0 669 097 è nota ad esempio una lavastoviglie dotata di un serbatoio atto ad immagazzinare l'acqua dell'ultima fase di risciacquo per riutilizzarla come acqua di lavaggio durante un ciclo operativo successivo.

Come descritto invece nella EP-A-0287 990, il calore di acqua calda che viene inviata allo scarico può essere trasferito mediante uno scambiatore di calore all'acqua fresca immessa in una lavatrice per un ciclo operativo successivo

Le soluzioni note per recuperare acqua e/o calore sono indesideratamente complesse e inaffidabili, soprattutto perché richiedono numerosi attuatori, con relativi mezzi di controllo, per comandare il funzionamento di almeno un serbatoio di accumulo d'acqua e del sistema di recupero energetico ad esso associato.

Una soluzione particolarmente semplice per un efficace recupero energetico è descritta nella EP-A-0 800 785, in cui un serbatoio multifunzionale comunica con la vasca di lavaggio di una lavastoviglie attraverso un'apertura di fondo collegata direttamente alla mandata di una pompa di scarico. Il serbatoio è in rapporto di scambio termico con la vasca e comunica con l'ambiente attraverso una valvola controllata dal programmatore della macchina per aprirsi durante una fase di scarico, in modo da consentire il riempimento del serbatoio con acqua calda scaricata dalla vasca. La valvola viene poi chiusa temporaneamente per impedire lo svuotamente del serbatoio, ed infine viene riaperta per consentire all'acqua immagazzinata nel serbatoio di rifluire nella vasca di lavaggio, attraverso l'apertura di fondo, per il suo riutilizzo.

Tale soluzione si è però rivelata indesideratamente critica, soprattutto per la difficoltà di impedire che nel tempo si verifichino, in corrispondenza dell'apertura di fondo del serbatoio, sostanziali perdite di acqua che dovrebbe invece essere immagazzinata nel serbatoio stesso. Ciò è dovuto in particolare ad indesiderate variazioni di volume del serbatoio che possono essere indotte da variazioni di pressione in condizioni statiche, nonché da condizioni critiche di tenuta della valvola controllata, con conseguenti trafilamenti d'acqua sul fondo del serbatoio. Di conseguenza, il funzionamento generale della macchina risulta indesideratamente inaffidabile.

Inoltre, l'impiego di un componente elettromeccanico quale la valvola controllata, anche se particolarmente affidabile, aumenta indesideratamente il costo di fabbricazione della macchina.

Scopo principale della presente invenzione è quello di fornire una lavatrice automatica dotata di un sistema di recupero energetico che non solo sia semplice ed efficace, ma risulti anche effettivamente affidabile nel tempo.

Un altro scopo dell'invenzione è quello di fornire una lavatrice automatica del tipo citato il cui sistema di recupero energetico possa essere controllato secondo le necessità senza l'impiego di alcun componente elettromeccanico aggiuntivo.

Secondo l'invenzione, tali scopi sono ottenuti in una lavatrice automatica con sistema di recupero energetico incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni ' allegate.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione saranno chiariti dalla seguente descrizióne, avente solo titolo di esempio non limitativo, con riferimento agli uniti disegni, in cui:

le figure 1 - 3 mostrano schematicamente i principali componenti della lavatrice, secondo una forma preferita dì realizzazione, in rispettive condizioni operative.

La lavatrice automatica è preferibilmente una lavastoviglie domestica dotata di un programmatore elettronico 4 che può essere semplicemente impostato per controllare i principali componenti operativi come sarà descritto in seguito.

Con riferimento alle figure, la lavastoviglie comprende principalmente una vasca di lavaggio 5 provvista sul fondo di un pozzetto 6 di raccolta dell'acqua che può essere riscaldata mediante una resistenza elettrica. Per semplicità descrittiva, la resistenza non è mostrata, come pure non è mostrato il circuito di alimentazione dell'acqua verso la vasca 5; essi possono essere realizzati ad esempio come descritto nella citata EP-A-0800 785.

Il pozzetto 6 comunica con l'aspirazione 17 di una pompa motorizzata di scarico 7, la cui mandata 8 è collegata ad un condotto di scarico 9 attraverso una valvola di non ritorno 11. Il condotto di scarico è del tipo a sifone, con ' un tratto ascendente 9'e un tratto discendente 9 ' ' che formano un dispositivo di trabocco 10 avente un predeterminato livello di sfioramento L.

