ITMO970240A1

ITMO970240A1 - Scaldaacqua di materiale plastico resistente a pressione

Info

Publication number: ITMO970240A1
Application number: IT97MO000240A
Authority: IT
Inventors: Ruggero Marchetti
Original assignee: Merloni Termosanitari Spa
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1997-12-29
Publication date: 1999-06-29
Also published as: EP1044347B1; TR200001874T2; PL189491B1; CN1515847A; US6266484B1; UA46167C2; CZ20002352A3; PT1044347E; CN100359260C; HK1068398A1; DE69838348T2; TR200101509T2; IT1297428B1; EP1211466A3; DE69811954D1; TW373061B; SK285785B6; PL189507B1; ITMO970240A0; DE69811954T2

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: “Scaldaacqua di materiale plastico resistente a pressione”

RIASSUNTO

Uno scaldaacqua di materiale plastico comprende un involucro esterno (7) e un corpo principale (2) includente due semigusci (2a, 2b) saldati per realizzare un corpo resistente a temperatura e pressione.

I due semigusci (2a, 2b), ciascuno dei quali comprende elementi di rinforzo radiali (8) e Γ involucro esterno (7) sono realizzati mediante materiali termoplastici compatibili riciclabili, in particolare miscele di polimeri rinforzate con fibre di vetro, preferibilmente in percentuale maggiore o uguale al 30%.

(figura 1).

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce al settore degli apparati per il riscaldamento di acqua o scaldaacqua. L’invenzione è stata sviluppata con particolare riguardo agli scaldaacqua elettrici, in particolare realizzati di materiale plastico.

E’ noto impiegare materiali plastici per realizzare scaldaacqua del tipo sopra indicato, al fine di ovviare agli inconvenienti degli apparati tradizionali comprendenti serbatoi metallici, i quali necessitano di accorgimenti particolari per poter resistere alla corrosione.

Nel documento EP-A-0674 139 è illustrato uno scaldaacqua realizzato mediante giunzione di due gusci di un unico materiale plastico, in particolare polipropilene.

Nel documento FR-A-2 620 803 è illustrato uno scaldaacqua con un guscio di materiale espanso termoisolante, rivestito da una camicia di schiuma poliuretanica.

Gli scaldaacqua del tipo noto sopra menzionato presentano tutti capacità ridotte e l’inconveniente di non essere adatti a resistere a pressioni elevate, ad esempio dell’ordine di 8 bar in esercizio a temperature fino a 90° - 100°, e comunque resistenti a pressioni di picco di almeno 16 bar, come richiesto dalle normative vigenti nel settore. Inoltre, gli scaldaacqua di tipo noto necessitano di strati piuttosto spessi di materiale isolante espanso per evitare una rapida dispersione di calore verso l’esterno.

Scopo della presente invenzione è quello di risolvere i problemi della tecnica nota, fornendo uno scaldaacqua in cui le caratteristiche strutturali dei due semigusci e il metodo di giunzione degli stessi, nonché i materiali con cui essi sono realizzati, concorrano all’ottenimento di elevate caratteristiche di resistenza meccanica e di affidabilità nel tempo anche in presenza di pressioni elevate.

Un altro scopo dell’invenzione è quello di fornire uno scaldaacqua che non necessiti di uno strato isolante supplementare oltre ai gusci.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di realizzare uno scaldaacqua che possa essere agevolmente riciclato e che inoltre presenti elevate caratteristiche di compatibilità fra i materiali termoplastici costituenti le sue varie componenti.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di realizzare uno scaldaacqua di semplice ed economica fabbricazione.

Al fine di raggiungere gli scopi sopra indicati, l’invenzione ha per oggetto uno scaldaacqua del tipo indicato nel preambolo della presente descrizione, avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di un esempio preferito di attuazione, con riferimento alle figure annesse, date a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura I è una vista schematica in sezione di uno scaldaacqua realizzato in accordo con la presente invenzione,

la figura 2 è una vista laterale, parzialmente in sezione di uno dei due semigusci componenti lo scaldaacqua della figura 1, e

la figura 3 è una sezione, in scala maggiorata, dei bordi dei due semigusci accostati prima di essere fissati l’uno all’altro.

