ITMO20000009A1 - BOILER IN COMPOSITE MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Description
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: CALDAIA IN MATERIALE COMPOSITO. attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION entitled: BOILER IN COMPOSITE MATERIAL.
RIASSUNTO SUMMARY
Il trovato si inserisce nel campo delle caldaie in materiale composito a matrice polimerica. Detta caldaia è costituita da due strati che sono costituiti, in successione procedendo dall’ interno verso l’esterno, da un primo strato (4) di materiale a matrice termoplastica o elastomerica e da un secondo strato (5) composto da una pluralità di filamenti o nastri di materiale sintetico rivestiti con resine agglomeranti per reticolazione o fusione. Il detto primo strato è realizzato in un corpo unico ed è atto al diretto contatto con l’acqua, ed il citato secondo strato è anch’esso realizzato in corpo unico ed è atto alla resistenza strutturale delta citata caldaia. The invention is part of the field of boilers in composite material with a polymeric matrix. Said boiler consists of two layers which are made up, in succession, proceeding from the inside towards the outside, by a first layer (4) of material with a thermoplastic or elastomeric matrix and by a second layer (5) composed of a plurality of filaments or strips of synthetic material coated with agglomerating resins by cross-linking or fusion. The said first layer is made in a single body and is suitable for direct contact with water, and the aforementioned second layer is also made in a single body and is suitable for the structural resistance of the aforementioned boiler.
DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION
Forma oggetto del presente trovato una caldaia realizzata in materiale composito a matrice polimerica, in particolare per scalda acqua. The present invention relates to a boiler made of composite material with a polymeric matrix, in particular for water heaters.
Da molto tempo è andato aumentando l’interesse della richiedente verso le materie sintetiche polimeriche quali materie adatte a realizzare componenti per il contenimento dell’acqua sanitaria riscaldata sia tramite gas che energia elettrica; tale interesse trova la sua ragione d’essere in una serie di vantaggi che tali materiali presentano nei confronti dei materiali metallici finora utilizzati. For a long time, the applicant's interest in synthetic polymeric materials has been increasing as materials suitable for making components for containing domestic hot water heated by both gas and electricity; this interest finds its raison d'etre in a series of advantages that these materials have compared to the metal materials used so far.
Un primo inconveniente presentato dalle caldaie metalliche tradizionalmente usate negli scalda acqua è costituito dal fenomeno della corrosione elettrolitica delle pareti interne delle dette caldaie; per contrastare la citata corrosione si impone l’adozione di sistemi di protezione, quali opportuni rivestimenti interni oppure particolari anodi sacrificali o a correnti impresse. A first drawback presented by the metal boilers traditionally used in water heaters is constituted by the phenomenon of electrolytic corrosion of the internal walls of said boilers; to counteract the aforementioned corrosion, the adoption of protection systems is required, such as appropriate internal coatings or particular sacrificial anodes or impressed currents.
Un altro inconveniente presentato dalle caldaie metalliche tradizionali è costituito dal negativo impatto ambientale, nella fase di produzione, esercitato dall’ utilizzo delle sostanze chimiche utilizzate nella preparazione delle superfici metalliche. Another drawback presented by traditional metal boilers is the negative environmental impact, in the production phase, exerted by the use of chemicals used in the preparation of metal surfaces.
Ulteriore inconveniente è costituito dalla ridotta vita di esercizio delle caldaie tradizionalmente metalliche. A further drawback is the reduced service life of traditionally metal boilers.
Le soluzioni fino ad ora prospettate per la realizzazione di caldaie per scalda acqua in materiali sintetici si sono particolarmente soffermate sulla scelta di materiali dotati di particolari caratteristiche meccaniche e sulla scelta di particolari forme di irrobustimento strutturale. The solutions envisaged so far for the construction of boilers for water heaters in synthetic materials have particularly focused on the choice of materials with particular mechanical characteristics and on the choice of particular forms of structural strengthening.
