PL189491B1 - Podgrzewacz wody wykonany z materiału z tworzywa sztucznego - Google Patents

Abstract

1 . Podgrzew acz w ody w ykonany z m aterialu z tw orzyw a sztucznego, w szczególnosci z m aterialów term oplastycznych zaw ierajacy, korzystnie, glów ny korpus zlozony z dw óch pólpo- wlok, które sa polaczone przez zgrzew anie, tw orzac korpus odporny na tem peratury 1 w ytrzym aly na cisnienia, przy czym podgrzew acz zaw iera dodatkow o skrzynke zew netrzna, znam ien- ny tym, ze dw ie pólpow loki (2a, 2b) 1 skrzynka zewnetrzna (7) sa w ykonane ze zgodnych 1 n adajacych sie do odzysku materialów term oplastycznych, w ybranych z je d n eg o zestaw u sposród grup grupy A, w której pólpow loki (2a, 2b) w ykonane sa z mieszanki PPE 1 PS w zm ocnionej w lóknam i szklanym i, zas zewnetrzna skrzynka (7) je s t z PS (z w ypelniaczem m ineralnym ), grupy B, w której pólpow loki (2a, 2b) s a z m ieszanki PPE 1 PA 6/6 w zm ocnionej w lóknam i szklanym i, zas zew netrzna skrzynka (7) jest z PA 6/6 (z w ypelniaczem m ineralnym ), gm py C, w której pólpowloki (2a, 2b) sa z mieszanki PPE 1 PBT wzmocnionej wlókna- mi szklanymi, zas zewnetrzna skrzynka (7) jest z PBT (z w ypelnia- czem m ineralnym ), grupy D, w której pólpow loki (2a, 2b) sa z PA 6/6 w zm ocnionego w lóknam i szklanym i, zas zew netrzna skrzynka (7) jest z PA 6/6 (z wypelniaczem mineralnym), grupy E, w której pólpow loki (2a, 2b) sa z PE T (politereftalan etylenowy) wzmocnionego wlóknami szklanymi, zas zewnetrzna skrzynka (7) jest z PET (z wypelniaczem mineralnym ) oraz grupy F, w której pólpo- wloki (2a, 2b) sa z PP w zm ocnionego wlóknami szklanymi, zas zewnetrzna skrzynka (7) jest z PP (z wypelniaczem mineralnym) PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest podgrzewacz wody wykonany z materiału z tworzywa sztucznego, zwłaszcza materiałów termoplastycznych o wzajemnej zgodności, zaś w szczególności wynalazek dotyczy urządzeń do ogrzewania wody lub podgrzewaczy wody, zwłaszcza elektrycznych podgrzewaczy wody, wykonanych z materiałów z tworzyw sztucznych.

Znane jest stosowanie materiałów z tworzyw sztucznych do wytwarzania podgrzewaczy wody wspomnianego powyżej typu, w celu uniknięcia wad urządzeń tradycyjnych, w skład których wchodzą metalowe zbiorniki wymagające specjalnej konstrukcji ze względu na odporność na korozję.

189 491

W europejskim opisie patentowym nr EP-A-0 674 139 ujawniono podgrzewacz wody wykonany techniką łączenia dwóch powłok z jednego materiału z tworzywa sztucznego, zwłaszcza z polipropylenu.

We francuskim opisie patentowym nr FR-A-2 620 803 ujawniono podgrzewacz wody z powłoką z termoizolacyjnego spienionego materiału pokrytą płaszczem z pianki poliuretanowej.

Wszystkie podgrzewacze wody znanego typu, wspomnianego powyżej, mają małą pojemność i nie mogą wytrzymać dużych ciśnień, na przykład ciśnień roboczych 8 barów w temperaturach do 90°-100°. Są one jednak w stanie wytrzymać ciśnienia szczytowe co najmniej 16 barów wymagane obowiązującymi przepisami. Ponadto podgrzewacze wody znanego typu muszą być wykonane raczej z grubych warstw izolacyjnego spienionego materiału w celu uniknięcia szybkich strat ciepła na zewnątrz.

