ES2874153B2 - Medio de fijación aislante para un ánodo de magnesio de un calentador de agua eléctrico - Google Patents

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Description

DESCRIPCIÓN
Medio de fijación aislante para un ánodo de magnesio de un calentador de agua eléctrico
El objeto de la presente invención es un conjunto calefactor para un calentador de agua eléctrico que comprende medios de fijación aislantes para un ánodo destinado a proporcionar protección contra la corrosión al tanque de metal de dicho calentador de agua eléctrico.
Más particularmente, la invención se encuadra en el campo de las calderas o calentadores eléctricos de agua de depósito para los que constituye un serio problema la corrosión a la que la superficie interna del tanque de almacenamiento está sometida. Para este propósito, desde hace mucho tiempo se conoce un dispositivo de protección catódica, representada por un ánodo de sacrificio pasivo, cuyo propósito es contrarrestar dicho proceso de corrosión causado por el intercambio de iones entre el agua y la aleación metálica del tanque.
El ánodo de sacrificio pasivo (en lo sucesivo abreviado como "ánodo”) normalmente está hecho de magnesio (o de una aleación de este) con un potencial electroquímico significativamente más bajo que el de las paredes del tanque de acero, que por consiguiente actúa como un cátodo.
Dicho ánodo generalmente encuentra apoyo en la misma brida del tanque que da soporte a otros elementos funcionales del calentador de agua. Los expertos en la materia conocen bien la estructura o disposición de dicho grupo de elementos, pero se describen a continuación las características del mismo con el fin de explicar la presente invención y su ámbito de aplicación.
Los siguientes componentes están ensamblados y fijos a dicha brida (cuyo fin es cerrar la abertura practicada en el tanque del calentador de agua):
- El elemento calefactor, representado por una o más resistencias eléctricas, adecuadas para ser sumergidas en el agua que será calentada y almacenada,
- La vaina del termostato de termorregulación y/o de termo-protección, equipada con uno o más sensores de temperatura.
- El mencionado ánodo anticorrosión.
En adelante, en esta descripción, el término "conjunto calefactor” se referirá a la totalidad del conjunto de elementos enunciados arriba, adecuados para calentar y proteger.
En los modelos de mejor rendimiento entre los calentadores eléctricos de agua de depósito suelen proporcionarse elementos calefactores fabricados con un material metálico más noble y con mejores características de resistencia a la corrosión y mayor potencial electroquímico que los materiales de los elementos calefactores que comúnmente se usan para los calentadores de agua eléctricos.
En dicho caso, se observa el fenómeno no deseado de que las características funcionales del ánodo actúan a favor de dicho elemento calefactor, en lugar de respecto de las paredes del tanque metálico, dado el menor potencial electroquímico del tanque respecto del potencial de dicho elemento calefactor. En otras palabras, el flujo de electrones del ánodo migra hacia dicho elemento calefactor en lugar de ir a proteger las paredes de metal del tanque de almacenamiento.
El objeto de la presente invención es obviar dicho tipo de inconvenientes proporcionando un conjunto calefactor que tenga medios especiales para aislar el ánodo del elemento calefactor, de modo tal que las propiedades anticorrosivas de dicho ánodo estén dirigidas correctamente al tanque del calentador de agua de depósito.
Otro objetivo es indicar medios adecuados para fijar dicho ánodo al conjunto calefactor sin perjudicar la junta mecánica ni la junta hidráulica de los elementos soportados por dicho conjunto calefactor.
Estos y otros objetos, que aparecerán claramente a continuación, se consiguen con un conjunto calefactor de acuerdo con la reivindicación 1.
También podrán conseguirse otros objetos a través de las características adicionales indicadas en las reivindicaciones dependientes.
Otras características de la presente invención se destacarán mejor a partir de la siguiente descripción de una realización preferida, de acuerdo con las reivindicaciones de la patente e ilustradas puramente a título ejemplificativo y no limitante, en los cuadros con dibujo adjuntos, en los que:
- La Fig. 1 muestra una vista despiezada del conjunto calefactor de acuerdo con la invención;
- La Fig. 2.A ilustra el conjunto calefactor de la Fig. 1, de acuerdo con una vista en corte lateral;
- La Fig. 2.B es una ampliación de la Fig. 2.A, a fin de mostrar un detalle del conjunto calefactor de acuerdo con la invención;
- La Fig. 3.A ilustra el accesorio aislante del conjunto calefactor de acuerdo con la invención;
- La Fig. 3.B muestra un corte del accesorio aislante del conjunto calefactor de acuerdo con la invención.