La domanda intemazionale PCT/IT97/00186, ad esempio, presenta una ricerca su materiali di tipo polimerico modificati in lega con altri polimeri tecnici, tali materiali denotando di possedere interessanti caratteristiche di resistenze a sollecitazioni meccaniche anche grazie all’aggiunta di agenti rinforzanti. The international application PCT / IT97 / 00186, for example, presents a research on polymer-type materials modified in alloy with other technical polymers, these materials showing that they possess interesting characteristics of resistance to mechanical stress also thanks to the addition of reinforcing agents.
La domanda intemazionale PCT/EP98/07982, da parte sua, propone una soluzione al raggiungimento di considerevoli caratteristiche di resistenza meccanica di una caldaia per scalda acqua in materiale sintetico mediante costolature di rinforzo strutturale. The international application PCT / EP98 / 07982, for its part, proposes a solution to the achievement of considerable mechanical resistance characteristics of a boiler for water heaters in synthetic material by means of structural reinforcement ribs.
In entrambi i trovati segnalati ci si trova in presenza di caldaie realizzate mediante l’unione di due o più parti componenti reciprocamente collegate mediante saldatura od incollaggio; tali soluzioni, strutturalmente deboli, richiedono opportuni accorgimenti per garantire che le condizioni di funzionamento del manufatto non creino situazioni tendenzialmente pericolose per l’utente a causa della pressione sviluppantesi all’ interno delle caldaie, in condizioni particolari, durante il riscaldamento o lo stoccaggio dell’acqua contenuta nelle stesse. In both of the reported foundations, there are boilers made by joining two or more component parts mutually connected by welding or gluing; these solutions, structurally weak, require appropriate measures to ensure that the operating conditions of the product do not create potentially dangerous situations for the user due to the pressure developing inside the boilers, in particular conditions, during heating or storage of the water contained in them.
Un primo scopo del presente trovato è quello di permettere la realizzazione di una caldaia, in materiale sintetico polimerico, in corpo unico esente da soluzioni costruttive strutturalmente deboli. A first object of the present invention is to allow the realization of a boiler, in synthetic polymeric material, in a single body free from structurally weak constructive solutions.
Un secondo scopo della caldaia oggetto del presente trovato è quello di presentare un costo industriale simile a quello necessario per la realizzazione di una caldaia di identica capacità realizzata in materiali metallici. A second object of the boiler according to the present invention is to have an industrial cost similar to that necessary for the production of a boiler of identical capacity made of metallic materials.
Ulteriori scopi del presente trovato sono costituiti dalla riciclabilità dei materiali componenti e dalla durata della vita operativa garantita per almeno dieci anni. Further objects of the present invention are constituted by the recyclability of the component materials and by the guaranteed operating life for at least ten years.
Inoltre, si raggiunge lo scopo di esercitare un minor impatto ambientale in fase produttiva e di conseguire un consumo energetico, sia in fase di produzione che in fase di esercizio dello scalda acqua dotato della caldaia oggetto del presente trovato, estremamente ridotto rispetto alle soluzioni comunemente in commercio. Furthermore, the aim is achieved of exerting a lower environmental impact in the production phase and of achieving energy consumption, both in the production phase and in the operation phase of the water heater equipped with the boiler object of the present invention, extremely reduced compared to the solutions commonly used business.