Podgrzewacz wody wykonany z materiału z tworzywa sztucznego zawierający główny korpus, korzystnie, złożony z dwóch półpowlok, które są połączone przez zgrzewanie, tworząc korpus odporny na temperatury i wytrzymały na ciśnienia, przy czym podgrzewacz zawiera dodatkowo skrzynkę zewnętrzną, według wynalazku charakteryzuje się tym, że dwie półpowłoki i skrzynka zewnętrzna są wykonane ze zgodnych i nadających się do odzysku materiałów termoplastycznych, wybranych z jednego zestawu spośród grup: grupy A, w której półpowłoki wykonane są z mieszanki PPE i PS wzmocnionej włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka jest z PS (z wypełniaczem mineralnym), grupy B, w której półpowłoki są z mieszanki PPE i PA 6/6 wzmocnionej włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka jest z PA 6/6 (z wypełniaczem mineralnym), grupy C, w której półpowłoki są z mieszanki PPE i PBT wzmocnionej włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka jest z PBT (z wypełniaczem mineralnym), grupy D, w której półpowłoki są z PA 6/6 wzmocnionego włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka jest z PA 6/6 (z wypełniaczem mineralnym), grupy E, w której półpowłoki są z PET (politereftalan etylenowy) wzmocnionego włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka jest z PET (z wypełniaczem mineralnym) oraz grupy F, w której półpowłoki są z PP wzmocnionego włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka jest z PP (z wypełniaczem mineralnym).

Korzystnie, podgrzewacz wody zawiera termiczną warstwę izolacyjną umieszczoną pomiędzy dwiema półpowłokami a zewnętrzną skrzynką, wykonaną z materiału zgodnego z materiałem półpowłok i skrzynki zewnętrznej i wybranego z jednego zestawu spośród grup: grupy A, w której warstwa izolacyjna jest wykonana z EPS (spienionego polistyrenu), grupy B, w której warstwa izolacyjna jest z EPA 6/6 (spienionego PA 6/6), grupy C, w której warstwa izolacyjna jest ze spienionego PBT, grupy D, w której warstwa izolacyjna jest z EPA 6/6 (spieniony PA 6/6), grupy E, w której warstwa izolacyjna jest ze spienionego PET oraz grupy F, w której warstwa izolacyjna jest z EPP (ze spienionego PP), przy czym te grupy materiałów warstwy izolacyjnej są wybrane z uwzględnieniem odpowiadających im grup materiałów zastosowanych na półpowłoki i skrzynkę zewnętrzną.

Korzystnie, w skład materiału półpowłok wchodzą włókna szklane w ilości procentowej równej co najmniej 30%.

Korzystnie, półpowłoki są wykonane z materiału wybranego z grupy obejmującej mieszankę PPE i PS wzmocnioną włóknami szklanymi lub mieszankę PPE i PA 6/6 wzmocnioną włóknami szklanymi lub mieszankę PPE i PBT wzmocnioną włóknami szklanymi lub PA 6/6 wzmocnione włóknami szklanymi.

Korzystnie, zawartość włókien szklanych w materiale półpowłok jest procentowo równa co najmniej 30%.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest eliminacja wad występujących w znanych dotychczas technologiach poprzez zapewnienie podgrzewacza wody, w którym dobór różnych materiałów termoplastycznych jest wykonany w taki sposób, że zapewnia uzyskanie wysokiej wytrzymałości mechanicznej i niezawodności w każdym przypadku wystąpienia wysokich ciśnień.

Kolejna zaleta wynalazku polega na wykonaniu podgrzewacza wody, który można łatwo odzyskiwać i którego elementy składowe są wykonane z materiałów z tworzyw sztucznych o dużej zgodności.

189 491

Jeszcze jedna zaleta rozwiązania według wynalazku wynika z wytwarzenia podgrzewacza wody, który jest łatwy i tani w produkcji.

Dalsze zalety i charakterystyczne cechy wynalazku będą lepiej przedstawione w szczegółowym opisie zalecanego przykładu wykonania przedstawionym poniżej jako nieograniczającym przykładzie ilustrującym rozwiązanie według wynalazku, opisanym w odniesieniu do załączonego rysunku.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiono na rysunku, na którym przedstawiono podgrzewacz wody według wynalazku, w przekroju poprzecznym, schematycznie.

