BR102017026230A2 - Controlador de vazão - Google Patents

Abstract

a presente invenção trata de um controlador de vazão constituído de um corpo único (10) dotado de um canal interno (11) para passagem de um fluxo de fluido, o canal interno (11) compreendendo uma saída de fluido (13), o corpo único (10) sendo dotado de ao menos uma seção de entrada de fluido (12) disposta em ao menos uma porção de sua extensão longitudinal para passagem de fluido de uma região externa (20) do corpo único (10) para o canal interno (11), o tamanho da seção de entrada de fluido (12) sendo alterado em função da intensidade de aplicação de uma pressão de fluido sobre o corpo único (10), o corpo único (10) sendo dotado de ao menos uma abertura permanente (14, 15) que conecta a região externa (20) do corpo único (10) ao canal interno (11), permitindo assim um controlador em peça única que traz facilidade e economia à sua fabricação e instalação, permite seu uso em baixas pressões sem quedas bruscas de vazão, gera baixa perda de carga em baixa pressão no circuito hidráulico, e permite sua instalação em equipamentos hidráulicos durante a montagem, poupando o usuário da necessidade de realizar a instalação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “CONTROLADOR DE VAZÃO”.

[001] A presente invenção refere-se a um controlador de vazão, particularmente aplicável a torneiras, chuveiros e demais aparelhos hidráulicos, o qual permite o controle da vazão do fluxo de fluido que passa pelo aparelho através de uma peça única, evita a interrupção completa do fluxo durante o controle, evita diminuição brusca do fluxo em aparelhos hidráulicos instalados em baixa pressão, não gera perdas de carga substanciais em baixa pressão ao circuito hidráulico do aparelho ao qual é instalado, permite fácil padronização das linhas de montagem e maior segurança ao usuário do equipamento.

Descrição do Estado da Técnica [002] Controladores de vazão são dispositivos normalmente encontrados em torneiras, chuveiros, duchas, aquecedores e outros equipamentos hidráulicos (elétricos ou não) cujo principal objetivo é controlar a vazão desses equipamentos quando submetidos a baixas ou altas pressões em relação a uma pressão ideal de trabalho do correspondente equipamento.

[003] Dos controladores disponíveis atualmente, os mais conhecidos são os redutores de pressão com um furo central para aplicação no “nipple” do chuveiro ou torneira quando esses aparelhos são instalados acima de uma determinada pressão ideal informada pelo fabricante.

[004] Existem também outros tipos de dispositivos para uso em aparelhos com o mesmo objetivo. Pode-se citar, como exemplo, o documento de patente MU8601454-4, que se refere a um regulador automático de vazão hidráulica, constituído por uma bucha a ser instalada na tubulação de entrada de água de aparelhos elétricos. O objeto de MU8601454-4 compreende, basicamente, duas peças principais, sendo a primeira um corpo em tronco de cilindro oco com uma base rígida que define uma face provida de furos, uma haste central e pequenos ressaltos periféricos; e a segunda é uma tampa flexível em forma de disco circular, o qual é flexionado conforme o aumento de pressão aplicada pelo fluxo de água, diminuindo a área de passagem (e, consequentemente, a vazão) de acordo com o aumento da pressão. [005] Outra solução pode ser encontrada no documento BR202015005506-0, o qual trata de uma válvula controladora de vazão automática constituída de sete peças, as quais são denominadas corpo adaptador, êmbolo, cilindro, mola, arejador, trava e anel de vedação, projetada para ser instalada no bocal da torneira de rosca interna ou externa, sendo adaptável também no fluxo de entrada da torneira.

[006] Embora estes dispositivos do estado da técnica atendam ao objetivo de controle de vazão do fluxo de água nos equipamentos em que são instalados, todos eles são constituídos de duas ou mais peças, o que certamente onera a sua fabricação e a montagem.

[007] Outro inconveniente encontrado nas soluções conhecidas do estado da técnica é o fato de a área disponível de passagem de fluido ser muito pequena em baixas pressões, fato este que faz com que a vazão também seja substancialmente diminuída em aparelhos hidráulicos que tenham tal componente instalado para uso em baixas pressões. Este problema, inclusive, leva aos fabricantes de aparelhos hidráulicos recomendar aos usuários instalar os controladores de vazão em pressões acima daquelas ideais para uso, para não gerar perdas de cargas desnecessárias, o que compromete a vazão final do aparelho.