La caldaia, in particolare per scalda acqua, dotata di un elemento riscaldante preferibilmente ma non esclusivamente elettrico, del tipo realizzato interamente in materiale composito a matrice polimerica, oggetto del presente trovato, è caratterizzata dal fatto che è costituita dai seguenti due strati posizionati in reciproca successione procedendo dalFintemo verso l’esterno della citata caldaia: The boiler, in particular for water heaters, equipped with a heating element preferably but not exclusively electric, of the type made entirely of composite material with a polymeric matrix, object of the present invention, is characterized by the fact that it consists of the following two layers positioned reciprocally succession proceeding from the inside towards the outside of the aforementioned boiler:
- un primo strato di materiale a matrice termoplastica o elastomerica detto strato essendo realizzato in corpo unico; detto strato possiede caratteristiche di idoneità al contatto sanitario con acqua; - a first layer of thermoplastic or elastomeric matrix material, said layer being made in a single body; said layer has characteristics of suitability for sanitary contact with water;
- un secondo strato composto da una pluralità di filamenti o nastri di materiale sintetico avvolta esternamente attorno al primo strato, detti filamenti o nastri essendo rivestiti con resine agglomeranti per reticolazione o fusione; detto secondo strato è realizzato in corpo unico ed è atto alla resistenza strutturale della caldaia; i detti primo e secondo strato essendo tra loro completamente separabili solo a seguito della distruzione della detta caldaia, tale distruzione essendo atta a consentire il riciclo della caldaia stessa alla fine della sua vita operativa. - a second layer composed of a plurality of filaments or tapes of synthetic material externally wound around the first layer, said filaments or tapes being coated with agglomerating resins by cross-linking or fusion; said second layer is made in a single body and is suitable for the structural resistance of the boiler; the said first and second layers being completely separable from each other only following the destruction of the said boiler, said destruction being able to allow the boiler to be recycled at the end of its operating life.
Questa ed altre caratteristiche risulteranno meglio evidenziate dalla descrizione seguente di una preferita forma di realizzazione illustrata, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, nelle unite tavole di disegno, in cui: This and other characteristics will be better highlighted by the following description of a preferred embodiment illustrated, purely by way of non-limiting example, in the accompanying drawing tables, in which:
- la figura 1 illustra una caldaia inserita in uno scalda acqua di tipo elettrico; - la figura 2 illustra, schematicamente e fuori scala, una sezione della caldaia. Con riferimento alla figura 1, con 1 è stato indicato uno scalda acqua al cui interno è posizionata una caldaia 2 Figure 1 illustrates a boiler inserted in an electric water heater; - figure 2 shows, schematically and out of scale, a section of the boiler. With reference to Figure 1, 1 indicates a water heater inside which a boiler 2 is positioned
All’interno della caldaia 2 è posizionato un elemento riscaldante 3 di tipo elettrico. An electric heating element 3 is positioned inside the boiler 2.
Nella figura 2, è stato evidenziato con 4 uno primo strato a diretto contatto con l’acqua calda o da riscaldare e con 5 un secondo strato, esterno al precedente. In figure 2, a first layer in direct contact with hot water or to be heated has been highlighted with 4 and with 5 a second layer, external to the previous one.
Il primo strato 4 è realizzato con materiale a matrice termoplastica costituito da resine poliolefiniche, omopolimeriche, copolimeriche, metalloceniche, o da resine a base PET, o da resine a base PPE/PPO oppure, anche, da miscele con altri polimeri compatibili o resi compatibili sia di tipo semi-cristallino che amorfo. The first layer 4 is made with a thermoplastic matrix material consisting of polyolefin, homopolymer, copolymer, metallocene resins, or PET-based resins, or PPE / PPO-based resins or, also, blends with other compatible or made compatible polymers both semi-crystalline and amorphous type.
Il primo strato 4 può essere anche realizzato con materiale a matrice elastomerica costituito da resine a base PB o PIB oppure, anche, da miscele con altri polimeri compatibili o resi compatibili sia di tipo semi-cristallino che amorfo The first layer 4 can also be made of an elastomeric matrix material consisting of PB or PIB-based resins or, also, of mixtures with other compatible polymers or made compatible, both of the semi-crystalline and amorphous type.
I due strati 4 e 5, entrambi in corpo unico, sono tra loro completamente separabili. The two layers 4 and 5, both in a single body, are completely separable from each other.
Uno strato 6 dello scalda acqua 1 contenente la caldaia 2 avvolge esternamente la detta caldaia ed è atto alla coibenza termica della stessa; lo strato 6 è svincolabile dalla superficie esterna del secondo strato 5. A layer 6 of the water heater 1 containing the boiler 2 externally wraps the said boiler and is suitable for thermal insulation of the same; the layer 6 can be released from the external surface of the second layer 5.