Podgrzewacz wody z materiału z tworzywa sztucznego według wynalazku w zalecanym przykładzie wykonania jest wykonany z materiału z tworzywa sztucznego odpornego na stosunkowo wysokie ciśnienia i zawiera korpus główny 2 złożony z dwóch półpowłok 2a, 2b, w którym znajduje się elektryczna grzałka 3 przymocowana do kołnierza 4 zamontowanego tak, żeby przykrywał otwór 5 w jednej z dwóch półpowłok 2a, 2b. W korpus główny wchodzą przewody 6 doprowadzające wodę do podgrzewacza 1 i odprowadzające ją z niego. Zewnętrzna skrzynka 7, której zadaniem jest zapewnienie estetyki, otacza korpus główny 2.

Obie półpowłoki 2a, 2b są wykonane z materiału termoplastycznego dobranego tak, żeby zapewnić głównemu korpusowi 2 wysoką wytrzymałość mechaniczną i niską przewodność cieplną. Dzięki materiałowi termoplastycznemu cały podgrzewacz wody 1 nadaje się do recyklingu po odłączeniu tylko kołnierza 4 z elektryczną grzałką 3. W tym celu również przewody 6 do doprowadzania wody można wykonać z materiału termoplastycznego lub z materiału termoutwardzalnego. W tym drugim przypadku, pomimo że przewodów 6 do doprowadzania wody nie można regenerować w tej postaci, to jednak można je zmielić w procesie recyklingu razem z głównym korpusem 2 i dlatego zostają jako składnik materiału termoplastycznego, z jakiego są wykonane obie półpowłoki 2a, 2b.

Wymienione powyżej materiały nadają się zwłaszcza do budowy podgrzewacza wody, będącego przedmiotem wynalazku, ze szczególnym uwzględnieniem ich właściwości umożliwiających ich obróbkę w temperaturach wyższych niż maksymalne temperatury robocze podgrzewacza wody (około 90-l00°C), ich wysokiej odporności podczas używania, ich niskiej przepuszczalności dla wody i ich temperatur przejścia w stan szklisty, które są znacznie wyzsze, o co najmniej 50°C, niż temperatury robocze.

Na przykład, stwierdzono, że PPE/PPO (polifenyloeter/politlenek fenylu) nadaje się do spajania, przy różnych zawartościach procentowych, takich materiałów jak PS (polistyren), PA (poliamidy), PBT (polibutylenotereftalan), PEK (polietery ketonowe akrylu), w wyniku czego powstają stopy, które można obrabiać w temperaturach znacznie wyższych od typowych temperatur roboczych podgrzewaczy wody, równych około maksymalnie 90-100°C. Pewne z tych materiałów, które okazały się odpowiednie do obróbki i mające odpowiednie właściwości wytrzymałościowe, omówiono poniżej.

Mieszanki PPE i PS są dobrze obrabialne i są odporne na degradację spowodowaną utlenianiem.

Obecność polistyrenu może wiązać się, w pewnych sytuacjach, z ryzykiem pęknięć naprężeniowych, które można wyeliminować stosując odpowiednie zawartości procentowe PS. Z tego punktu widzenia lepsze właściwości uzyskuje się stosując mieszanki suchego PPE/PA6.6 albo mieszanki PPE/PBT. Cechują się one wyższą wytrzymałością na naprężeniowe pęknięcia wewnętrzne niż PPE, które to pęknięcia mogłyby powodować przełomy w przypadku wystąpienia powtarzalnych i cyklicznych obciążeń.

Z tego względu mieszanki te bardziej nadają się do stosowania w produkcji podgrzewaczy wody według wynalazku.

Wspomniane powyżej materiały nadają się do powyższych celów kiedy zawierają pewien procent włókien szklanych, który jest w przybliżeniu równy, albo wyższy niż 30% w zależności od mieszanek i typu znajdującego się w nich polimeru.

Ponadto obecność włókien szklanych zapewnia zmniejszone wchłanianie wody do nasycenia materiału z tworzywa sztucznego, które jest w przybliżeniu mniejsze niż około 3%.