Con riferimento ora alla figura 1 , uno scaldaacqua 1 di materiale plastico resistente a pressioni relativamente elevate comprende un corpo principale 2, formato da due semigusci 2a, 2b, all’interno del quale è collocata una resistenza elettrica 3 fissata ad una flangia 4 montata a copertura di un’apertura 5 ricavata su uno dei due semigusci 2a. Nel corpo principale sfociano condotti 6 per l’alimentazione di acqua in ingresso ed in uscita dallo scaldaacqua 1. Una scatola esterna 7 con funzione prevalentemente estetica racchiude il corpo principale 2.

Come meglio visibile nella figura 2, ciascun semiguscio 2a, 2b ha una conformazione a calotta schiacciata ed è internamente rinforzato da una pluralità di nervature radiali 8. Lungo la periferia 9 di ciascun semiguscio sono ricavate cinture di giunzione 10a, 10b complementari atte ad innestarsi l’una nell’altra, come illustrato in maggior dettaglio nella figura 3. In una forma preferita di attuazione, una cintura di giunzione 10b comprende una gola 11 entro la quale è possibile alloggiare un anello 12 di materiale di giunzione atto a vincolare saldamente i due semigusci 2a, 2b per formare il corpo principale 2. In particolare, le cinture di giunzione 10a, 10b cooperano l’una con l’altra per formare un cordone di materiale plastico di spessore maggiore dello spessore medio di ciascun semiguscio.

I due semigusci 2a, 2b sono realizzati con un materiale termoplastico, selezionato per garantire elevata resistenza meccanica e bassa trasmissione termica del corpo principale 2. L’impiego di materiale termoplastico garantisce la totale riciclabilità dello scaldaacqua 1, una volta che sia stata smontata la sola flangia 4 che reca la resistenza elettrica 3. A tal fine, anche i condotti 6 possono essere realizzati di materiale termoplastico, come anche possono essere realizzati di materiale termoindurente. In quest’ultimo caso, sebbene i condotti 6 non possano essere in sé riciclabili, tuttavia nel procedimento di riciclaggio dello scaldaacqua possono venire triturati assieme al corpo principale 2 e rimanere pertanto come carica nella massa di materiale termoplastico riciclabile di cui sono formati i semigusci 2a, 2b.

Materiali particolarmente adatti alla costruzione dello scaldaacqua della presente invenzione sono di seguito indicati, con particolare riferimento a caratteristiche che garantiscano contemporaneamente un facile lavorabilità a temperature superiori a quelle massime di esercizio dello scaldaacqua (90 -100 °C circa), elevata resistenza nell’uso, bassa permeabilità all’acqua, temperature di transizione vetrosa largamente superiori, almeno di 50 °C, a quelle di esercizio.

Ad esempio, si è riscontrato che il PPE/PPO (polifenileterepolifenilossido) offre numerose possibilità di legare in varie percentuali materiali quali PS (polistirene), PA (poliammidi), PBT (polibutilentereftalato), PEK (eteri chetoni poliarilici), per formare leghe lavorabili a temperature nettamente superiori a quelle di esercizio degli scaldaacqua, che tipicamente arrivano fino a circa 90 - 100 °C. Alcuni materiali individuati come aventi adeguate caratteristiche di lavorabilità e resistenza sono discussi qui di seguito.

Le miscele di PPE e PS posseggono buona lavorabilità e sono resistenti a fenomeni di degradazione ossidativa.

La presenza di polistirolo può determinare, in alcuni casi, il rischio di fessurazioni sotto sforzo, che può essere regolato con adatte percentuali di PS. Migliori caratteristiche, sotto questo punto di vista, offrono le miscele PPE/PA 6.6. essiccato o quelle PPE/PBT. Esse offrono migliore resistenza alle incrinature da tensioni interne rispetto al PPE, che potrebbero provocare rotture nel caso, da prevedere, di carichi ripetuti e ciclici.

Esse, quindi, risultano più adatte all’applicazione per la produzione di uno scaldaacqua secondo la presente invenzione.

I materiali sopra indicati raggiungono gli scopi previsti quando in essi venga contenuta generalmente una percentuale di fibre di vetro pari o superiore al 30%, a seconda delle miscele e del tipo di polimero utilizzato in esse.

La presenza di fibre di vetro garantisce inoltre un minore assorbimento di acqua a saturazione da parte del materiale plastico, generalmente inferiore al 3% circa.