La pompa 7 è atta ad essere selettivamente azionata dal programmatore 4 a tre diverse velocità di rotazione prestabilite in funzione del dimensionamento generale della lavastoviglie, in particolare delle caratteristiche idrauliche del suo sistema di recupero energetico. Tali diverse velocità saranno in seguito definite come alta velocità A, bassa velocità B e media velocità M, quest'ultima compresa fra i valori A e B.

La mandata 8 della pompa 7, preferibilmente a valle della valvola di non ritorno 11 e a monte del sifone 9', 9 ' ' , è collegata anche con il fondo di almeno un serbatoio di raccolta 12 attraverso un tubo 13 sostanzialmente verticale e provvisto di mezzi valvolari 14 controllati idraulicamente nel modo che sarà descritto in seguito.

In una forma preferita di realizzazione, i mezzi valvolari 14 comprendono una camera 15 dotata di un'apertura inferiore 16 e di un'apertura superiore 18, comunicanti rispettivamente col condotto di scarico 9 e col fondo del serbatoio 12. La camera 15 alloggia almeno un otturatore 19 comprendente ad esempio una sfera avente peso specifico maggiore di quello dell'acqua e atto a chiudere selettivamente le aperture 16 e 18 come sarà descritto in ’seguito.

Il serbatoio 12 è sostanzialmente chiuso, con la sommità estendentesi sostanzialmente al livello L; inoltre, il serbatoio di raccolta è preferibilmente disposto all'esterno della vasca di lavaggio 5, con la quale può essere in rapporto di scambio termico come descritto ad esempio nella citata EP-A-0800 785.

In ogni caso, il serbatoio 12 è atto a comunicare con l'aspirazione 17 della pompa 7 attraverso un dispositivo a sifone 20 formato da un tratto ascendente 20' e da un tratto discendente 20'' che formano un dispositivo di trabocco 21 avente un predeterminato livello di sfioramento L2 > L. Il tratto ascendente 20' si dirama preferibilmente dal fondo del serbatoio 12, mentre il tratto discendente 20'' termina con almeno un dispositivo eiettore 22 disposto sostanzialmente in corrispondenza dell'aspirazione 17 della, pompa 7. L'eiettore 22 può vantaggiosamente essere di qualsiasi tipo, anche grossolano, e non presenta quindi alcuna criticità costruttiva e/o funzionale. In pratica, l'eiettore 22 è un semplice collegamento dinamico del sifone 20 con l'aspirazione della pompa 7, collegamento in corrispondenza del quale si crea una sostanziale depressione idraulica in determinate condizioni di funzionamento della pompa 7 che saranno descritte in seguito.

Infine, Il serbatoio 12 comprende preferibilmente almeno un'apertura superiore di sfiato 23 comunicante con l'ambiente esterno ad un livello superiore al suddetto livello L2.

In modo in sé noto, la vasca di lavaggio 5 è alimentabile con acqua di rete per realizzare, sotto il controllo del programmatore 4, cicli operativi comprendenti almeno una fase di lavaggio e/o almeno una fase di risciacquo. Come sarà descritto in seguito, inoltre, il serbatoio 12 è atto ad immagazzinare almeno parte dell'acqua di almeno una delle suddette fasi per riutilizzarla durante una fase operativa successiva. Il funzionamento generale della lavastoviglie è pertanto sostanzialmente noto, per cui si descrivono di seguito, a titolo di esempio, soltanto le caratteristiche funzionali peculiari della lavatrice automatica secondo l'invenzione.

Riempimento serbatoio

Con riferimento alla figura 1, si supponga che la lavastoviglie abbia effettuato una tradizionale fase di lavaggio o preferibilmente di risciacquo, per cui il pozzetto 6 è pieno d'acqua che si desidera recuperare per un utilizzo successivo.

