PT2233844E - Vaso de expansão por pressão de membrana - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "VASO DE EXPANSÃO POR PRESSÃO DE MEMBRANA" A invenção diz respeito a um vaso de expansão por pressão de membrana, para ligação a uma rede de distribuição, o qual compreende duas metades de vaso que se encontram interligadas numa região de ligação periférica de uma maneira estanque relativamente à pressão e a fluidos, em que o espaço interno fechado do vaso constituído pelas duas metades de vaso é subdividido numa câmara de água e numa câmara de gás, por intermédio de uma membrana plana ou em forma de meia concha, podendo a câmara de água ser ligada à rede de distribuição através de um tubo de ligação.

Os vasos de expansão com membrana deste tipo servem para acomodar mudanças de volume - por exemplo ao ligar e desligar bombas por controlo de pressão, no amortecimento de choques de pressão, ou também devido aos efeitos da temperatura em circuitos fechados de líquidos -que ocorrem em sistemas de abastecimento de água ou em circuitos fechados de aquecimento. São essencialmente distinguíveis dois tipos de vasos de expansão diferentes, nomeadamente os vasos com duas metades de vaso e uma membrana plana ou em forma de meia concha, e os vasos com uma membrana em forma de balão - 2 - ΡΕ2233844 que é usada com sua borda de abertura no tubo de ligação de água do vaso de expansão, e que forma a câmara de água. Alternativamente, a membrana pode também formar a câmara de gás.

Nos vasos de expansão com membrana plana ou em forma de meia concha, existem diferentes formatos de vasos, em que, numa primeira classificação, se estabelece diferença entre vasos planos que são por exemplo utilizados em aquecedores de paredes térmicas ("Wandheizthermen"), e vasos cilíndricos ou esféricos. Estes dois tipos de vasos têm em comum o facto de o espaço interno do vaso ser subdividido numa câmara de água e numa câmara de gás, por intermédio de uma membrana plana ou em forma de meia concha feita a partir de um material com elasticidade, em que a membrana pode simultaneamente funcionar como um elemento de vedação entre as duas metades de vaso. Uma solução deste tipo é, por exemplo, mostrada no documento DE 28 14 162 B2.

Como significativa desvantagem desde há muito tempo comprovada para estes vasos de expansão está principalmente o facto de eles não conseguirem evitar um determinado efeito de permeação, através de membranas feitas num material em elastómero, em particular para longos períodos de utilização, pelo que o gás proveniente da câmara de gás poderá penetrar na câmara de água, e consequentemente na rede de distribuição, o que é particularmente indesejável em circuitos fechados de aquecimento. Por esse facto, também se reduz o volume de gás na câmara de gás, o que torna indispensável a realização de uma manutenção porque é ΡΕ2233844 - 3 - necessário um reenchimento. Isso está associado com uma correspondente despesa. A partir do documento DE 35 44 754 AI é já conhecido um vaso de expansão, em que o material da membrana e o gás contido na câmara fechada pela membrana são seleccionados em combinação um com o outro, de modo a ser tão pequeno quanto possível o coeficiente de difusão do gás relativamente ao material da membrana. Em contraste com a utilização de azoto para tais vasos de expansão - onde não é particularmente tido em consideração o ponto de vista do comportamento inerte do azoto face à membrana, e o comportamento da difusão do azoto em relação à membrana -nesta solução ganha primazia o comportamento de difusão do gás em relação à membrana, ou seja, é feita uma selecção da particular combinação entre gás e material de membrana. Esta solução não foi no entanto aplicada na prática, uma vez que se depende predominantemente do azoto, o qual é invariavelmente utilizado como gás. A partir do documento US 4 315 527 é já conhecido um vaso de expansão para ligação a uma rede de distribuição com duas metades de vaso, as quais se encontram interligadas numa região de ligação periférica de uma maneira estanque à pressão e a fluidos, em que o espaço interno fechado do vaso constituído pelas duas metades de vaso é subdividido numa câmara de água e numa câmara de gás, por intermédio de uma membrana plana ou em forma de meia concha, podendo a câmara de água ser ligada à rede de -4- ΡΕ2233844 distribuição através de um tubo de ligação. A membrana é feita a partir de um material com elasticidade, de preferência borracha, que apresenta um rebordo exterior para vedar as duas partes de um vaso, especialmente concebido e produzido como parte integrante da membrana, tendo nomeadamente uma região periférica de estrutura colunar engrossada com elementos de tipo flange que lhe ficam adjacentes, os quais se sobrepõem pelo lado de fora aos dois rebordos periféricos das metades de vaso, na posição de montagem. 0 documento US-A-4 315 527 mostra assim as caracteristicas do preâmbulo da reivindicação 1. 0 objectivo da invenção consiste em desenvolver um vaso de expansão por pressão de membrana, de tal maneira que seja evitada de forma fiável uma permeação de gás da câmara de gás para a câmara de água, sem que por isso sejam significativamente aumentados os custos de fabricação e montagem.