[008] Outro inconveniente reside no fato de que a inserção destes controladores em aparelhos hidráulicos inevitavelmente gera perdas de cargas substanciais em baixa pressão ao circuito hidráulico de tal aparelho, considerando a quantidade de peças que os compõem e o seu conceito de funcionamento.

[009] Outra complicação existente é a difícil padronização por parte do fabricante sobre colocar ou não o regulador de vazão na fase de montagem. Certamente, a sua colocação seria útil para consumidores que possuem alta pressão, mas seria um complicador para consumidores que possuem baixa pressão, considerando que, conforme esclarecido acima, a vazão de fluido é substancialmente diminuída pelo uso destes controladores mesmo em baixas pressões hidráulicas. Em contraste, a não colocação do dispositivo comprometeria o aparelho para consumidores que possuem alta pressão em seu circuito hidráulico, e seria ótima para consumidores que possuem baixa pressão.

[0010] Outro fato indesejável existente nos controladores do estado da técnica é que a instalação desses dispositivos reguladores de pressão fica por conta do consumidor, onde a instalação se dá em função da pressão hidráulica da rede, e muitas vezes o consumidor não tem o conhecimento ou a técnica necessária para realizar tal instalação, podendo comprometer a vida útil do aparelho e a segurança do mesmo pela instalação ou pelo uso incorreto do controlador.

Objetivos da Invenção [0011] Conhecidos os problemas do estado da técnica, um primeiro objetivo da presente invenção é apresentar um controlador de vazão constituído em uma peça ou corpo único, permitindo facilitar e tornar mais econômica a fabricação e a instalação do mesmo.

[0012] Um segundo objetivo da presente invenção é apresentar um controlador de vazão cuja área disponível para passagem de fluido através do mesmo não diminua substancialmente quando da sua instalação em pressões hidráulicas relativamente baixas, evitando a diminuição brusca da vazão hidráulica nestas situações.

[0013] Um terceiro objetivo da presente invenção é apresentar um controlador de vazão que não gere perdas de carga hidráulica substanciais em baixa pressão em sua aplicação.

[0014] Um quarto objetivo da presente invenção é apresentar um controlador de vazão cuja construção seja facilmente padronizável para fabricação em linhas de montagem, permitindo que os aparelhos que utilizam o referido controlador sejam fornecidos ao usuário já com o mesmo instalado, poupando o usuário do referido aparelho da necessidade de instalação do controlador de vazão e evitando problemas de segurança em sua instalação e uso.

Breve Descrição da Invenção [0015] Os objetivos da presente invenção são alcançados através de um controlador de vazão constituído de um corpo único dotado de um canal interno para passagem de um fluxo de fluido, o canal interno compreendendo uma saída de fluido, o corpo único sendo dotado de ao menos uma seção de entrada de fluido disposta em ao menos uma porção de sua extensão longitudinal para passagem de fluido de uma região externa do corpo único para o canal interno, o tamanho da seção de entrada de fluido sendo alterado em função da intensidade de aplicação de uma pressão de fluido sobre o corpo único, o corpo único sendo dotado de ao menos uma abertura permanente que conecta a região externa do corpo único ao canal interno.

[0016] Particularmente, o corpo único é constituído de uma base a partir da qual se projeta uma mola, a base e a mola sendo dotadas de regiões internas ocas que configuram o canal interno. Ainda, a mola é constituída de espirais espaçadas entre si, o espaçamento entre as espirais configurando a seção de entrada de fluido.

[0017] Ainda particularmente, a abertura permanente é disposta em uma região superior da base, e uma abertura permanente adicional pode ser disposta em uma região superior da mola. A saída de fluido é disposta em uma região inferior da base, e a mola é cônica.

