PT1170549E - Esquentador de água corrente a gás - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "ESQUENTADOR DE ÁGUA CORRENTE A GÁS" A presente invenção refere-se a um esquentador de água corrente a gás.

Estes esquentadores de água corrente a gãs são habituais no mercado em vários sistemas. Por um lado, há uns que funcionam com um queimador principal controlado por um queimador piloto, que aquece um permutador de calor por onde corre a água. Ao permutador de calor está conectado a jusante um interruptor hidráulico que tem uma válvula hidráulica, sendo esta última simultaneamente a válvula de abastecimento para agua quente. Do lado do gás estão conectados a montante ao queimador duas válvulas de gás dispostas em série, sendo uma accionada pelo interruptor hidráulico e estando a outra atribuída a uma torneira de gás, com a qual o aparelho é colocado em funcionamento. A armadura de gãs tem um manipulo de comando, com o qual a válvula de gãs é colocada em funcionamento para acender o queimador piloto, que está na posição de operacionalidade se a válvula do gãs de ignição estiver aberta. Abrindo-se, de seguida, a válvula de abastecimento no interruptor hidráulico, é registado o débito de água pelo permutador de calor e é deflectido um pino, que acciona a respectiva válvula do gãs. Quanto maior for o débito de água, maior é a flexão do pino e com mais força se abre a válvula do gãs, de modo a adaptar o débito do gãs ao débito da água. o queimador piloto tem um eléctrodo de ignição, com o qual o queimador piloto pode ser ligado.. O queimador piloto a arder liga, na abertura das duas válvulas do gás, o queimador principal- 0 queimador piloto tem uma protecção de ignição, composta por um elemento térmico sujeito ao queimador piloto, que controla uma terceira válvula, que se encontra no trajecto do gás. Se o queimador piloto se apagar, o elemento térmico arrefece, deixando de fornecer corrente, de modo que o electroíman da terceira válvula de gás alimentado pelo elemento térmico fica sem corrente, bloqueando, assim, a continuação da alimentação de gás para o queimador principal.

Estes aparelhos são relativamente dispendiosos devido às três válvulas de gás no trajecto do gás principal, ao queimador piloto e à protecção de ignição termoeléctrica. Além disso, a colocação em funcionamento é relativamente demorada, de modo que o utilizador tem de aguardar algum tempo até ter de facto água quente do permutador de calor depois de abrir a válvula de abastecimento.

Para evitar o consumo de energia eléctrica para a habitual válvula electromagnética, propõe-se em DE 299 04 815 UI substituir a válvula electromagnética por uma segunda válvula de membrana pneumática. Uma solução deste tipo é, porém, em muitos países proibida, uma vez que as válvulas têm de ser independentes umas das outras.

De FR 2 561 757 AI conhecem-se queimadores para esquentadores de água corrente com e sem queimador piloto. Num exemplo de execução é aberta uma válvula electromagnética para iniciar o queimador e a válvula do gás é contornada através de um pequeno bypass. Enquanto esta válvula electromagnética estiver aberta, hã corrente de gás, de modo que a fase de arranque não seja temporalmente limitada em caso de anomalia da válvula electromagnétíca.

No prosseguimento do desenvolvimento contínuo dos aparelhos experimentou-se conseguir aparelhos que não necessitassem de queimadores piloto no estado operacional. Apesar destes ainda apresentarem o queimador piloto, requeriam um pós-combustor adicional. Este aquecia um corpo de dilatação, que mantinha o fluxo do gás para o queimador principal apenas enquanto o pós-combustor estava aceso.

Tentou-se novamente simplificar os aparelhos e efectuar a ignição automática apenas com um queimador piloto. Estes aparelhos existem também no mercado, mas com a desvantagem de uma montagem muito complicada, além do tempo de espera prolongado até estes aparelhos estarem aptos a fornecer água quente, É aqui que a invenção entra, na tentativa de conseguir um aparelho de montagem simples, sem exigir um queimador piloto a queimar permanentemente e que reduza significativamente o tempo de espera desde a abertura da válvula de abastecimento até sair água quente corrente. A solução desta tarefa está num esquentador de água corrente a gás do tipo inicialmente descrito nas características da reivindicação independente de patentes.