Este objectivo é conseguido com um vaso de expansão por pressão de membrana de acordo com a reivindicação de patente 1. É portanto disponibilizado um vaso de expansão por pressão de membrana, cuja membrana de plástico - com pelo menos uma camada - é estanque relativamente a gases, sendo consequentemente evitada uma permeação de gás, nomeadamente ar ou azoto. Como material plástico pode por exemplo ser utilizado um copolímero de etileno e álcool -5- ΡΕ2233844 vinílico ("Ethylen-Vinyl-Alkohol - EVOH"), funcionando como base. A fim de garantir, simultaneamente, a função de vedação da membrana entre as duas partes do vaso, sem quaisquer custos adicionais de montagem, o rebordo exterior da membrana de acordo com a invenção está ligado a um elemento de vedação. Este elemento de vedação periférico é adequadamente aplicado sobre o rebordo exterior da membrana.

Estará de preferência previsto que o lado de cima e o lado de baixo do rebordo exterior da membrana estejam, cada um deles, ligados a um elemento de vedação, com o que é alcançada uma vedação particularmente fiável. Em alternativa, pode estar previsto que o elemento de vedação assuma uma forma em C e envolva o rebordo exterior da membrana pelo lado de cima e pelo lado de baixo. Um tal elemento de vedação em forma de C pode por exemplo ser ligado com o rebordo exterior da membrana através de moldagem por inserção.

Num modelo de realização particularmente preferido, está previsto que o elemento de vedação consista numa espuma de vedação que é aplicada sobre o rebordo exterior da membrana. Uma espuma de vedação deste tipo, por exemplo feita a partir de uma base de poliuretano-2K, deixa-se aplicar, do ponto de vista da fabricação, de forma particularmente fácil sobre o rebordo exterior da membrana. -6- ΡΕ2233844

Como consequência, o elemento de vedação segue o contorno do rebordo exterior da membrana, o qual depende do correspondente formato do vaso (por exemplo, redondo, poligonal, poligonal com cantos arredondados). A ligação estanque à pressão e a fluidos das duas metades de vaso irá de preferência garantir, de um modo já conhecido, que as duas metades de vaso fiquem interligadas com encaixe perfeito na região de ligação, mediante encastramento do rebordo exterior da membrana. Um exemplo de uma tal ligação com encaixe perfeito é mostrado na Figura 1 do documento DE 28 14 162 B2. A própria membrana será de preferência feita, de acordo com um primeiro modelo de realização preferido, a partir de uma mistura de plásticos. Uma tal mistura de plásticos, em particular uma mistura de polímeros, consiste numa liga de plásticos molecularmente distribuídos ou microscopicamente dispersos, ou seja, uma mistura de pelo menos dois materiais plásticos de base, ou polímeros de base. Um dos materiais de base irá então apresentar de preferência as necessárias propriedades de elasticidade que permitem a deformação da membrana durante as variações de pressão, enquanto o outro apresenta as propriedades de estanqueidade relativamente a gases.

Adicionalmente, ou em alternativa, está previsto num outro modelo de realização preferido que a membrana seja constituída por um material compósito com pelo menos ΡΕ2233844 - 7 - duas camadas, que compreende uma primeira camada feita num material plástico com elasticidade, e uma segunda camada que está ligada à primeira camada e é feita num material plástico com elasticidade e estanque relativamente a gases. Neste modelo de realização, uma das camadas funciona como camada de suporte, sobre a qual é aplicada a segunda camada, por exemplo através de extrusão conjunta.