Il programmatore 4 aziona la pompa 7 alla bassa velocità B, impostata ad un valore tale che l'eiettore 22 è inefficace, tale da non creare sostanziale aspirazione attraverso il sifone 20. L'acqua contenuta nel pozzetto 6 viene inviata verso lo scarico, attraverso la valvola 11, con energia insufficiente a superare sostanzialmente il livello L di trabocco del sifone 9. L'acqua alla mandata della pompa 7 ha comunque una pressione sufficiente a farla salire per un certo tratto nella porzione ascendente 9' del sifone 9 e sufficiente ad allontanare l'otturatore 19 dall'apertura inferiore 16 della camera 15, senza tuttavia chiuderne l'apertura superiore 18 (figura 2).

Entrambe le aperture 16 e 18 della camera 15 sono quindi aperte, per cui l'acqua alla mandata della pompa 7 può penetrare nel serbatoio 12, che può essere riempito fino al livello L. Soltanto eventuale acqua in eccesso pompata dalla pompa 7 oltre il livello L viene inviata allo scarico, senza alterare il riempimento del serbatoio di raccolta 12.

Scarico vasca con serbatoio pieno

L'acqua accumulata nel serbatoio 12 vi permane per un successivo riutilizzo. Nel frattempo, lo scambio termico fra il serbatoio 12 e la vasca di lavaggio 5 consente anche un recupero· di calore dall'acqua immagazzinata nel serbatoio stesso qualora tale acqua sia stata precedentemente riscaldata. Inoltre, il funzionamento della lavatrice può proseguire con una o più fasi operative sostanzialmente tradizionali, al termine delle quali può essere necessario scaricare acqua dalla vasca di lavaggio 5 senza svuotare il serbatoio 12.

A tal fine, il programmatore 4 aziona la pompa 7 alla media velocità M, impostata ad un valore tale che l'eiettore 22 è ancora sostanzialmente inefficace, tale da creare attraverso il sifone 20 una debole aspirazione dell'acqua contenuta nel serbatoio 12. In particolare, l'acqua nel tratto ascendente 20' del sifone sale in questa fase ad un livello L1 che è intermedio fra i livelli L ed L2 e quindi insufficiente per innescare il sifone 20.

D'altro canto, l'otturatore 19 rimane nella normale posizione di riposo (figura 1) in cui esso chiude l'apertura inferiore 16 della camera 15. Ciò è dovuto al fatto che il peso proprio della sfera 19 e la spinta verso il basso che questa riceve dall'acqua contenuta nel serbatoio 12 superano la pressione dinamica e statica dell'acqua a valle della pompa 7 e a monte dell'apertura 16.

Peraltro, l'acqua contenuta nel pozzetto 6 viene inviata allo scarico dalla pompa 7, attraverso la valvola 11, con energia sufficiente a superare sostanzialmente il livello L di trabocco del sifone 9. In definitiva, viene scaricata soltanto l'acqua contenuta nel pozzetto 6.

Scarico vasca e serbatoio

In determinate condizioni può essere desiderabile scaricare sia l'acqua contenuta nella vasca di lavaggio 5, sia l'acqua immagazzinata nel serbatoio 12.

A tal fine, il programmatore 4 fa funzionare la pompa 7 all'alta velocità A, impostata ad un valore tale da azionare l'eiettore 22 per aspirare l'acqua contenuta nel serbatoio 12, attraverso il sifone 20, in modo tale che l'acqua nel tratto ascendente 20' superi il livello L2, innescando il sifone stesso.

L'acqua immagazzinata nel serbatoio 12 viene quindi trasferita dal sifone 20 verso l'aspirazione della pompa 7, che la invia allo scarico 9 assieme all'acqua contenuta nel pozzetto 6. Ovviamente, l'acqua che la pompa 7 invia allo scarico ha energia sufficiente per superare il livello di trabocco L del sifone 9 e per sollevare l'otturatore 19 in modo da chiudere l'apertura 18 del serbatoio 12, come mostrato in figura 3.

Si noti, comunque, che il sifone 20 è preferibilmente predisposto per evacuare l'acqua dal serbatoio 12, quando il sifone stesso è innescato, in modo non del tutto completo, cioè lasciando sul fondo del serbatoio 12 un minimo volume residuo d'acqua atto a consentire il corretto svolgimento ad esempio di una delle fasi operative che saranno descritte in seguito.

