BR102016007907B1 - Aperfeiçoamento em aquecedor de água a gás - Google Patents

Abstract

APERFEIÇOAMENTO EM AQUECEDOR DE ÁGUA A GÁS compreendido por um aquecedor formando a partir de uma carenagem que acondiciona internamente na secção superior, um defletor de exaustão, abaixo do qual verifica-se um coletor seguido por um trocador de calor formado por aletas é dotado de duto de água fria e duto de água quente, seguido de um conjunto de queimadores e um manifold que centralmente detém uma válvula de gás ladeado por uma conexão de entrada de água fria e saída de água quente, caracterizado pelo aquecedor ser dotado de uma câmara de combustão hermeticamente vedadas e suas paredes protegidas por placas de micro fibras cerâmicas que retém o calor e conduz os gases da queima cuja a temperatura é elevada, em direção as aletas do trocador de calor, onde ocorre a transferência do calor para a água evitando a necessidade de envolver a câmara de combustão com o tubo "serpentina" para maximizar a transferência de calor para a água.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Refere-se o presente pedido de patente de invenção a um “APERFEIÇOAMENTO EM AQUECEDOR DE ÁGUA A GÁS”, que foi desenvolvido com a finalidade de proporcionar um aquecedor destinado a aquecer água através da queima de combustível gasoso em forma de gás natural ou GLP (gás liquefeito de petróleo), para uso doméstico, sendo que o aquecedor detém uma câmara de mistura isolante formada por paredes isolantes de micro fibras cerâmicas com um composto ligante de nanotecnologia, especialmente desenvolvido para propiciar um material de elevado poder isolante aliado a uma elevada resistência mecânica, destinada a conduzir o ar quente para o interior do trocador de calor formado por aletas, eliminando por completo a utilização de serpentinas, reduzindo o peso, custo e dimensões do equipamento.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Existem várias maneiras de se produzir água quente para uso em residências, a melhor utiliza aquecedores de passagem a gás. Este sistema proporciona maior conforto, economia e maior fornecimento de água quente, em diversos pontos de utilização.

[003] O Aquecedor de Passagem a gás, é um equipamento destinado ao aquecimento de água para os mais diversos fins, principalmente para o banho. É um produto baseado na circulação contínua de água através do seu interior, assim que acionado, por isso é chamado “passagem”, por que não existe reservatório para acumular a água aquecida, que é fornecida instantaneamente quando acionado.

[004] Este acionamento é feito pela abertura dos registros ou misturadores de água, que faz com que o aparelho comece imediatamente a funcionar, automaticamente, gerando água quente para todos os ramais disponíveis da casa ou apartamento.

[005] Seu funcionamento é simples, embora incorpore muita tecnologia, podendo ser resumido conforme os itens abaixo descritos: - Pela passagem de água fria, no interior da válvula de água, pressiona-se um diafragma de borracha, que aciona válvula de gás. Simultaneamente é enviado um sinal para a Unidade de Comando Eletrônico (UCE) que dispara faíscas (centelhamento), produzindo a queima da Câmara de Combustão. - A água continua seu trajeto ao redor do Trocador de Calor serpentina e aletas, onde é aquecida no nível desejado e segue até a saída de água quente, onde será coletada pelo ramal (tubulação) e distribuída pelos pontos de uso existentes, durante este trajeto no interior do equipamento, sensores monitoram o fluxo da água e verificam se há chama (corta o gás na sua ausência), e não permitem o superaquecimento do equipamento (termostato), garantindo a segurança do funcionamento.

[006] A patente MU 7201434-2 trata de um aquecedor constituído do queimador principal (1) que aquece por meio de câmara de combustão (3), na combustão, o trocador de calor (4) tipo aleta, do queimador piloto (2), que auxilia a ignição do queimador principal (1) localizado ao lado do termopar (5) de detecção da falta de ignição de oxigênio instalado na região do furo da chama do queimador piloto (2) e gera força eletromotriz de calor de tensão suficiente para manutenção de abertura da válvula (V) pelo magneto (M) no funcionamento normal e do termopar (6) de detecção de temperatura do interior da câmara de combustão e gera força eletromotriz de calor de tensão de polaridade inversa ao termopar (5) de modo a temperatura na câmara de combustão atingir uma temperatura determinada que anula a força eletromotriz cessando a atração magnética que ocasiona o fechamento da válvula (V) quando o sistema apresentar a temperatura anormal.