Un’importante caratteristica dell 'invenzione è rappresentata dalla compatibilità fra i materiali degli organi componenti lo scaldaacqua. In particolare, sono stati individuati i seguenti gruppi di materiali che presentano buona compatibilità per la produzione del guscio (che deve resistere a temperatura e pressione), della scatola esterna o involucro 7 (che deve essere leggera, di basso costo e di semplice lavorabilità), e di un eventuale strato di rivestimento isolante (non illustrato nelle figure) compreso fra il guscio e la scatola esterna:

Gruppo A) guscio di una miscela di PPE e PS rinforzata con fibre di vetro, involucro esterno di PS (con cariche minerali) ed eventuale strato isolante di EPS (PS espanso);

Gruppo B) guscio di una miscela di PPE e PA 6/6 rinforzata con fibre di vetro, involucro esterno di PA 6/6 (con cariche minerali) ed eventuale strato isolante di EPA 6/6 (PA 6/6 espansa);

Gruppo C) guscio di una miscela di PPE e PBT rinforzata con fibre di vetro, involucro di PBT (con cariche minerali) ed eventuale strato isolante di PBT espanso;

Gruppo D) guscio di PA 6/6 rinforzata con fibre di vetro, involucro di PA 6/6 (con cariche minerali) ed eventuale strato isolante di EPA 6/6 (PA 6/6 espansa);

Gruppo E) guscio in PET (polietilenterefìalato) rinforzato con fibre di vetro in percentuale maggiore o uguale al 30%, involucro di PET (con cariche minerali), ed eventuale strato isolante di PET espanso.

Gruppo F) guscio di PP rinforzato con fibre di vetro in percentuale maggiore o uguale al 30%, involucro di PP (con cariche minerali) ed eventuale strato isolante di PP espanso.

Quest’ultimo gruppo di materiali, in particolare, viene utilizzato per la produzione di scaldaacqua di classe inferiore, soggetti a pressioni di esercizio generalmente non superiori a 3 - 4 bar.

L’eventuale strato isolante compreso fra il guscio e Γ involucro esterno può essere costituito in particolare da un polimero espanso compatibile con quelli di cui sono costituiti il guscio ed l’involucro esterno. In alternativa, risolante è costituito da uno strato termoformato a partire da una lastra piana, che avvolga il guscio dello scaldaacqua. Ulteriori possibilità di realizzazione dello strato isolante prevedono:

uno strato sinterizzato a granuli espansi,

uno strato stampato ad iniezione con espansione in stampo e con forma adatta ad avvolgere il guscio, oppure

uno strato espanso iniettato per coestrusione, situato alPintemo o all’esterno del guscio, realizzato impiegando linee di stampaggio di tipo noto a due estrusori.

Poiché i tecnopolimeri, vale a dire le miscele di polimeri impiegate per la realizzazione del guscio, sono di elevata qualità e valore intrinseco, è necessario e conveniente che queste possano essere riciclate completamente in modo da poter essere riutilizzate per a fabbricazione di nuovi prodotti, Tale completa riciclabilità è assicurata dalla compatibilità dei materiali utilizzati per fabbricare gli altri elementi dello scaldaacqua, come evidenziato nei gruppi sopra elencati.

Per aumentare le caratteristiche di isolamento del corpo principale 2, è quindi possibile realizzare una pelle esterna a ciascun semiguscio 2a, 2b mediante tecniche generalmente note di coestrusione o realizzando una nastratura superficiale dei semigusci 2a, 2b.

La particolare conformazione delle cinture di giunzione 10a, 10b consente, una volta che queste siano saldate fra loro mediante tecniche generalmente note nel settore delle materie plastiche, di realizzare una saldatura fra i due semigusci 2a, 2b particolarmente resistente alle deformazioni provocate dalla pressione airintemo dello scaldaacqua.