Un primo vantaggio offerto dalla caldaia oggetto del presente trovato è che il secondo strato, destinato a fornire la necessaria resistenza strutturale alla caldaia stessa, assicura , al minimo, un valore di scoppio a caldo non inferiore a 30 bar a 70° C ed un numero di cicli di fatica meccanica da 1 a 8 bar anche superiore ai 20.000 richiesti dalle normative di sicurezza specifiche. A first advantage offered by the boiler of the present invention is that the second layer, intended to provide the necessary structural resistance to the boiler itself, ensures, at a minimum, a hot burst value of not less than 30 bar at 70 ° C and a number of mechanical fatigue cycles from 1 to 8 bar even higher than the 20,000 required by specific safety regulations.
Un secondo vantaggio è costituito dal fatto che il costo industriale della caldaia oggetto del presente trovato è sostanzialmente identico a quello di una caldaia di medesima capacità tutta realizzata in materiale metallico. A second advantage is constituted by the fact that the industrial cost of the boiler object of the present invention is substantially identical to that of a boiler of the same capacity made entirely of metal.
Altro vantaggio è costituito dalla riciclabilità, per macinazione, dei singoli componenti, o dall’insieme, della caldaia oggetto del presente trovato. Another advantage is the recyclability, by grinding, of the individual components, or of the whole, of the boiler object of the present invention.
Altro vantaggio ancora è costituito dal minor impatto ambientale in fase produttiva ed un consumo energetico, sia in fase di produzione che in fase di esercizio del manufatto della citata caldaia, estremamente ridotti rispetto ai similari prodotti attualmente in commercio. Still another advantage is constituted by the lower environmental impact in the production phase and an energy consumption, both in the production phase and in the operating phase of the product of the aforementioned boiler, extremely reduced compared to similar products currently on the market.
Ulteriori vantaggi sono costituiti dalla leggerezza e dalla mancanza di qualsiasi elemento atto a contrastare la corrosione delle pareti interne della caldaia. Further advantages are constituted by the lightness and the lack of any element capable of counteracting the corrosion of the internal walls of the boiler.
Infine, la caldaia oggetto del presente trovato presenta anche il vantaggio di fornire prestazioni termiche, oltre che meccaniche, non inferiori a quelle delle caldaie metalliche. Finally, the boiler object of the present invention also has the advantage of providing thermal, as well as mechanical performance, which is not lower than that of metal boilers.
Una ulteriore forma di realizzazione, non illustrata, prevede l’applicazione di uno strato costituito da una pluralità di filamenti o nastri di materiale sintetico rivestiti con resine agglomeranti per reticolazione o fusione all’esterno di una caldaia in materiale polimerico, in particolare per scalda acqua, dotata di elemento riscaldante preferibilmente ma non esclusivamente elettrico, costituita dall’assemblaggio di due o più elementi componenti tra loro collegati per saldatura, incollaggio od altro. A further embodiment, not shown, provides for the application of a layer consisting of a plurality of filaments or strips of synthetic material coated with agglomerating resins by cross-linking or fusion to the outside of a boiler made of polymeric material, in particular for water heaters. , equipped with a heating element preferably but not exclusively electric, consisting of the assembly of two or more component elements connected to each other by welding, gluing or other.
Detto rivestimento è applicato ad assemblaggio dei detti elementi componenti completamente eseguito. Said coating is applied after the assembly of the said component elements is completely carried out.
Il detto strato e la caldaia ottenuta dopo completo assemblaggio dei citati due o più elementi componenti sono tra loro completamente separabili. The said layer and the boiler obtained after complete assembly of the aforementioned two or more component elements are completely separable from each other.
Nel corso della descrizione si è fatto specifico riferimento ad uno scalda acqua al cui interno è contenuta la caldaia oggetto del presente trovato, ma risulta evidente che tale caldaia potrebbe essere vantaggiosamente utilizzata anche in campi differenti da quello degli scalda acqua. In the course of the description specific reference has been made to a water heater inside which the boiler object of the present invention is contained, but it is evident that this boiler could be advantageously used also in fields other than that of the water heater.
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