Descrição Resumida dos Desenhos [0018] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram: [0019] Figura 1 - é uma vista em perspectiva do controlador de vazão da presente invenção em sua configuração preferencial;

[0020] Figura 2 - é uma vista superior do controlador de vazão da presente invenção em sua configuração preferencial;

[0021] Figura 3 - é uma vista lateral em corte do controlador de vazão da presente invenção em sua configuração preferencial;

[0022] Figura 4 - é um detalhe de uma vista lateral em corte do controlador de vazão da presente invenção em uma configuração alternativa ilustrando uma abertura permanente adicional;

[0023] Figura 5 - é uma vista lateral de um aparelho hidráulico (chuveiro) com um detalhe em corte ilustrando a instalação do controlador de vazão da presente invenção; e [0024] Figura 6 - é um detalhe da figura 5 com foco na região de instalação do controlador de vazão da presente invenção.

Descrição Detalhada das Figuras [0025] As figuras 1 e 2 ilustram o aspecto externo controlador de vazão da presente invenção em sua configuração preferencial. Um melhor entendimento da construção interna do controlador pode ser obtido a partir das figuras 3 e 4, e um exemplo de aplicação do mesmo em um aparelho hidráulico (especificamente, um chuveiro) pode ser visto nas figuras 5 e 6.

[0026] Conforme melhor visto a partir da figura 3, o controlador de vazão da presente invenção compreende um corpo único 10. Para melhor entendimento da invenção, o termo “corpo único” deve ser entendido como um corpo fabricado a partir de uma única peça bruta, não sendo necessários processos de montagem ou associação de múltiplas partes para se chegar à construção final do dito corpo único. O corpo único 10 pode ser fabricado a partir de um polímero que apre sente alta maleabilidade, e a partir de um processo de injeção.

[0027] Referido corpo único 10 é dotado de um canal interno 11 para passagem de fluxo de fluido. Tal canal interno 11 é formado por uma região oca central do corpo único 10 e se estende longitudinalmente pelo mesmo. O canal interno 11 trespassa uma das extremidades longitudinais do corpo único 10, de forma a configurar uma saída de fluido 13.

[0028] O corpo único 10 compreende ainda ao menos uma seção de entrada de fluido 12 disposta em ao menos uma porção de sua extensão longitudinal. A seção de entrada 12 conecta uma região externa 20 do corpo único 10 ao canal interno 11, efetivamente permitindo a passagem do fluxo de fluido por dentre o controlador de vazão e posterior saída do fluxo pela abertura de saída 13.

[0029] Para melhor entendimento da presente invenção, o termo “região externa 20 do corpo único 10” deve ser entendido como uma região pela qual o fluxo de fluido passa antes de entrar em contato com o corpo único 10 do referido controlador de vazão. Como exemplo, pode-se citar as partes das tubulações de alimentação do equipamento hidráulico dispostas antes do controlador de vazão. Um exemplo de região externa 20 pode ser claramente visto na figura 6.

[0030] Em uma construção possível, o corpo único 10 pode compreender múltiplas seções de entrada 12, ou ainda uma ou mais seções de entrada 12 que se estendem de forma não linear pela extensão longitudinal do corpo único 10.

[0031] Para permitir o controle da vazão de fluido que passa pelo controlador de vazão da presente invenção, o tamanho da seção ou seções de entrada 12 se altera em função da intensidade da pressão de fluido sobre o corpo único 10. Por outras palavras, o tamanho ou a área total de passagem de fluido da seção ou das seções de entrada 12 é função da pressão de fluido exercida sobre o corpo único 10. Pre ferencialmente, uma pressão elevada atuando sobre o corpo único 10 resulta em uma redução do tamanho da seção de entrada 12.

[0032] Neste sentido, para que a intensidade da pressão de fluido atuante sobre o corpo único 10 e o tamanho da seção de entrada 12 estejam relacionados, o corpo único 10 deve estar construtivamente ligado às seções de entrada 12. Em uma construção possível da presente invenção, o corpo único 10 pode ter uma porção de sua extensão longitudinal sendo formada por material flexível que se comprime substancialmente mediante a atuação de uma pressão longitudinal no mesmo, ou ainda possuir uma construção que permita tal compressão em tal situação. Neste caso, as seções de entrada 12 podem ser dispostas nesta porção longitudinal do corpo único 10 a ser comprimida, e consequentemente teriam seu tamanho reduzido mediante esta compressão, limitando a passagem do fluxo de fluido.