Num outro modelo de realização mais vantajoso, está previsto que a membrana apresente uma estrutura com pelo menos três camadas, consistindo a terceira camada num material plástico com elasticidade. A segunda camada de um material plástico com elasticidade e estanque a gases é seguidamente embebida de ambos os lados.

Podem estar previstos meios promotores de adesão entre as camadas.

Serão seguidamente explicados em maior detalhe modelos de realização exemplificativos da invenção, fazendo referência aos desenhos. Nos desenhos: a Figura 1 representa uma secção de corte através de um vaso de expansão por pressão de membrana, a Figura 2 representa uma vista ampliada de uma secção de corte da estrutura da membrana, de acordo com um modelo de realização preferido, a Figura 3 representa uma vista parcial, em planta, da membrana de acordo com a Figura 2, -8- ΡΕ2233844 a Figura 4 representa uma vista ampliada de uma secção de corte da estrutura da membrana, de acordo com um outro modelo de realização preferido, e a Figura 5 representa uma vista parcial, em planta, da membrana de acordo com a Figura 4.

Um vaso de expansão por pressão de membrana está genericamente identificado na Figura 1 pelo número de referência 1. Este vaso de expansão por pressão de membrana 1 é constituído como vaso plano, no modelo de realização exemplificativo, adequado por exemplo para inserção dentro de um aquecedor de parede. Ele poderá contudo apresentar uma configuração geométrica diferente, por exemplo quando é usado em associação com uma caldeira de aquecimento. 0 vaso de expansão por pressão de membrana 1 compreende duas metades de vaso em forma de meia concha 2, 3 feitas em metal. As duas metades de vaso 2, 3 podem basicamente apresentar qualquer formato geométrico, como por exemplo oval ou rectangular. As metades de vaso 2, 3 estão interligadas de forma estanque à pressão e a fluidos, numa região de ligação periférica genericamente identificada pelo número de referência 4, como será adiante explicado em maior detalhe.

Na metade de vaso 2, está previsto um tubo de ligação 5 destinado ligar o vaso de expansão por pressão de membrana 1 a uma rede de distribuição não representada. 0 espaço interno do vaso de expansão por pressão de membrana ΡΕ2233844 - 9 - 1 é subdividido, por intermédio de uma membrana 6, numa câmara de água 7 - que se encontra em ligação com o tubo de ligação 5 - e numa câmara de gás 8, estando esta câmara de gás 8 cheia com um gás, por exemplo ar ou azoto, submetido a uma pressão predeterminada. Está para tal prevista uma abertura para enchimento com gás, a qual é por exemplo fechada utilizando um simples tampão ou uma válvula de gás 9.

Quando aumentar o volume da água na rede de distribuição, a água penetra na câmara de água 7 através do tubo de ligação 5, ou seja para o lado de dentro do vaso 1, sendo consequentemente a membrana 6 pressionada contra a almofada de gás. A configuração da membrana 6 torna-se essencial para o vaso de expansão por pressão de membrana 1. Esta irá de preferência apresentar um contorno que seja tanto quanto possível adaptado ao contorno em forma de meia concha da metade de vaso 2. A membrana 6 é feita a partir de um material plástico estanque relativamente a gases com pelo menos uma camada individual, por exemplo a partir de uma mistura de plásticos, ou seja, uma liga de plásticos com pelo menos dois componentes, em que um dos componentes apresenta propriedades de elasticidade e o outro apresenta propriedades de estanqueidade relativamente a gases. 0 componente estanque relativamente a gases pode por exemplo -10- ΡΕ2233844 ser o EVOH, que é por si próprio de tal maneira elástico que a membrana 6 poderá alterar o seu formato aquando das mudanças de pressão, conseguindo pressionar a câmara de gás 8. Para esse efeito, a membrana 6 pode estar equipada com adicionais perfis, nervuras ou elementos semelhantes, os quais não estão representados em maior detalhe.

