PT1689940E - Limitador de caudal - Google Patents

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Description

1
DESCRIÇÃO
LIMITADOR DE CAUDAL A presente invenção diz respeito a um limitador de caudal com um corpo de passagem, em que o corpo de passagem apresenta no seu interior pelo menos um canal por onde passa o fluido e que está equipado com uma abertura de entrada e uma abertura de saida, estando previsto pelo menos um canal de gás com uma abertura de aspiração do gás e uma abertura de saida do gás para um gás que se pretende misturar com o fluido que sai do canal, dispondo a seguir à abertura de entrada um funil de entrada. A invenção refere-se também à entrada de um limitador de caudal, com uma abertura de entrada e uma abertura de saida para pelo menos um fluido, apresentando a abertura de entrada uma secção maior que a abertura de saida.
Além disso, a invenção refere-se a um processo para a mistura de pelo menos um fluido com pelo menos um gás, entre outros, água com ar. 2
Os limitadores de caudal do tipo acima mencionado tornaram-se conhecidos, por exemplo, a partir da Patente Alemã N°DE 100 08 438 Al, da Patente Europeia N°. EP 0 856 691 A ou da Patente Norte-Americana N° US 5,11,994. A Patente Alemã N° DE 100 08 438 Al diz respeito a um dispositivo de injecção de ar que permite juntar o ar à água, em que o dispositivo de injecção de ar se encontra a montante, entre uma válvula de água e uma peça de ligação do tubo de alimentação. A Patente Europeia N° EP 0 856 691 A apresenta uma válvula economizadora de água para a mistura da água com o ar. A Patente Norte-Americana N° US 5,11,994 descreve um dispositivo para aumentar a energia do caudal de água dentro de uma cabeça de chuveiro, com uma abertura de entrada para o ar ambiente, um canal de água para a recepção da água proveniente de uma fonte de alimentação de água e pelo menos uma câmara de mistura, que tenha uma ligação de fluido ao canal de água e à abertura de entrada do ar, a fim de receber a água e o ar. A Patente Alemã N° DE 36 04 267 Al diz respeito a uma 3 recepção para a limitação do caudal, em que a redução do fluxo se realiza através de um êmbolo de injector móvel em combinação com uma haste de injector, verificando-se uma aspiração adicional de ar.
Além disso, o regulador de jacto de água e limitador de caudal para válvulas sanitárias apresentado pela Patente Internacional N° WO 94/20219 contém um dispositivo que se encontra alojado dentro de um corpo e que divide o jacto de água, em que uma placa de estrangulamento procede a um estrangulamento prévio da quantidade de água, enquanto a regulação fina é realizada durante a operação por um dispositivo de estrangulamento numa placa equipada com orifícios cilíndricos.
As desvantagens destes limitadores de caudalconhecidos são a reduzida taxa de mistura de fluido e gás e sua construção mecânica complicada.
Assim, o objectivo da invenção é a criação de um limitador de caudal que permite obter uma nítida redução do caudal e, ao mesmo tempo, uma elevada recepção de gás.
Este objectivo é atingido na invenção por um limitador de caudal do tipo acima mencionado, devido ao facto de haver 4 a seguir à abertura de entrada um funil de entrada. 0 funil de entrada permite obter elevadas velocidades de passagem do fluido no canal e, além disso, o fluido é colocado em turbilhão.
Estas velocidades de passagem elevadas provocam uma baixa pressão na área da abertura de saida do canal, de modo a serem aspiradas através do canal de gás elevadas quantidades de gás que então são recebidas pelo turbilhão de fluido.
Desta forma, o caudal de água do duche pode ser reduzido, por exemplo, dos habituais 15 a 19 1/min para 3 a 5 1/min, sem que haja uma redução do conforto do duche, uma vez que devido à aspiração do ar através da abertura de aspiração do gás o volume do jacto de água é aumentado.
Este facto permite uma clara redução dos custos de consumo da água e também dos custos da energia necessária para aquecer a água.