[0033] De acordo com a configuração preferencial da presente invenção, a redução do tamanho da seção de entrada 12 é obtida através de uma construção em forma de mola de uma porção da extensão longitudinal do corpo único 10.

[0034] Mais especificamente, o corpo único 10 compreende, preferencialmente e conforme visto nas figuras 1 a 3, uma base 100. Tal base 100 é oca e compreende a saída de fluido 13 em sua região inferior. Adicionalmente, a partir da base 100 e perpendicularmente a ela se projeta uma mola 110, também oca e compreendendo uma multiplicidade de espirais 111 espaçadas entre si. As partes ocas da base 100 e da mola 110 formam o canal interno 11 do corpo único 10, e os espaços entre as espirais 111 da mola 110 formam as seções de entrada de fluido 12. No caso desta configuração preferencial, a deformação da mola 110 é projetada de forma que a deformação máxima da mesma se dá quando é alcançada a pressão hidráulica máxima suportada pelo aparelho hidráulico ao qual o controlador de vazão da presente inven- ção é instalado.

[0035] Assim, uma porção da extensão do corpo único 10, mais especificamente a porção da mola 110 projetada a partir da base 100, se comprime mediante atuação de uma pressão longitudinal do fluido sobre o corpo único 10 em um sentido mola-base. A partir desta compressão, as espirais 111 da mola se aproximam e reduzem o espaçamento entre si, consequentemente reduzindo o tamanho da seção de entrada de fluido 12 e diminuindo a vazão de fluido que passa pelo controlador de vazão. Particularmente, a mola 110 compreende uma porção superior 112 substancialmente esférica para auxiliar na captação da pressão do fluido e evitar turbulência na passagem do fluxo pelo corpo único 10.

[0036] Cumpre notar que, para o correto funcionamento da presente invenção em sua configuração preferencial, o controlador de vazão acima descrito deve ser instalado com o fluxo de fluido percorrendo o corpo único 10 em um sentido mola-base, para que a pressão do fluido atue corretamente na compressão da mola 110.

[0037] Dito isso, o funcionamento do controlador de vazão em sua configuração preferencial acima descrita se inicia com o fluxo de fluido de um aparelho hidráulico inicialmente se alocando na região externa 20 do corpo único 10 e se dirigindo à seção de entrada de fluido 12 (neste caso, aos espaçamentos das espirais 111 da mola 110). A pressão do fluxo de fluido age sobre o corpo único 10, particularmente na região superior 112 da mola 110, e comprime a mola 110 caso a pressão do fluido exceda a pressão ideal de funcionamento do equipamento hidráulico, regulando o tamanho da seção de entrada 12. O fluxo de fluido passa então pela entrada 12 e se dirige ao canal interno 11, posteriormente passando pela saída de fluido 13 e prosseguindo ao interior do equipamento hidráulico.

[0038] Adicionalmente, o corpo único 10 do controlador de vazão da presente invenção compreende ao menos uma abertura permanente 14, 15. Esta abertura permanente 14, 15 é dotada de uma seção de passagem de fluido substancialmente menor do que a seção de entrada de fluido 12, e não tem seu tamanho alterado mediante a atuação de pressão de fluido sobre o corpo único 10.

[0039] Referida abertura permanente 14, 15 tem por objetivo evitar que a vazão de fluido que chega ao equipamento hidráulico nunca seja completamente interrompida, visto que o tamanho de sua seção de passagem não é função da pressão atuante do fluido sobre o corpo único 10. Desta forma, um fluxo de fluido cuja pressão seja extremamente elevada e que cause o completo fechamento da seção de entrada de fluido 12 ainda será capaz de atravessar o corpo único 10 pela abertura permanente 14, 15, evitando assim complicações provenientes da falta de vazão de fluido no interior do equipamento hidráulico.

[0040] Na configuração preferencial mostrada nas figuras 1 a 3, a abertura permanente 14, 15 é disposta na região superior da base 100 e acompanha o perfil das espirais da mola 110. Em uma construção possível, o corpo único 10 pode compreender mais de uma abertura permanente, sendo que a figura 4 mostra uma construção particular com a mola 110 compreendendo, em sua região superior 112, uma abertura permanente 15 adicional à abertura permanente 14 da base 100. Esta construção possível com aberturas permanentes adicionais é desejável em situações onde deseje-se aumentar a vazão de fluido em altas pressões hidráulicas.