[007] A patente PI 9300959-30 trata de um aquecedor que quando a passagem de água não é efetuada a válvula de gás (3) faz estancar a circulação de gás e também pelo interruptor ON - OFF (2) dá-se o fechamento da mesma com circuito elétrico em OFF. E quando se abre a torneira começa a circulação de água na qual o diafragma (5) se move formando a saliência que desloca o ponto A e A' do eixo de comando no qual está uma folga (7) em pequena movimentação, no instante, a abertura da válvula (3) não acontece, isto é, à pequena quantidade de água permanece interrompida a circulação de gás e o aquecedor de água a gás instantâneo não se efetua o aquecimento pela pequena passagem de água embora movimente o dispositivo, para se manter a segurança. Em seguida, aditando- se a quantidade de água aumenta-se a saliência do diafragma (5) e desloca-se o ponto A e antes de abertura da válvula (3) pelo eixo do comando movimenta-se o interruptor (2) ON-OFF acionando-se a bomba (4) aditando-se ainda mais a pressão sobre o diafragma (5) e com o deslocamento suficiente do ponto A possibilita-se a abertura da válvula (3).

[008] A patente PI 1104223-0 trata de aperfeiçoamentos introduzidos em aquecedores de água alimentados a gás natural, GLP ou qualquer outro tipo, onde é prevista a instalação de limitadores de fluxo de ar na capa frontal (2), os quais podem ser em forma de telas perfuradas (14), fixadas em aletas laterais de circulação, preferencialmente nas aletas inferiores (13), com o intuito de tornar esses aparelhos aptos para serem utilizados em quaisquer tipos de edificações, seja interna ou externamente, aumentando seu campo de aplicação, tornando esse tipo de aquecedor menos oneroso, possibilitando a aquisição por uma fatia maior de consumidores. As telas perfuradas (14) podem ser configuradas com orifícios de formatos diversos, porém com dimensões condizentes de modo a garantir uma circulação de ar mínima necessária para o perfeito funcionamento do aparelho de aquecimento de água a gás, sendo que a fixação das ditas telas perfuradas (14) dá-se através de parafuso, cola ou quaisquer outros sistemas de fixação aplicáveis.

[009] Atualmente a totalidade dos aquecedores a gás utilizam o sistema de serpentinas para aquecimento de fluidos, que são compostas por um sistema de tubos por onde os fluídos, que devem ser aquecidos, circulam. O processo de aquecimento acontece através de chamas e gases em alta temperatura que atingem as serpentinas pelo lado de fora.

[010] As serpentinas para aquecimento de fluidos podem ter vários formatos, desde helicoidais até circulares e podem ser fabricadas com matérias-primas diversas, como por exemplo, o cobre e o latão. Elas também são bastante versáteis, pois podem ser fabricadas de acordo com desenhos fornecidos ou projetadas, segundo a necessidade da indústria.

[011] Para garantir que a eficiência das serpentinas para aquecimento de fluidos seja longa, é necessário que elas passem por manutenção preventiva e também por limpezas periódicas. A falta de manutenção e o acúmulo de impurezas causam a redução do rendimento das serpentinas e também diminuem a vida útil.

[012] Durante a instalação e também utilização das serpentinas para aquecimento de fluidos, evite que choques mecânicos ocorram no equipamento para não causar danos e prejuízos ao funcionamento. É objetivo do presente pedido prover o mercado de um equipamento isento de serpentinas aumentado a eficiência térmica, assim o inventor desenvolveu a “APERFEIÇOAMENTO EM AQUECEDOR DE ÁGUA A GÁS” compreendido por um aquecedor formando a partir de uma carenagem que acondiciona internamente na secção superior, um defletor de exaustão, abaixo do qual verifica-se um coletor seguido por um trocador de calor formado por aletas é dotado de duto de água fria e duto de água quente, seguido de um conjunto de queimadores e um MANIFOLD que centralmente detém uma válvula de gás ladeado por uma conexão de entrada de água fria e saída de água quente, caracterizado pelo aquecedor ser dotado de uma câmara de combustão hermeticamente vedadas e suas paredes protegidas por placas de micro fibras cerâmicas que retém o calor e conduz os gases da queima cuja a temperatura é elevada, em direção as aletas do trocador de calor, onde ocorre a transferência do calor para a água evitando a necessidade de envolver a câmara de combustão com o tubo “serpentina” para maximizar a transferência de calor para a água.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[013] Para que se possa obter uma perfeita compreensão do que fora desenvolvido são apensos desenhos ilustrativos aos quais far-se-ão referências numéricas em conjunto com uma descrição pormenorizada, onde a: A Figura 1 mostra uma vista dianteira do aquecedor aberto. A Figura 2 mostra uma vista em corte AA. A Figura 3 mostra uma vista em corte BB. A Figura 4 mostra uma vista em corte CC.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[014] Como ilustram as figuras e em seus pormenores o “APERFEIÇOAMENTO EM AQUECEDOR DE ÁGUA A GÁS” compreendido por um aquecedor (1) formando a partir de uma carenagem que acondiciona internamente na secção superior (2), um defletor de exaustão (3), abaixo do qual verifica-se um coletor (4) seguido por um trocador de calor (5) formado por aletas (6) é dotado de duto de água fria e duto de água quente, seguido de um conjunto de queimadores (7) e um MANIFOLD (8) que centralmente detém uma válvula de gás ladeado por uma conexão de entrada de água fria (9) e saída de água quente (10), caracterizado pelo aquecedor (1) ser dotado de uma câmara de combustão hermeticamente vedadas (11), cujas paredes (12) são compostas por placas de microfibras cerâmicas e disposta entre conjunto de queimadores (7) e o trocador de calor (5), formando um duto isolante (13) que conduz o calor diretamente para o interior das aletas (6) do trocador de calor (5).