Esta versão construtiva permite agora omitir o queimador piloto, a válvula de protecção da ignição e a protecção termoeléctrica da ignição, de modo a precisar apenas de duas válvulas de gás em série para o queimador principal e conseguir na mesma um aparelho que proporcione rapidamente água quente ao consumidor depois de accionar a válvula de abastecimento, sem provocar ignições na corrente de gás 4 máximo para o queimador principal e, consequentemente, crepitações. Há outras apresentações e desenvolvimentos contínuos particularmente vantajosos da invenção nas reivindicações dependentes.

Passamos a explicar em pormenor um exemplo de execução da invenção por meio das figuras 1 a 3 dos desenhos. A figura 1 apresenta um esquema básico de um esquentador de água corrente a gás.

As figuras 2 e 3 apresentam a servo-válvula na sua montagem concreta em dois estados.

Em todas as três figuras os mesmos símbolos de referência indicam sempre os mesmos pormenores.

Um esquentador de água corrente a gás 1 apresenta uma câmara de combustão 2, fechada por cima por um permutador de calor 3, conectado a montante com uma câmara de combustão 2 e uma serpentina 4 que a envolve em forma de espiral, que termina a partir de um interruptor hidráulico 5 por meio de um tubo de alimentação 6, encontrando-se a entrada de água fria 7 no interruptor hidráulico 5. 0 interruptor hidráulico apresenta no seu interior uma válvula hidráulica não visível em detalhe, cujo corpo de válvula é provido de um pino 8, que pode accionar um contacto 9, que se encontra no seguimento de uma conduta de corrente 10. Outra válvula hidráulica conectada em série com a primeira válvula hidráulica, pode ser aberta e fechada com uma pega 11. Deste modo, os elementos 5, 6, 4, 3 encontram-se em série e a descarga do permutador de calor 3 está ligado a uma conduta de descarga de água quente 3 que vai até um ponto de abastecimento 12. 5 0 pernrutador de calor 3 é permeável a gases de escape de um queimador 14 único disposto na câmara de combustão 2, constituído como um bico de gãs atmosférico parcialmente pré-misturador. Encontra-se logo debaixo da parte inferior 15 da câmara de combustão 2, aberta para baixo. Os gases de escape do queimador passam, assim, por toda a câmara de combustão 2 no sentido ascendente, aquecem o seu revestimento e, consequentemente, a espiral do tubo 4 e, por fim, o permutador de calor 3 e passam depois para um anti-retorno de tiragem 16, que abandonam através de uma ligação de gãs de escape 17 na direcção de uma chaminé. O anti-retorno de tiragem possui pãs directrizes 18, sendo que a uma destas pãs directrizes está atribuído um sensor térmico de gases de escape 19. Este está ligado com condutas 20 a um dispositivo de comando 21, estando ligado em série, nas condutas 20, um sensor da temperatura de segurança 22, com o sensor da temperatura dos gases de escape 19, ligado através de uma braçadeira de aperto 23 a um tubo de ligação entre a extremidade da espiral do tubo 4 e a admissão do permutador de calor 3. No dispositivo de comando 21 está prevista uma bateria 24, um dispositivo de ignição 25, um detector de chamas 2 6 e um comando de queimador 27. A conduta 10 está, por sua vez, ligada à bateria 24 e, por outro lado, ao comando do queimador 27. O comando do queimador 27 está ligado por uma única conduta 28 a uma servo-vãlvula 29. A partir do dispositivo de ignição 2 5 hã uma conduta 3 0 para um eléctrodo de ignição 31, disposta num suporte 32 e atribuída ao queimador 14. Um eléctrodo de ionização 33 está disposto no mesmo suporte 32 e está ligado, por uma conduta 34, ao detector de chamas 26. Um contra-eléctrodo 35 ligado â massa ou ao suporte 32 6 está atribuído tanto ao eléctrodo de ignição 31, como ao eléctrodo de ionização 33 „ A servo-válvula 29 vai accionar uma válvula do gás 36, cujo corpo da válvula 3 7 está atribuído a uma base de válvula 38. A partir de um fuso 40 provido de uma pega 3 9, pode abrir-se mais ou menos uma válvula de ajuste 41, conectada a jusante à válvula do gás 36 do lado do gãs. 0 pino 8 sobressai para cima do interruptor hidráulico 5 com um prolongamento 42 e domina um corpo da válvula 43 de outra válvula do gás 44, cujo corpo da válvula 45 está disposto numa torneira de gás 46. Esta possui outra saída 47 provida com vários bocais de gás 48, que sopram gás, arrastado com ar primário, para os tubos misturadores 49 do queimador de gãs 14.