Num modo de realização preferencial, a curvatura do funil de entrada corresponde a uma curva F(x) = C * 1/x, com a consequência de um aumento da aceleração do fluido dentro 5 do canal. A forma desta curva corresponde a fenómenos conhecidos na natureza em que se fazem sentir forças optimizadas (por exemplo, tornados, força de coriolis, etc.). A maior absorção de gás e, com isso, o aumento de volume do fluido é conseguido quando pelo menos aquele único canal do fluido e pelo menos aquela única abertura de saída do gás entram no mesmo plano, por exemplo, numa câmara de mistura. 0 fabrico do limitador de caudal segundo a invenção é bastante facilitado quando pelo menos aquele único canal na área que se segue ao funil de entrada é executado de forma circular-cilíndrica e disposto axialmente dentro do corpo de passagem.
Nos limitadores de caudal habituais a aspiração do gás pode ser interrompida devido a diferenças de pressão no tubo de alimentação do fluido, podendo o fluido entrar no canal de gás.
Este efeito pode ser evitado se dentro do canal de gás for montada, vantajosamente, uma válvula de retenção. 6
Num outro modo de realização do limitador de caudal, este apresenta, pelo menos, uma cavidade para a recepção de materiais magnéticos, minerais ou orgânicos.
De acordo com diversos estudos, os imanes influenciam o depósito de calcário dentro de tubos e válvulas de água.
Além do mais, o objectivo é atingido pelo facto de um limitador de caudal ser montado entre a abertura de entrada e a abertura de saida de uma tomada.
Esta tomada pode ser montada rapidamente em mangueiras, tubos, válvulas e outros elementos previstos para o transporte de fluidos.
Na tomada acima mencionada, a abertura de aspiração do gás do limitador de caudal no seu estado montado apresenta uma ligação alinhada com o canal de aspiração de gás da tomada, o que permite uma aspiração desimpedida do gás.
Numa outra variante da invenção, entram pelo menos aquele único canal do fluido e pelo menos aquela única abertura de saída do gás numa câmara de mistura permeável na direcção do fluxo, o que tem a vantagem de a mistura do 7 fluido com o gás se realizar depois da aceleração do fluido no canal.
Se a câmara de mistura apresentar uma secção em forma de um cone truncado, realiza-se uma admissão máxima do gás por parte do fluido.
Num outro modo de realização da invenção, a câmara de mistura apresenta paredes laterais arredondados cuja curvatura corresponde a uma curva F(x) = C * 1/x, o que tem a vantagem de o turbilhão do fluido ser mais uma vez aumentado e de haver um maior enriquecimento com gás.
No estado montado o limitador de caudal usado na tomada pode entrar em vibração, devido à elevada velocidade de fluxo do fluido, o que provoca ruidos não desejados (apitos, barulho intenso etc.).
Para evitar estes ruidos e permitir a compensação eventualmente necessária da pressão, o limitador de caudal apresenta na sua superfície exterior pelo menos uma ranhura.
Da mesma forma é realizável também uma tomada que apresenta na sua superfície interior pelo menos uma 8 ranhura.
Os hospitais e os hotéis têm, normalmente, um consumo de água elevado.
Por isso, a utilização de tomadas que permitem reduzir o consumo de água é desejável, tanto do ponto de vista ecológico como também do ponto de vista económico.
Uma vez que, sobretudo, em hospitais são exigidas superfícies asseadas e fáceis de limpar, num outro modo de realização preferencial da tomada, a superfície exterior da tomada é executada em formato liso.
Num outro modo de realização da invenção está previsto na tomada pelo menos um meio para a regulação do caudal.
Este meio pode ser actuado, adicionalmente, a partir do exterior, por exemplo, por uma chave sextavada.
Além disso, numa outra variante preferencial da invenção o corpo apresenta na área da abertura de saída ou na área do limitador de caudal, pelo menos, uma cavidade para a recepção de materiais magnéticos, minerais ou orgânicos. 9 0 material posicionado dentro da cavidade pode ser, por exemplo, material mineral, usado para fins terapêuticos.
Assim, são usados, de preferência, pedras semipreciosas para a energetização da água potável. A utilização do limitador de caudal para misturar água como fluido e ar como gás é uma das aplicações preferenciais da invenção.