[015] O aquecedor de água é acionado através do fluxo de água que flui pelo interior das tubulações do produto, fluxo medido por meio de um sensor de fluxo rotativo, gerando sinal e comunicando com a unidade eletrônica.

[016] Diante do descrito é dado a perceber que o APERFEIÇOAMENTO EM AQUECEDOR DE ÁGUA A GÁS” traz grandes vantagens, pois a câmara de mistura isolante, impede a fuga de calor devido as suas paredes isolantes confeccionadas de microfibras cerâmicas com um composto ligante de nanotecnologia, especialmente desenvolvido para propiciar um material de elevado poder isolante aliado a uma elevada resistência mecânica.

[017] Devemos salientar que a introdução da câmara de mistura isolante cria um duto condutor diretamente ligado ao trocador de calor (5), que tem como função transferir calor de um local de maior temperatura para um outro de menor temperatura, promovendo o aquecimento desse. Entende-se por duto, um condutor que tenha secção transversal: quadrada, oval, redonda, etc. Aliado a um conjunto de aletas que envolvem os tubos de água fria no final do duto obtêm-se um sensível aumento na troca de calor e do rendimento térmico dos trocadores de calor, já que há um aumento na área de transferência de calor.

[018] Outro ponto a destacar está relacionado a total eliminação das serpentinas, consequentemente gerando maior eficiente térmica, diminuição do peso e das dimensões do equipamento, diminuindo o tempo necessário para o aquecimento da água que circula no interior do trocador e finalmente diminuindo custos.

[019] Deve-se esclarecer que as paredes formadas por placas isolantes que exibem excelentes estabilidades químicas, resistindo ao ataque da maioria dos ácidos e agentes corrosivos.

[020] Exceções são os ácidos hidrofluorídricos, fosfóricos, hidroclorídricos, sulfúricos e também aos álcalis concentrados, as placas são também resistentes a atmosferas redutoras ou oxidantes. Se molhadas por água, vapor ou óleo, suas propriedades térmicas e físicas são restabelecidas após secagem; não contém água em sua constituição final e são livres de amianto e ligantes orgânicos.

[021] As placas garantem vantagens aos equipamentos tais como: - Estabilidade a altas temperaturas; - Ultra baixa condutividade térmica; - Baixo armazenamento de calor; - Baixo Peso; - Resistência a temperaturas até 1260 °C; - Resistente ao choque térmico; - Elevada reflexão ao calor; - Produto de fácil usinabilidade; - Boa absorção acústica; -Excelente resistência mecânica

[022] Por ser inovador e até então não compreendidas no estado da técnica que se enquadra perfeitamente dentro dos critérios que definem a patente de invenção. São as seguintes suas reivindicações.

Claims (1)

1. “APERFEIÇOAMENTO EM AQUECEDOR DE ÁGUA A GÁS” compreendido por um aquecedor (1) formando a partir de uma carenagem que acondiciona internamente na secção superior (2), um defletor de exaustão (3), abaixo do qual verifica-se um coletor (4) seguido por um trocador de calor (5) formado por aletas (6) é dotado de duto de água fria e duto de água quente, seguido de um conjunto de queimadores (7) e um MANIFOLD (8) que centralmente detém uma válvula de gás ladeado por uma conexão de entrada de água fria (9) e saída de água quente (10), caracterizado pelo aquecedor (1) ser dotado de uma câmara de combustão hermeticamente vedadas (11), cujas paredes (12) são compostas por placas de micro fibras cerâmicas e disposta entre conjunto de queimadores (7) e o trocador de calor (5), formando um duto isolante (13) que conduz o calor diretamente para o interior das aletas (6) do trocador de calor (5).

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