No âmbito da descrição aqui presente da construção apresentada nas figuras 2 e 3, a invenção dirige-se agora mais à servo-válvula 29. A figura 2 mostra o estado de repouso desta servo-válvula, ou seja, com o interruptor hidráulico 5 fechado e, consequentemente, com a válvula do gãs 3 6 fechada e queimador 14 desligado. O gás entra na caixa 51 da servo-válvula 29 através de uma entrada de gãs 15. A caixa 51 apresenta uma parte de accionamento 52, composta por uma parte central 53 e uma parte da tampa 54 que a envolve. A parte da tampa 54 apresenta uma grande abertura lateral central 55, que pode ser fechada impermeável ao gás por meio de uma tampa 56, mas que pode ser aberta para trabalhos de revisão. Entre a parte central 53 e a parte da tampa 54 encontra-se uma membrana 57 apertada e impermeável a gãs, que divide o interior 58 da parte de accionamento 52 em duas câmaras 59 e 60. A membrana 57 suporta uma placa 61, que, por sua vez, suporta uma combinação de válvulas 62. Esta combinação de válvulas 7 62 possuí duas bases de válvula 63 e 64, controladas por dois corpos de válvula 65 e 66, dispostos sobre uma báscula 67, giratória num ponto de rotação 68, A báscula e, consequentemente, os corpos da válvula podem ser accionados por uma culatra 69, à qual está atribuída uma bobina de um electroíman 71 . A bobina está ligada com dois fios 72, ligados por uma execução 73 à conduta 28, em que um dos dois fios 72 está directamente ligado à caixa, 0 electroíman 71 e os dois corpos de válvula 65 e 66 por ele accionados fazem parte de um corpo de combinação 74, por onde passa um primeiro canal de gás 75. 0 corpo de combinação 74 está fixado à placa 61. 0 canal de gás 75 liga as duas câmaras 59 e 60 uma à outra. Outro canal de gás 76 leva, desde a base de válvula 63 através da placa 61, para um dispositivo de arrastamento, que apanha, no âmbito de um desbaste 77, o corpo da válvula 37 oca e termina num flange 78, que serve de encosto para arrastamento do corpo da válvula. No estado de repouso apresentado na figura 2 existe uma fenda 79 entre o encosto 78 e o corpo da válvula 37, 0 corpo da válvula 37 está pré-carregado por uma primeira mola de pressão 80 e uma segunda mola de pressão 81 em posição de fluidez, entre ambas há um prato de mola 82. A partir do estado de repouso em conformidade com a figura 2, a função do esquentador de água corrente a gãs apresenta-se, segundo a fig. 3, da seguinte forma:

Neste estado de repouso a válvula 36 está fechada, ou seja, o trajecto do gãs principal para o queimador 14 está fechado. As molas de pressão 80 e 81 estão aliviadas, a válvula 63/65 está fechada e, em contrapartida, a válvula 64/66 está aberta. Deste modo, as câmaras 59 e 60 estão 8 curto-circuitadas de forma pneumática e, para além disso, compare a figura 1, a válvula de gás 44 está fechada e a válvula hidráulica no interruptor hidráulico 5 está também fechada,. 0 queimador não liga e não há débito de água pelo esquentador de água corrente a gãs 1. A válvula de ajuste 41 controlada pela pega 39 encontra-se numa posição intermédia qualquer, mas não está fechada, nem pode ser fechada. Se abrir agora a válvula de abastecimento de água que se encontra no interruptor hidráulico 5, através do accionamento da pega 11, acontece o seguinte: 0 trajecto da água começa por estar livre, de modo que a água liberta o interruptor hidráulico 5 e chega pelo tubo de alimentação 6 â serpentina 4 em forma de espiral, a partir daí alcança o permutador de calor 3 depois de passar o limitador da temperatura de segurança 22 e fluí pela conduta de saída de água quente 13 para o ponto de abastecimento 12, Ao mesmo tempo esta passagem de água é, porém, χ-egistada de um modo conhecido pelo interruptor hidráulico e, como reacção a isso, dã-se um desvio do pino 8 juntamente com o pino 42 correspondente ao débito da água. Este último abre a válvula de gãs 44 analogicamente ao tamanho do débito da água, correspondentemente a subir, e o primeiro acciona o contacto 9. Deste modo, liga-se a tensão da bateria 24 através da conduta 10 para o comando do queimador 27, Este acciona o dispositivo de ignição 25, de modo que através das condutas 30, o eléctrodo de ignição 31 é provido de impulsos de alta tensão, que passa do eléctrodo 31 para o contra eléctrodo 35. Isto acontece por um determinado tempo e é controlado por um elemento temporal, adicionalmente integrado no dispositivo de comando 41. Paralelamente aos processos anteriormente descritos acontece ainda o 9 seguinte: a pressão do gás encontra-se também na entrada de gás 50, mas o gás não pode fluir para o queimador principal devido à válvula fechada 36 no entanto pode, através do canal do gãs 7 5 chegar não só à câmara 59, como também â câmara 60. O pino 8 que acciona o contacto 9 também se liga através do comando do queimador 27 e a conduta 28 passa corrente pela execução 73 e as condutas 72 para a bobina do electroíman 71, Esta aperta a culatra 69 contra a força de reposição de uma mola não apresentada e faz, por isso, com que a báscula 67 gire no ponto de rotação 68. Deste modo, altera-se o estado de comutação das válvulas 63/65 e 64/66. O novo estado de comutação é visível da figura 3 . Deste modo, bloqueia-se o canal 75 e abre-se o canal 76. Enquanto que do lado da saída, ou seja com o aparelho em repouso, as pressões nas câmaras 59 e 60 eram iguais e maiores que a pressão atmosférica, que existe na conduta 83 anexa à base da válvula 38 as condições atmosféricas alteram-se agora, Uma vez que a câmara 58 é daqui em diante bloqueada pela pressão do gãs da entrada de gãs 50, esta pressão sobre o canal 76 que ficou livre baixa, uma vez que este gás pode agora chegar, através do canal 76, â conduta 83 que leva ao queimador, contornando a válvula 36.. Esta corrente de gãs é tão grande, que chega para ligar o queimador como corrente de gãs de ignição para o queimador 14. Há pouco descrevemos que o queimador jã é sujeito a faíscas de ignição. Esta corrente de gãs relativamente baixa impede, aliás, também crepitações no queimador 14 durante a ignição. Por outro lado, esta corrente de gás está apenas disponível por um determinado período de tempo, nomeadamente durante o tempo que a pressão na câmara 60 leva a baixar para a pressão atmosférica. Se, durante este período, o queimador 14 10 ligar, a ignição é confirmada ao detector de chamas 26 através do trajecto de ionização entre os dois eléctrodos 33 e 35, A descarga em função da pressão da câmara 60 faz ainda com que, devido ao aumento de pressão de gãs na câmara 59, pela ligação com a entrada de gãs 50, a membrana 57 e, consequentemente, a placa 61 seja movida contra a tampa 56. Deste modo, o dispositivo de arrastamento desloca-se na mesma direcção, o que não tem qualquer efeito até o flange 78 se encostar ao corpo da válvula 37, uma vez que a fenda 79 é cada vez menor. Só nessa altura é que o corpo da válvula 37 é levantado da sua base de válvula 38, ou seja, a válvula do gás 36 é aberta. Então, o trajecto do gãs directamente da entrada do gãs para a conduta 83 estará livre e a corrente de gás por esta conduta aumenta para o valor desejado segundo o débito de gás definido pela posição de estrangulamento da válvula de ajuste 41, estando este débito do gás ainda dependente do débito de água pelo interruptor hidráulico 5, pois o grau de abertura da válvula 44 é controlado por este débito de água.