Główną cechą wynalazku jest zgodność materiałów, z jakich są wykonane główne podzespoły podgrzewacza wody. Stwierdzono zwłaszcza, że do wykonania powłok i/lub półpowłok (które muszą wytrzymać temperaturę i ciśnienie), osłony lub skrzynki zewnętrznej 7

189 491 (która musi być lekka, tania i łatwa w obróbce) oraz ewentualnie warstwy izolacyjnej (nie pokazanej na figurach) usytuowanej pomiędzy powłoką a skrzynką zewnętrzną, nadają się następujące grupy materiałów cechujących się dobrą zgodnością: grupa A obejmująca półpowłoki wykonane z mieszanki PPE i PS wzmocnionej włóknami szklanymi, zewnętrzną skrzynkę wykonaną z PS (z wypełniaczem mineralnym) i ewentualnie warstwę izolacyjną wykonaną z EPS (spienionego polistyrenu), grupa B obejmująca półpowłoki wykonane z mieszanki PPE i PA wzmocnionej włóknami szklanymi, zewnętrzną skrzynkę wykonana z PA 6/6 (z wypełniaczem mineralnym) i ewentualnie warstwę izolacyjną wykonaną z EPA 6/6 (spienionego PA 6/6), grupa C obejmująca półpowłoki wykonane z mieszanki pPe i PBT wzmocnionej włóknami szklanymi, zewnętrzną osłonę wykonana z PBT (z wypełniaczem mineralnym) i ewentualnie warstwę izolacyjną wykonaną ze spienionego PBT, grupa D obejmująca powłoki wykonane z PA 6/6 wzmocnionego włóknami szklanymi, zewnętrzną osłonę wykonaną z PA 6/6 (z wypełniaczem mineralnym) i ewentualnie warstwę izolacyjną wykonaną z EPA 6/6 (spieniony PA 6/6), grupa E obejmująca powłoki wykonane z PET (politereftalan etylenowy) wzmocnionego włóknami szklanymi w ilości procentowej równej lub wyższej niż 30%, zewnętrzną skrzynkę wykonaną z PET (z wypełniaczem mineralnym) i ewentualnie warstwę izolacyjną wykonaną ze spienionego PET oraz grupa F obejmująca powłoki wykonane z PP wzmocnionego włóknami szklanymi w ilości procentowej równej lub wyższej niż 30%, zewnętrzną skrzynkę wykonaną z PP (z wypełniaczem mineralnym) i ewentualnie warstwę izolacyjną wykonaną ze spienionego PP.

Do wytwarzania podgrzewaczy wody niższej klasy, pracujących przy ciśnieniach roboczych nie przekraczających na ogół 3-4 barów, stosuje się głównie tę ostatnią grupę materiałów.

Warstwa izolacyjna, którą umieszcza się ewentualnie pomiędzy powłoką (półpowłoka) a skrzynką zewnętrzną, może być wykonana, w szczególności, ze spienionego polimeru zgodnego z polimerami powłok i skrzynki zewnętrznej. Wspomniana warstwa jest z materiału wybranego z jednego zestawu spośród grup: grupy A, w której warstwa izolacyjna jest wykonana z EPS (spienionego polistyrenu), grupy B, w której warstwa izolacyjna jest z EPA 6/6 (spienionego PA 6/6), grupy C, w której warstwa izolacyjna jest ze spienionego PBT, grupy D, w której warstwa izolacyjna jest z EPA 6/6 (spieniony PA 6/6), grupy E, w której warstwa izolacyjna jest ze spienionego PET oraz grupy F, w której warstwa izolacyjna jest z EEP (ze spienionego PP), przy czym te grupy materiałów warstwy izolacyjnej są wybrane z uwzględnieniem odpowiadających im grup materiałów zastosowanych na półpowłoki i skrzynkę zewnętrzną.

Alternatywnie, materiał izolacyjny składa się z warstwy termoformowanej, która, będąc początkowo płaską płytą, owija powłokę podgrzewacza wody. Do następnych przykładów wykonania warstw izolacyjnych należą: warstwa spieniona z ekspandowanymi ziarnami, warstwa formowana wtryskowo, spieniana w formie i o kształcie pasującym do pokrywania powłok, albo warstwa spieniona wtryskiwana techniką współwytłaczania, nanoszona na wewnętrzną lub zewnętrzną powłokę z dwóch wytłaczarek na liniach technologicznych znanego typu.