No entanto, a invenção pode ser usada também para misturar os mais variados líquidos ou gases com um gás aspirado. A tomada pode ser usada num processo de mistura de pelo menos um fluido com pelo menos um gás, em que o caudal do fluido é reduzido e a sua velocidade de passagem aumentada, provocando-se o turbilhão do fluido e, a seguir, a mistura com pelo menos um gás. A mistura do fluido permite uma recepção máxima de volume de gás.
Sendo usada a água como fluido e o ar como gás, este processo é adequado para aumentar o teor de oxigénio da 10 água que em determinadas circunstâncias ficou durante muito tempo sob pressão, por exemplo, dentro de tubos ou depósitos, preparando-a para a utilização como água potável. A seguir, a invenção é explicada com a ajuda de alguns exemplos de execução não limitativos, representados nos desenhos.
Nestes mostra-se esquematicamente: FIG 1 uma tomada para um limitador de caudal segundo a FIG 3, com um limitador de caudal segundo a FIG 2 integrado, num corte longitudinal, FIG 2 um limitador de caudal num corte longitudinal e ampliado, FIG 3 uma tomada para um limitador de caudal sem o limitador de caudal montado, num corte longitudinal, FIG 4 uma tomada para um limitador de caudal com o limitador de caudal integrado segundo a FIG 3 e 11 meios adicionais para a redução da secção do canal ou da abertura de saida, FIG 5 uma recepção para um limitador de caudal segundo a FIG 3, com um limitador de caudal segundo a FIG 2 integrado, com cavidades na área da abertura de saida, num corte longitudinal, FIG 6a-d vista da FIG 5 ao longo da linha A-A,
Figs. 7-9 outras formas de execução da tomada em conformidade com a invenção. A tomada AUF para a limitação do caudal, representada na FIG 1, é utilizada, por exemplo, em duches para a redução do consumo de água. A peça fulcral da tomada AUF é o limitador de caudal DUR representado na FIG 2.
Este apresenta, dentro de um corpo de passagem DUK, uma abertura de entrada EIN que, por sua vez, apresenta um funil de entrada ELT através do qual o fluido, neste caso água, pode entrar no canal KAN. 12 A curvatura do funil de entrada ELT corresponde a uma curva F(x) = C * 1/x num plano que passa pela recta central longitudinal "γ".
Devido a esta forma especial, a água é colocada em turbilhão durante a sua passagem para o canal KAN e acelerada dentro do canal KAN.
Devido à elevada velocidade de passagem da água é criada no espaço por baixo da abertura de saída AUS uma baixa pressão que provoca a aspiração do gás, por exemplo, ar, no canal de gás GKA. 0 ar aspirado é misturado com a água acelerada em turbilhão.
Devido à entrada do ar na água, o volume do jacto de água é aumentado e o conforto do duche é mantido, enquanto o consumo de água é reduzido, por exemplo, de 15 a 19 1/min para 3 a 5 1/min.
Naturalmente, o limitador de caudal DUR representado na FIG 2 pode ser usado também sem a tomada AUF mostrado na FIG 3. 13
Por exemplo, podem ser fixados nos extremos longitudinais do limitador de caudal DUR, atribuídos à abertura de entrada EIN e à abertura de saída AUS, extensões de mangueira, com a ajuda de braçadeiras de fixação para tubos flexíveis. A tomada AUF, como mostrada na FIG 3, é constituída por um corpo GEH que nas áreas da abertura de entrada INL e da abertura de saída OUT apresenta uma rosca (não mostrada nas FIG) que serve, por exemplo, para a montagem da tomada AUF numa mangueira de duche. A superfície OBE do corpo GEH é executada em formato liso, o que permite uma limpeza fácil da tomada AUF, uma característica que é desejável também do ponto de vista da isenção de germes, por exemplo, em hospitais.