Las características de una variante preferida del conjunto calefactor serán descriptas a continuación haciendo referencia a las figuras. Se destaca que las figuras antes mencionadas, si bien son esquemáticas, reproducen los elementos de la invención según proporciones entre sus dimensiones espaciales y orientaciones compatibles con una posible realización.
La Figura 1 muestra la totalidad del conjunto calefactor de acuerdo con la invención, descripta con sus componentes desarmados, para mayor claridad de la descripción.
Según la presente invención, dicho conjunto calefactor comprende:
- una brida FA, preferiblemente hecha de acero galvanizado, adecuada para actuar como elemento de cierre del orificio practicado en el tanque S y para soporte de todos los restantes componentes (en adelante, dicha brida FA será definida como una "brida de cierre FA"); - una brida FO, preferiblemente hecha de latón, ubicada por encima de dicha brida de cierre FA y aislada eléctricamente de la misma mediante una junta anular dieléctrica GD, también destinada a evitar cualquier fuga de agua hacia el exterior del tanque S (en adelante, dicha brida FO será definida como una “brida de soporte FO");
- al menos un elemento calefactor R representado por una resistencia eléctrica estándar, cuyos extremos inferiores están ubicados en los collares especiales C obtenidos de dicha brida de soporte FO;
- una vaina G del termostato, también unida a dicha brida de soporte FO mediante la fijación de un collar especial;
- un ánodo A, cuyo extremo inferior GA (en adelante denominado "vástago GA") es soportado por dicha brida de soporte FO mediante el accesorio aislante 1, objeto de la presente invención.
La referencia V indica un tornillo de unión adecuado para el armado de todo el conjunto calefactor, es decir, para fijar la brida de cierre FA de acero a la brida de soporte suprayacente FO, con la interposición de un casquillo aislante (que se indica con la referencia B) de material plástico para el aislamiento eléctrico recíproco entre dichas dos bridas FA, FO.
Como se indicó antes, la brida FO de soporte (en la que están montados el elemento calefactor R, la vaina del termostato G y el ánodo A) está hecha preferentemente de latón, un material que ha probado ser adecuado, gracias a sus características de maleabilidad y funcionalidad, para permitir fijar los extremos de dicho elemento calefactor R y vaina G a los collares C, mediante soldadura fuerte con deposición de una aleación de soldadura de estaño o mediante el uso de una resina adhesiva (por ejemplo, una resina epoxi mono componente para someterla a un paso de catalizador endurecedor según sea necesario).
Según la invención, el elemento calefactor R es preferentemente de titanio o sus aleaciones, mientras que el ánodo A está preferentemente hecho de magnesio o sus aleaciones. Como ya se mencionó, es necesario que dichos dos componentes estén eléctricamente aislados, ya que de otro modo dicho ánodo A actuaría como un dispositivo anticorrosión para el elemento calefactor R, en lugar de hacerlo para el tanque S del calentador de agua: el objeto se logra gracias al accesorio aislante 1, descripto en breve en más detalle, por medio del cual este ánodo A está dieléctricamente fijado en la brida de soporte FO.
En la Fig. 2.A y en la ampliación de la Fig. 2.B, se ilustra el conjunto calefactor antes descripto con sus elementos ya montados, incluyendo dicho accesorio aislante 1, que actúa como conector dieléctrico para el ánodo A respecto de la brida de soporte FO.
En las Figs. 3.A y 3.B solamente está representado el accesorio aislante 1, que comprende una parte externa 2 de material plástico y un inserto 3 de material metálico, parcialmente insertado en dicha parte externa 2.
Más específicamente, dicha parte externa 2 está preferiblemente hecha de sulfuro de polifenileno (PPS), por ejemplo, fortron®, un polímero de alto rendimiento térmico, capaz de soportar temperaturas en el orden de los 300 °C.
Mediante las tecnologías conocidas, tales como el co-moldeado, dicha parte externa 2 fabricada en material plástico incorpora parte del inserto metálico 3, preferentemente de latón.