Ponieważ polimery, to jest mieszanki polimerów używane do wytwarzania powłok, mają wysoką jakość i istotną wartość, to trzeba i jest wygodne, żeby można je było całkowicie regenerować w celu ponownego użycia do wytwarzania nowych produktów. Wspomniana możliwość pełnego recyklingu wynika z pełnej zgodności materiałów użytych do wytwarzania innych podzespołów podgrzewacza wody, jak wspomniano w powyższych grupach.

W celu zwiększenia izolacyjności głównego korpusu 2, możliwe jest wytwarzanie zewnętrznej warstwy każdej półpowłoki 2a, 2b techniką współwytłaczania ogólnie znanego typu albo wylewania powierzchniowego półpowlok 2a, 2b.

189 491

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Podgrzewacz wody wykonany z materiału z tworzywa sztucznego, w szczególności z materiałów termoplastycznych zawierający, korzystnie, główny korpus złożony z dwóch półpowłok, które są połączone przez zgrzewanie, tworząc korpus odporny na temperatury i wytrzymały na ciśnienia, przy czym podgrzewacz zawiera dodatkowo skrzynkę zewnętrzną, znamienny tym, że dwie półpowłoki (2a, 2b) i skrzynka zewnętrzna (7) są wykonane ze zgodnych i nadających się do odzysku materiałów termoplastycznych, wybranych z jednego zestawu spośród grup: grupy A, w której półpowłoki (2a, 2b) wykonane są z mieszanki PPE i PS wzmocnionej włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka (7) jest z PS (z wypełniaczem mineralnym), grupy B, w której półpowłoki (2a, 2b) są z mieszanki PPE i PA 6/6 wzmocnionej włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka (7) jest z PA 6/6 (z wypełniaczem mineralnym), grupy C, w której półpowłoki (2a, 2b) są z mieszanki PPE i PBT wzmocnionej włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka (7) jest z PBT (z wypełniaczem mineralnym), grupy D, w której półpowłoki (2a, 2b) są z PA 6/6 wzmocnionego włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka (7) jest z PA 6/6 (z wypełniaczem mineralnym), grupy E, w której półpowłoki (2a, 2b) są z PET (politereftalan etylenowy) wzmocnionego włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka (7) jest z PET (z wypełniaczem mineralnym) oraz grupy F, w której półpowłoki (2a, 2b) są z PP wzmocnionego włóknami szklanymi, zaś zewnętrzna skrzynka (7) jest z PP (z wypełniaczem mineralnym).
2. 2. Podgrzewacz wody według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera termiczną warstwę izolacyjną umieszczoną pomiędzy dwiema półpowłokami (2a, 2b) a zewnętrzną skrzynką (7), wykonaną z materiału zgodnego z materiałem półpowłok i skrzynki zewnętrznej i wybranego z jednego zestawu spośród grup: grupy A, w której warstwa izolacyjna jest wykonana z EPS (spienionego polistyrenu), grupy B, w której warstwa izolacyjna jest z EPA 6/6 (spienionego PA 6/6), grupy C, w której warstwa izolacyjna jest ze spienionego PBT, grupy D, w której warstwa izolacyjna jest z EPA 6/6 (spieniony PA 6/6), grupy E, w której warstwa izolacyjna jest ze spienionego PET oraz grupy F, w której warstwa izolacyjna jest z EPP (ze spienionego PP), przy czym te grupy materiałów warstwy izolacyjnej są wybrane z uwzględnieniem odpowiadających im grup materiałów zastosowanych na półpowłoki (2a, 2b) i skrzynkę zewnętrzną (7).
3. 3. Podgrzewacz wody według zastrz. 1, znamienny tym, że w skład materiału półpowłok (2a, 2b) wchodzą włókna szklane w ilości procentowej równej co najmniej 30%.
4. 4. Podgrzewacz wody według zastrz. 1, znamienny tym, że półpowłoki (2a, 2b) są wykonane z materiału wybranego z grupy obejmującej mieszankę PPE i PS wzmocnioną włóknami szklanymi lub mieszankę PPE i Pa 6/6 wzmocnioną włóknami szklanymi lub mieszankę PPE i PBT wzmocnioną włóknami szklanymi lub PA 6/6 wzmocnione włóknami szklanymi.
5. 5. Podgrzewacz wody według oastrz. d, znamtcnn4 tyim ie zawartość włókien szklanych w materiale półpowłok (2a, 2b) jest procentowo równa co najmniej30%.