Se, porém, no espaço de tempo anteriormente descrito o queimador 14 não se acender, o comando do queimador 27 volta a desligar o electroíman, através da conduta 28, uma vez decorrido o tempo definido no elemento temporal 86, Assim, a válvula 63/65 volta a fechar-se com a queda da báscula 67, de forma que o corpo da válvula 37 continue repousado na base de válvula 38, sem nunca ter levantado. Deste modo, impede-se outro fluxo de gãs para o queimador 14. 0 fluxo de gãs está, aliás, marcado pelas setas 84.

Lisboa, 21/02/2007

Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕES Esquentador de água corrente a gãs (1) com um permutador de calor (3) aquecido por um queimador (14), ao qual está conectada a montante uma válvula de água (5) num interruptor hidráulico e ao qual estão conectados a montante, do lado do gás, válvulas de gás (36, 44), das quais uma (44) é comandada pelo interruptor hidráulico (5) e uma outra (36) é comandada por uma servo-válvula (29) controlada por pressão de gás, encontrando-se ambas em série, em que, prescindindo de um queimador piloto, a servo-válvula (29) com a sua válvula de gãs de ignição, apresenta um espaço interior (58) dividido por uma membrana (57), caracterízado pelo facto da primeira câmara (59) do espaço interior (58) dividido estar ligada, através de uma válvula (64/66) accionãvel por um electroíman (71) e um primeiro canal de gãs (75) com a segunda câmara (60) do espaço interior (58) dividido, enquanto que a segunda câmara (60) está ligada ao trajecto do gãs (83) no sentido descendente da válvula do gás (36) , através de uma válvula (63/65) accionãvel por um electroíman (71) , em que a membrana (57) apresenta um dispositivo de arrastamento que suporta um corpo da válvula (37) da última válvula de gãs (36) mencionada, extremidade do dispositivo de arrastamento que está virada para o corpo da válvula (37) o qual é arrastado contra a força de reposição de uma mola (80, 81) apenas depois da passagem de uma fenda (79) entre o corpo da válvula 2 (37) e um flange (78) e, deste modo, abre a válvula de gãs (36) por último mencionada.
2. 2. Esquentador de água corrente a gãs segundo reivindicação 1, caracterízado pelo facto da primeira válvula (63/65) e a segunda válvula (64/66) estarem ligadas à membrana (57) e serem comandadas na direcção oposta pelo mesmo electrolman (71), de modo que ambas as câmaras (59, 60) da peça de accionamento (52) são ligadas ou separadas do lado do gãs.
3. 3. Esquentador de água corrente a gãs segundo reivindicação 1 ou 2, caracterízado pelo facto do interruptor hidráulico (5) apresentar um microcontacto (9), accionãvel por um pino (8) do interruptor hidráulico (5) directamente numa saliência, que está disposto no seguimento de uma linha eléctrica (10), com o qual apresenta uma bateria (24) de um dispositivo de comando (21) , um dispositivo de ignição (25) e um detector de chamas (26), como também um comando de queimador (27) , em que um elemento temporal (86) está atribuído ao comando do queimador (27), que, quando não surge chama no queimador 14, desliga a corrente do electroíman (71) da servo-válvula (29), uma vez decorrido o tempo de segurança. Lisboa, 21/02/2007