Como se ilustra en las Figs. 3.A y 3.B, dicho accesorio aislante 1 por lo tanto comprende:
- una parte superior representada por el extremo superior 3.2 del inserto metálico 3 que se proyecta desde la parte plástica 2; dicha parte superior comprende una cavidad 3.1 que actúa como una base para la inserción del vástago GA del ánodo A;
- una parte media representada por dicha parte plástica externa 2, subdividida en una parte superior 2.1 (que incorpora parte del extremo superior del inserto metálico 3) que tiene forma de una tuerca hexagonal y en una parte inferior roscada 2.2, que tiene un diámetro más pequeño que dicha parte superior 2.1 y que incorpora un primer tramo del vástago 3.3 de dicho inserto 3;
- una parte pedical representada por el extremo inferior 3.3 (en adelante "vástago 3.3") de dicho inserto metálico 3, que se proyecta desde la parte inferior roscada 2.2 de dicha parte plástica externa 2.
Se conforma una base circunferencial 2.OR entre la parte superior 2.1 y la parte inferior 2.2 de dicha parte plástica externa 2, para colocar una junta anular OR, por ejemplo, del tipo de un O-ring OR: dicho O-ring OR actúa como una junta hidráulica contra la brida de soporte FO a la que está atornillado el accesorio aislante 1.
El detalle de la Fig. 2.B es útil para clarificar la función dieléctrica del accesorio aislante 1.
Una vez que el vástago GA del ánodo A es colocado en la cavidad 3.1 de dicho accesorio aislante 1, este se atornilla a un orificio especial de la brida de soporte FO mediante la parte inferior roscada 2.2. de su parte externa plástica 2, actuando en la parte superior 2.1 que tiene forma de tuerca hexagonal.
El ánodo A está por lo tanto completamente eléctricamente aislado de dicha brida de soporte FO (y, por consiguiente, del elemento calefactor R fijo a dicha brida FO), dado que el contacto del accesorio aislante 1 con dicha brida de soporte FO se produce solamente a través de la parte inferior roscada 2.2 de la parte plástica externa 2 de la misma.
Dicho ánodo A, por otra parte, está eléctricamente en contacto con la brida de cierre FA subyacente (y, por lo tanto, con el tanque S al que dicha FA está atornillado y respecto del cual dicho ánodo A tiene la tarea de ejercer sus propiedades anticorrosión) a través del vástago 3.3 del inserto metálico 3, que se extiende hacia arriba hasta dicha brida de cierre FA y a la que está fija y colocada en contacto mediante una tuerca metálica V2 y la arandela V1, respectivamente.
Como se describió antes, el aislamiento eléctrico entre las dos bridas FA, FO está asegurado tanto por la junta anular dieléctrica GD como por el casquillo aislante B de material plástico, interpuesta al tornillo de unión V de todo el conjunto calefactor.
De la descripción anterior, resultan claras las ventajas que pueden lograrse con el conjunto calefactor de acuerdo con la invención, la principal de las cuales se refiere a la posibilidad de asegurar que el ánodo A cumpla con su función de protección anticorrosión del tanque S y no respecto del elemento calefactor R, ya que está eléctricamente aislado respecto de la brida de soporte FO y, por consiguiente, respecto de dicho elemento calefactor R.
Queda claro que las diversas variantes del conjunto calefactor y del accesorio aislante 1 antes descripto resultan posibles para la persona versada en la materia, sin desviarse de los alcances de la novedad de la idea inventiva, como también queda claro que, en una realización práctica de la invención, los varios componentes descriptos antes pueden ser reemplazados por otros técnicamente equivalentes.
Por ejemplo, en las figuras y en la descripción, se muestra una variante del accesorio aislante 1 en la que la parte superior 2.1 de la parte plástica externa 2 está fabricada en forma de una tuerca hexagonal, con el fin de facilitar el atornillado con herramientas estándar a la brida de soporte FO mediante la sección inferior roscada 2.2: sin embargo, también es posible que dicha parte superior 2.1 tenga una forma diferente, y que la parte inferior 2.2. no tenga rosca, pudiendo ser fijada a dicha brida de soporte FO mediante métodos y medios diferentes.