Recupero acqua dal serbatoio

Quando l'acqua immagazzinata nel serbatoio 12 deve essere riutilizzata nella lavastoviglie per effettuare una fase operativa successiva (ad esempio una fase di lavaggio o prelavaggio), tale fase operativa ha ovviamente inizio col pozzetto di raccolta 6 sostanzialmente vuoto, ciè contenente soltanto una quantità residua di acqua, sufficiente a consentire l'innesco della pompa 7.

Il programmatore 4 aziona solo temporaneamente (ad esempio per alcuni secondi) la pompa 7 all'alta velocità A... Come descritto in precedenza, pertanto, l'eiettore 22 aspira l'acqua contenuta nel serbatoio 12, attraverso il sifone 20, in modo tale che l'acqua nel tratto ascendente 20' superi il livello L2, innescando il sifone stesso. La pompa 7 viene quindi nuovamente disinserita, per cui l'otturatore 19 chiude per gravità l'apertura 16 (come mostrato in figura 1) e l'acqua che dal serbatoio 12 viene trasferita all'aspirazione 17 della pompa attraverso il sifone 20 e l'eiettore 22 rifluisce per gravità all'interno della vasca di lavaggio 5, ove si raccoglie nel pozzetto 6 per essere impiegata secondo le esigenze.

Come già detto, sul fondo del serbatoio 12 permane preferibilmente una quantità d'acqua residua.

Scarico vasca con serbatoio vuoto

Si supponga ora che il serbatoio 12 sia vuoto e la lavastoviglie debba effettuare una tradizionale fase di scarico dell'acqua dalla vasca di lavaggio 5.

Il programmatore 4 aziona la pompa 7 all'alta velocità A, per cui l'acqua contenuta nel pozzetto 6 viene inviata allo scarico, attraverso la valvola 11, con energia sufficiente a superare il livello L di trabocco del sifone 9 e a sollevare l'otturatore 19 in modo da chiudere l'apertura 18 del serbatoio 12, come mostrato in figura 3. Infatti, poiché in questa fase il serbatoio 12 è sostanzialmente vuoto, la spinta che la mandata della pompa 7 esercita sull'otturatore 19 deve vincere soltanto il peso dell'otturatore stesso.

Peraltro, si deve notare che, benché il serbatoio 12 sia sostanzialmente vuoto, la pompa 7 non aspira aria attraverso l'eiettore 22, in guanto l'acqua residua presente sul fondo del serbatoio penetra nel tratto ascendente 20' del sifone 20, che risulta quindi otturato. Di conseguenza, la pompa 7 lavora vantaggiosamente in buone condizioni di innesco e può inviare allo scarico 9, con energia sufficiente a superare il livello L, l'acqua contenuta nel pozzetto 6.

Poiché la presenza del suddetto livello residuo d'acqua nel serbatoio 12 può essere importante in alcune fasi operative, l'apertura superiore 18 della camera 15 è preferibilmente atta a consentire un trafilamento calibrato d'acqua anche quando essa è sostanzialmente chiusa dall'otturatore 19. Ad esempio, ciò può essere semplicemente ottenuto dotando solo l'apertura inferiore 16 di una guarnizione di gomma, o simile, che ne consente la completa chiusura da parte dell'otturatore a sfera 19, mentre l'apertura superiore 18 è sprovvista di una analoga guarnizione.

In ogni caso, il trafilamento d'acqua verso il serbatoio 12 che si verifica ogni qual volta l'otturatore 19 viene spostato nella posizione di figura 3 assicura le presenza del suddetto livello residuo nel serbatoio stesso.

Il suddetto trafilamento calibrato attraverso l'apertura 18 consente anche un funzionamento corretto dell'intera lavastoviglie qualora, al termine di una fase di scarico, nel condotto 9 permanga una colonna d'acqua residua atta ad esercitare sull'otturatore 19 una pressione sufficiente a mantenerla in posizione sollevata di chiusura dell'apertura 18. Da quanto descritto appare evidente che tali condizioni potrebbero pregiudicare il corretto funzionamento della macchina. Per contro, il trafilamento calibrato sopra descritto consente alla suddetta colonna d'acqua residua di penetrare all'interno del serbatoio 12 (contribuendo a formarvi il livello residuo descritto in precedenza) finché si realizza un equilibrio di pressioni che permette all'otturatore 19 di commutare nuovamente per gravità nella normale posizione di chiusura dell'apertura inferiore 16. A tal punto il funzionamento della lavastoviglie può proseguire correttamente nel modo descritto.