[0041] Adicionalmente à construção preferencial descrita acima, em uma construção particular da presente invenção, a mola 110 possui um perfil cônico, conforme visto nas figuras 1 a 3. Deste modo, o corpo único 10 possui rigidez variável ao longo de seu comprimento e se deforma de forma constante em todo o gradiente de pressões de operação, possuindo assim uma curva de vazão x pressão mais estável.

[0042] Ainda, em uma construção possível, o perfil da mola pode ter espessura variável, possuindo uma espessura maior próxima à base e que diminui conforme se aproxima da região superior da mola ou vice-versa, dependendo da aplicação desejada.

[0043] Sendo assim, as vantagens obtidas pelo controlador de vazão da presente invenção são diversas. Primeiramente, o controlador da presente invenção possui uma construção integral em peça única, promovendo economia e rapidez na fabricação e na montagem do mesmo a um aparelho hidráulico qualquer.

[0044] Ademais, por compreender suas seções de entrada integrais ao corpo único, e também compreender aberturas permanentes que permitem a passagem constante de fluxo de fluido, o controlador da presente invenção não força uma redução substancial da vazão de fluido em situações de baixa pressão da linha hidráulica, evitando assim a diminuição brusca de vazão nestas situações.

[0045] Adicionalmente, a perda de carga gerada pelo controlador de vazão da presente invenção em baixa pressão é menor em relação àquelas propostas pelo estado da técnica, pois não exige a passagem de fluido por dentre múltiplas peças.

[0046] Ainda, pela simplicidade de fabricação e pela capacidade de evitar a diminuição brusca de vazão em situações de baixa pressão, o controlador da presente invenção pode ser instalado nos equipamentos hidráulicos durante a montagem destes últimos sem qualquer efeito negativo, poupando o usuário da responsabilidade de instalação deste controlador posteriormente à aquisição do equipamento hidráulico, e evitando problemas de segurança e mal-uso do produto.

[0047] Para melhor detalhar a aplicação da presente invenção, as figuras 5 e 6 mostram o controlador de vazão da presente invenção instalado em um equipamento hidráulico (chuveiro 200). Visualiza-se que o corpo único 10 do controlador é instalado na entrada de alimen tação do equipamento hidráulico, sendo o sentido do fluxo de fluido F representado por uma seta. A figura 6 mostra um detalhe da figura 5, e permite visualizar a base 100, a mola 110 e a região externa 20 do corpo único 10.

[0048] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1. Controlador de vazão caracterizado pelo fato de que é constituído de um corpo único (10) dotado de um canal interno (11) para passagem de um fluxo de fluido, o canal interno (11) compreendendo uma saída de fluido (13), o corpo único (10) sendo dotado de ao menos uma seção de entrada de fluido (12) disposta em ao menos uma porção de sua extensão longitudinal para passagem de fluido de uma região externa (20) do corpo único (10) para o canal interno (11), o tamanho da seção de entrada de fluido (12) sendo alterado em função da intensidade de aplicação de uma pressão de fluido sobre o corpo único (10), o corpo único (10) sendo dotado de ao menos uma abertura permanente (14, 15) que conecta a região externa (20) do corpo único (10) ao canal interno (11).

2. Controlador de vazão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo único (10) é constituído de uma base (100) a partir da qual se projeta uma mola (110), a base (100) e a mola (110) sendo dotadas de regiões internas ocas que configuram o canal interno (11).

3. Controlador de vazão, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a mola (110) é constituída de espirais (111) espaçadas entre si, o espaçamento entre as espirais (111) configurando a seção de entrada de fluido (12).

4. Controlador de vazão, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a abertura permanente (14) é disposta em uma região superior da base (100).

5. Controlador de vazão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a abertura permanente (15) é disposta em uma região superior da mola (110).

6. Controlador de vazão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a saída de fluido (13) é disposta em uma região inferior da base (100).

7. Controlador de vazão, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a mola (110) é cônica e compreende uma rigidez variável ao longo de sua extensão longitudinal.

8. Controlador de vazão, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a mola (110) possui perfil variável ao longo de sua extensão longitudinal.