De la misma manera, en una realización preferida de la invención, el elemento calefactor R está hecho de titanio (o una aleación de este) mientras que el ánodo A está hecho de magnesio (o una aleación de este): sin embargo, puede disponerse el uso de diferentes materiales metálicos, con características químicas que producen fenómenos electroquímicos similares a los que se consigue con el titanio y el magnesio.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Conjunto calefactor de un calentador de agua eléctrico que comprende al menos:
- una brida de cierre metálico (FA) para un tanque (S) de dicho calentador de agua eléctrico,
- una brida metálica de soporte (FO), ubicada encima de dicha brida de cierre (FA) y aislada eléctricamente de la misma,
- al menos un elemento calefactor (R) fijo a dicha brida de soporte (FO),
- un ánodo de sacrificio (A) para proteger contra la corrosión de las paredes de metal de dicho tanque (S),
caracterizado porque,
comprende un accesorio aislante (1) adaptado para la fijación dieléctrica de dicho ánodo (A) a dicha brida de soporte (FO), dicho accesorio aislante (1) comprende una parte externa (2) de material plástico dentro de la cual está parcialmente incorporado un inserto (3) de material metálico,
dicha parte externa (2) de material plástico es la única parte que está en contacto con dicha brida de soporte (FO),
dicho inserto (3) de material metálico es la única parte que está en contacto con dicho ánodo (A) y dicha brida de cierre (FA),
dicho accesorio aislante (1) comprende:
- una parte superior que consiste en el extremo superior (3.2) de dicho inserto (3) de material metálico, que se proyecta desde dicha parte externa (2) de material plástico y que comprende una cavidad (3.1) para la inserción del vástago (GA) de dicho ánodo (A), - una parte media que consiste en dicha parte externa (2) de material plástico, que comprende una parte superior (2.1) que incorpora parte del extremo superior de dicho inserto (3) de material metálico y una parte inferior (2.2), de menor diámetro que dicha parte superior (2.1), que incorpora un primer tramo del vástago (3.3) de dicho inserto (3) de material metálico,
- una parte pedical que consiste en el vástago (3.3) de dicho inserto (3) de material metálico, que se proyecta desde dicha parte inferior (2.2) de la parte externa (2) de material plástico,
- una base circunferencial (2.OR) para una junta anular (OR), que se obtiene entre dichas partes superior (2.1) e inferior (2.2) de dicha parte externa (2) de material plástico.
2. Conjunto calefactor de acuerdo con la reivindicación anterior,
caracterizado porque,
dichas bridas de cierre (FA) y de soporte (FO) están recíproca y eléctricamente aisladas por una junta dieléctrica (GD) y un casquillo aislante (B) de material plástico interpuesto a un tornillo de unión (V) dispuesto entre dichas bridas de cierre (FA) y de soporte (FO).
3. Conjunto calefactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque,
dicho ánodo (A) está hecho de magnesio o sus aleaciones, mientras que dicho elemento calefactor R está hecho de titanio o sus aleaciones.
4. Conjunto calefactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque,
dicha brida de soporte (FO) está hecha de latón, mientras dicha brida de cierre (FA) está hecha de acero galvanizado.
5. Conjunto calefactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque,
además, comprende una vaina (G) para un termostato, que está fija a dicha brida de soporte (FO).
6. Conjunto calefactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque,
dicho vástago (3.3) de dicho inserto (3) de material metálico está fijo a la brida de cierre (FA) con una tuerca (V2) y en contacto con esta mediante una arandela mecánica (V1), que asegura el contacto mecánico entre dicho ánodo (A) y dicha brida de cierre (FA).
7. Conjunto calefactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque,
dicha parte superior (2.1) de dicha parte externa (2) de material plástico de dicho accesorio aislante (1) tiene forma de una tuerca hexagonal.
8. Conjunto calefactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque,
dicha parte inferior (2.2) de dicha parte externa (2) de material plástico de dicho accesorio aislante (1) es roscada para atornillarse a un orificio de la brida de soporte (FO).
9. Conjunto calefactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque,
dicho accesorio aislante (1) se obtiene mediante co-moldeado de dicha parte externa (2) de material plástico a dicho inserto (3) de material metálico.
10. Conjunto calefactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque,
dicha parte externa (2) de material plástico de dicho accesorio aislante (1) está hecha de sulfuro de polifenileno PPS, por ejemplo, fortron ®.
11. Conjunto calefactor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque,
dicho inserto (3) de material metálico de dicho accesorio aislante (1) está hecho de latón.
12. Calentador de agua eléctrico, caracterizado porque comprende el conjunto calefactor de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11.
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