Adicionalmente, o corpo GEH apresenta um canal de aspiração do gás GAS o qual, com o limitador de caudal DUR integrado, está ligado de forma alinhada à abertura de aspiração do gás GAF deste (FIG 1) . 0 canal de gás GKA está equipado com uma válvula de retenção RUC que impede que em caso de oscilações da pressão ou acontecimentos semelhantes saia água na 14 abertura de aspiração do gás GAF. A abertura de saida AUS do limitador de caudal DUR encontra-se no mesmo plano da abertura de saida GUF do canal de gás GKA e entra numa câmara de mistura MIS.
Esta câmara de mistura MIS apresenta uma secção em forma de um cone truncado que permite uma mistura perfeita da água com o ar.
Neste modo de realização da invenção, o limitador de caudal DUR é integrado no corpo GEH da recepção AUF sem meios de fixação adicionais, o que tem a vantagem de o limitador de caudal DUR poder ser retirado da tomada AUF rapidamente, por exemplo, para fins de limpeza, ou para substitui-lo por um limitador de caudal com uma secção diferente.
Desta forma, uma tomada AUF pode ser equipada com diferentes limitadores de caudal.
Uma vez que o limitador de caudal DUR no modo de realização aqui descrito é apenas inserido na tomada AUF e não adicionalmente fixado, as elevadas velocidades de passagem da água podem provocar a vibração do limitador 15 de caudal DUR dentro da tomada AUF.
Esta vibração está na origem de ruídos não desejados e para evitar tais efeitos, o revestimento exterior AMA do corpo de passagem DUK apresenta uma ranhura NUT.
Num outro modo de realização da invenção (não representado) a ranhura encontra-se na face interior do revestimento IMA da tomada AUF.
Na FIG 4 encontra-se representada uma outra variante da invenção. A câmara de mistura MIS apresenta paredes laterais SUL igualmente curvados cujo decurso corresponde a uma curva F(x) = C * 1/x.
Adicionalmente, são representados meios MIT que regulam a entrada e a saída da água. É inserido no canal KAN ou na abertura de saída OUT, por exemplo, um pino equipado com uma ponta aumentada (não representada).
Desta forma, a secção do canal ou da abertura de saída 16 OUT fica mais reduzida, dando origem a um fluxo mais reduzido. A ponta do pino pode ser posicionada, por exemplo, rodando o pino dentro de uma rosca correspondente.
Os fluidos usados são a água como fluido e o ar como gás aspirado.
Naturalmente, é pensável também a utilização de qualquer outro fluido (liquido ou gasoso).
Um outro modo de realização da invenção, representado na FIG 5, apresenta na área da abertura de saida OUT uma cavidade AUN.
Como mostra a FIG 6a, esta tem uma forma anelar. A cavidade AUN destina-se à recepção de materiais magnéticos.
Estudos demonstraram que os campos magnéticos exercem uma influência positiva sobre os depósitos de calcário em tubos e válvulas de água. Por isso, a utilização de imanes pode reduzir possíveis depósitos de calcário 17 dentro do limitador de caudal DUR ou da recepção AUF.
As FIG 6b a FIG 6d mostram outros modos de realização da cavidade AUN. A cavidade AUN também pode ser executada na forma de um ou mais orifícios, dispostos simetricamente em torno da abertura de saída OUT.
Além disso, a posição das cavidades AUN pode ser realizada dentro do corpo GEH ou também dentro do limitador de caudal DUR.
No modo de realização representado na FIG 7 é o corpo que apresenta duas cavidades AUN dispostas na área do limitador de caudal DUR, enquanto nas variantes mostradas nas FIG 8 e FIG 9 as cavidades AUN se encontram no limitador de caudal DUR.
Este último modo de realização tem a vantagem de o seu fabrico ser simples.
Naturalmente, as cavidades podem estar dispostas no limitador das mais variadas maneiras. 18 São também realizáveis combinações dos modos de realização acima descritos. A cavidade também pode ser executada de forma a permitir a recepção de vários imanes lado a lado ou encaixados uns nos outros. A utilização das cavidades não é limitada ao alojamento de materiais magnéticos.
Pode ser prevista também a recepção de materiais minerais ou orgânicos como, por exemplo, pedras semipreciosas, sais de Schussler ou essências florais de Bach.