Ovviamente, la lavatrice automatica descritta può subire numerose modifiche rientranti nell'ambito dell'invenzione.

Da quanto descritto, comunque, appare evidente che la lavatrice secondo l'invenzione è dotata di un sistema di recupero energetico con funzionamento semplice e versatile, senza la necessità di impiegare alcun componente elettromeccanico aggiuntivo.

In tutte le diverse fasi operative descritte, infatti, il funzionamento dei sifoni 9 e 20, nonché le commutazioni della valvola 14, sono controllati selettivamente, in funzione delle diverse condizioni del sistema idraulico della macchina, dalle diverse velocità di funzionamento della pompa 7.

Quest 'ultima è un organo operativo già esistente nella macchina e vantaggiosamente svolge anche la funzione di organo di comando del sistema di recupero energetico associato al serbatoio 12, sotto il controllo del programmatore 4.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Lavatrice automatica comprendente una vasca di lavaggio collegabile ad un condotto di scarico attraverso una pompa ed alimentabile con acgua per realizzare, sotto il controllo di un programmatore, cicli operativi comprendenti almeno una fase di lavaggio e/o almeno una fase di risciacquo, la lavatrice comprendendo inoltre almeno un serbatoio atto ad immagazzinare almeno parte dell'acqua di almeno una di dette fasi per riutilizzarla durante una fase operativa successiva, caratterizzata dal fatto che detta pompa (7) è azionabile selettivamente dal programmatore (4) ad una prima bassa velocità (B), una seconda media velocità (M) ed una terza alta velocità (A), detto condotto di scarico (9) comprendendo primi mezzi a sifone (9',9''), aventi un predeterminato livello di trabocco (L), a monte dei quali il condotto di scarico (9) è atto ad essere collegato a detto serbatoio (12) attraverso mezzi valvolari (14) controllati idraulicamente, almeno un dispositivo eiettore (22) essendo atto a mettere in comunicazione il serbatoio (12) con l'aspirazione (17) della pompa (7) attraverso ulteriori mezzi a sifone (20) aventi un predeterminato livello di trabocco (L2).
2. 2. Lavatrice automatica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il livello di trabocco (L) di detti mezzi a sifone (9',9'') è inferiore al livello di trabocco (L2) degli ulteriori mezzi a sifone (20).
3. 3. Lavatrice automatica secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto serbatoio (12) comprende almeno un'apertura di sfiato (23) comunicante con l'ambiente esterno ad un livello superiore a detto livello di trabocco (L2) degli ulteriori mezzi a sifone (20).
4. 4. Lavatrice automatica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti ulteriori mezzi a sifone (20) comprendono una porzione ascendente (20') estendentesi sostanzialmente dal fondo di detto serbatoio (12).
5. 5. Lavatrice automatica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il condotto di scarico (9) è collegato al fondo di detto serbatoio (12) mediante un tubo sostanzialmente verticale (13) in corrispondenza del quale sono previsti detti mezzi valvolari (14) controllati idraulicamente.
6. 6. Lavatrice automatica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi valvolari (14) comprendono una camera (15) provvista di un'apertura inferiore (16) e di un'apertura superiore (18) comunicanti col condotto di scarico (9) e col serbatoio (12), rispettivamente, detta camera (15) alloggiando almeno un otturatore (19) avente peso specifico maggiore di quello dell'acqua e atto a chiudere sostanzialmente e selettivamente dette aperture (16,18).
7. 7. Lavatrice automatica secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che l'apertura superiore (18) di detta camera (15) è atta a consentire un trafilamento calibrato d'acqua anche quando essa è sostanzialmente chiusa dall'otturatore (19).
8. 8. Lavatrice automatica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi valvolari (14) sono normalmente chiusi e atti ad aprirsi solo quando detta pompa (7) è azionata a detta bassa velocità (B).
9. 9. Lavatrice automatica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto eiettore (22) è disposto in corrispondenza dell'aspirazione (17) della pompa (7) ed è atto ad innescare detti ulteriori mezzi a sifone (20) solo quando il serbatoio (12) è sostanzialmente pieno d'acqua e la pompa (7) è azionata a detta alta velocità (A).