In una variante dello scaldaacqua sopra descritto, i due semigusci 2a, 2b sono fra loro distanziati da una fascia generalmente tubolare, i cui bordi periferici circolari contrapposti comprendono cinture di giunzione rispettivamente analoghe alle cinture di giunzione 10a, 10b dei semigusci 2a, 2b per consentire la saldatura di questi ultimi alle estremità della fascia tubolare e realizzare così, a parità di dimensioni dei semigusci 2a, 2b, scaldaacqua di capacità differenti.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dairambito della presente invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Scaldacqua di materiale plastico, comprendente un corpo principale (2) includente due semigusci (2a, 2b), un’apertura (5) essendo praticata nel corpo principale per l’inserimento di un elemento di riscaldamento (3), caratterizzato dal fatto che ciascun semiguscio (2a, 2b) comprende un bordo periferico (9) con mezzi di accoppiamento (10a, 10b) reciprocamente accoppiabili per formare una fascia di maggiore resistenza, elementi di rinforzo radiali (8) estendendosi da ciascun bordo periferico (9) per convergere in una zona centrale di ciascun semiguscio (2a, 2b).
2. Scaldaacqua secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli elementi di rinforzo radiali (8) sono nervature sporgenti all’interno di ciascun semiguscio (2a, 2b).
3. Scaldaacqua secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che all’interno del corpo principale sono disposti condotti (6) di alimentazione dell’acqua realizzati di materiale plastico.
4. Scaldaacqua secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i condotti (6) sono di materiale termoindurente.
5. Scaldaacqua secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una scatola esterna (7) separata da un’intercapedine d’aria dal corpo principale (2).
6. Scaldaacqua secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la scatola esterna (7) è di materiale termoplastico.
7. Scaldaacqua secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende uno strato sottile di materiale plastico di rivestimento del corpo principale, applicato per nastratura o coestrusione.
8. Scaldaacqua secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di accoppiamento (10a, 10b) comprendono cinture di giunzione fra loro complementari, almeno una delle due cinture di giunzione (10b) comprendendo una gola anulare (11) per l’alloggiamento, nel corso delle operazioni di saldatura dei semigusci (2a, 2b) di un materiale di saldatura (12).
9. Scaldaacqua di materiale plastico, comprendente un corpo principale (2) includente due semigusci (2a, 2b) saldati per realizzare un corpo resistente a temperatura e pressione, e comprendente inoltre un involucro esterno (7), caratterizzato dal fatto che i due semigusci (2a, 2b) e l’involucro esterno sono realizzati mediante materiali termoplastici compatibili riciclabili, selezionati nell’insieme comprendente i seguenti gruppi: Gruppo A) semigusci di una miscela di PPE e PS rinforzata con fibre di vetro, involucro esterno di PS (con cariche minerali); Gruppo B) semigusci di una miscela di PPE e PA 6/6 rinforzata con fibre di vetro, involucro esterno di PA 6/6 (con cariche minerali); Gruppo C) semigusci di una miscela di PPE e PBT rinforzata con fibre di vetro, involucro di PBT (con cariche minerali); Gruppo D) semigusci di PA 6/6 rinforzata con fibre di vetro, involucro di PA 6/6 (con cariche minerali); Gruppo E) semigusci di PET rinforzato con fibre di vetro, involucro di PET (con cariche minerali). Gruppo F) semigusci di PP rinforzati con fibre di vetro, involucro di PP con cariche minerali.
10. Scaldaacqua di materiale plastico secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che comprende uno strato isolante termico compreso fra i due semigusci (2a, 2b) e l’involucro esterno, realizzato mediante un materiale compatibile con questi, selezionato nell’insieme comprendente i seguenti gruppi in relazione al corrispondente gruppo di materiali impiegati per i semigusci e per l’involucro esterno: Gruppo A) strato isolante di EPS (PS espanso); Gruppo B) strato isolante dì EPA 6/6 (PA 6/6 espansa); Gruppo C) strato isolante di PBT espanso; Gruppo D) strato isolante di EPA 6/6 (PA 6/6 espansa); Gruppo E) strato isolante di PET espanso; Gruppo F) strato isolante di EPP (PP espanso).
11. Scaldaacqua di materiale plastico secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il materiale dei semigusci (2a, 2b) comprende una percentuale di fibre di vetro maggiore o uguale al 30%.
12. Scaldaacqua di materiale plastico secondo la rivendicazione 9, caratterizzato deli fatto che i semigusci (2a, 2b) sono soggetti, nell’uso, a pressioni di esercizio di circa 8 bar e a temperature fino a 100 °C, i semigusci resistendo a pressioni fino a 16 bar alla temperatura di esercizio ed essendo realizzati con un materiale selezionato nel gruppo comprendente: una miscela di PPE e PS rinforzata con fibre di vetro, una miscela di PPE e PA 6/6 rinforzata con fibre di vetro, una miscela di PPE e PBT rinforzata con fibre di vetro, PA 6/6 rinforzata con fibre di vetro.
13. Scaldaacqua di materiale plastico secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che la percentuale di fibre di vetro è maggiore o uguale al 30%.