Possíveis são também combinações dos diversos materiais. LISBOA, 5 de DEZEMBRO de 2007

Claims (17)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Limitador de caudal (DUR) com um corpo de passagem (DUK), em que o corpo de passagem (DUK) apresenta no seu interior pelo menos um canal (KAN) por onde passa o fluido e que está equipado com uma abertura de entrada (EIN) e uma abertura de saída (AUS), estando previsto pelo menos um canal de gás (GKA) com uma abertura de aspiração do gás (GAF) e uma abertura de saída do gás (GUF) para um gás que se pretende misturar com o fluido que saí do canal (KAN), seguindo-se à abertura de entrada (EIN) um funil de entrada (ELT), caracterizado por a curvatura do funil de entrada (ELT) corresponder a uma curva F(x) = C * 1/x.
2. Limitador de caudal (DUR) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos aquele único canal (KAN) para o fluido e pelo menos aquela única abertura de saída do gás (GUF) entrarem no mesmo plano. 2
3. Limitador de caudal (DUR) de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por pelo menos aquele único canal (KAN) estar disposto axialmente dentro do corpo de passagem (DUK).
4. Limitador de caudal (DUR) de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por dentro do canal de gás (GKA) estar montada uma válvula de retenção (RUC).
5. Limitador de caudal (DUR) de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado por o limitador de caudal (DUR) apresentar pelo menos uma cavidade (AUN) para a recepção de materiais magnéticos, minerais ou orgânicos.
6. Recepção (AUF) para a limitação do caudal, com uma abertura de entrada (INL) e uma abertura de saída (OUT) para um fluido, em que a abertura de entrada (INL) apresenta uma secção maior que a abertura de saída (OUT), caracterizada por um limitador de caudal (DUR), de acordo com as reivindicações de 1 a 3 5, se encontrar entre a abertura de entrada (INL) e a abertura de saída (OUT).
7. Recepção (AUF) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por a abertura de aspiração do gás (GAF) do limitador de caudal (DUR) no seu estado montado apresentar uma ligação alinhada com um canal de aspiração de gás (GAS) da recepção (AUF).
8. Recepção (AUF) de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada por pelo menos aquele único canal (KAN) para o fluido e pelo menos aquela única abertura de saida do gás (GUF) entrarem numa câmara de mistura (MIS) permeável na direcção do fluxo.
9. Recepção (AUF) de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por a câmara de mistura (MIS) apresentar uma secção em forma de um cone truncado.
10. Recepção (AUF) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por a câmara de mistura (MIS) 4 apresentar paredes laterais (SUL) arredondados cuja curvatura corresponde a uma curva F(x) = C * 1/x.
11. Recepção (AUF) de acordo com uma das reivindicações de 7 a 10, caracterizada por o limitador de caudal (DUR) apresentar na sua superfície exterior (AMA) pelo menos uma ranhura (NUT).
12. Recepção (AUF) de acordo com uma das reivindicações de 7 a 10, caracterizada por a recepção (AUF) apresentar na sua superfície interior (IMA) pelo menos uma ranhura (NUT).
13. Recepção (AUF) de acordo com uma das reivindicações de 7 a 12, caracterizada por a superfície exterior (QBE) da recepção (AUF) ser executada de forma lisa.
14. Recepção (AUF) de acordo com uma das reivindicações de 7 a 13, caracterizada por estar previsto pelo menos um meio (MIT) para a regulação do caudal. 5
15. Recepção (AUF) de acordo com uma das reivindicações de 7 a 14, caracterizada por o corpo (GEH) apresentar na área da abertura de saída (OUT) pelo menos uma cavidade (AUN) para a recepção de materiais magnéticos, minerais ou orgânicos.
16. Recepção (AUF) de acordo com uma das reivindicações de 6 a 15, caracterizada por o corpo (GEH) apresentar na área do limitador de caudal (DUR) pelo menos uma cavidade (AUN) para a recepção de materiais magnéticos, minerais ou orgânicos.
17. Utilização do limitador de caudal (DUR) de acordo com uma das reivindicações de 1 a 16 caracterizada por adoptar a mistura da água como fluido com o ar como gás. LISBOA, 5 de DEZEMBRO de 2007
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