No modelo de realização da membrana 6 ilustrado na Figura 2, esta consiste num material compósito com pelo menos duas camadas, estando representada na Figura 2 uma estrutura de três camadas. Esta membrana 6 é constituída por uma primeira camada 6a feita a partir de um material plástico com elasticidade, tal como o propileno, uma segunda camada 6b feita a partir de um material plástico com elasticidade e estanque relativamente a gases, tal como o EVOH, e uma terceira camada 6c por sua vez feita a partir de um material com elasticidade, tal como o propileno ("Propylen - PP") ou polietileno ("Polyethylen - PE"). Entre as camadas pode ser respectivamente proporcionado um meio promotor de adesão. Uma tal membrana de multicamadas 6 pode por exemplo ser produzida por extrusão conjunta. 0 rebordo exterior 10 da membrana 6 estará de preferência ligado com um elemento de vedação 11, respectivamente sobre o lado de cima e sobre o lado de baixo. Este elemento de vedação 11 irá de preferência consistir numa espuma de vedação, por exemplo feita a partir de uma base de poliuretano-2K, aplicada sobre o rebordo exterior da membrana 6. - 11 - ΡΕ2233844

Durante a montagem do vaso de expansão por pressão de membrana 1, a membrana 6 é aplicada na região de ligação 4 entre as duas metades de vaso 2, 3, estando o seu rebordo exterior 10 equipado com os elementos de vedação 11, sendo em seguida as metades de vaso 2, 3 apertadas uma contra a outra na região de ligação 4, de preferência com encaixe perfeito, por exemplo utilizando um aro de aperto periférico 12.

Para além da sua principal função de membrana, a membrana 6 é então simultaneamente utilizada como elemento de vedação na região de ligação 4. A função de vedação é assegurada de forma fiável por intermédio do elemento de vedação periférico 11 no rebordo exterior 10 da membrana 6, mesmo quando o material da membrana 6 não seja por si próprio adequado como meio de vedação.

Nas Figuras 4 e 5 é mostrado um modelo de realização alternativo para a membrana 6, onde são usados os mesmos números de referência das Figuras antecedentes desde que digam respeito a peças idênticas.

Em contraste com o modelo de realização de acordo com as Figuras 2 e 3, é disponibilizado um elemento de vedação em forma de C 11' com secção transversal continua, o qual envolve o rebordo exterior 10 da membrana 6 pelo lado de cima e pelo lado de baixo, e contorna radialmente pelo lado de fora o rebordo exterior 10. Um tal elemento de vedação em peça única 11' pode por exemplo ser ligado com a - 12 - ΡΕ2233844 membrana 6, por intermédio de moldagem por inserção da membrana 6.

Naturalmente que a invenção não se limita aos modelos de realização exemplificativos representados. Serão possíveis outros modelos de realização para a invenção, tal como se descreve nas reivindicações de patente. Poderão assim as duas metades de vaso 2, 3 apresentar um diferente formato geométrico, como foi anteriormente mencionado. A própria membrana 6 também pode apresentar uma estrutura com apenas uma ou duas camadas. No caso de a membrana 6 apresentar uma estrutura de três camadas, como se mostra nos modelos de realização exemplificativos, poderá o elemento de vedação, aquando da correspondente escolha de material, ser também constituído pela própria camada com elasticidade 6a ou 6c, através de correspondente engrossamento de material. No entanto, um tal modelo de realização exemplificativo não se enquadra no domínio de protecção das reivindicações.

Lisboa, 17 de Outubro de 2014

Claims (8)

1. ΡΕ2233844 - 1 - REIVINDICAÇÕES 1. Vaso de expansão por pressão de membrana, para ligação a uma rede de distribuição, o qual compreende duas metades de vaso (2, 3) que se encontram interligadas numa região de ligação periférica (4) de uma maneira estanque relativamente à pressão e a fluidos, em que o espaço interno fechado do vaso constituído pelas duas metades de vaso (2, 3) é subdividido numa câmara de água (7) e numa câmara de gás (8), por intermédio de uma membrana (6) plana ou em forma de meia concha, podendo a câmara de água (7) ser ligada à rede de distribuição através de um tubo de ligação (5); a membrana (6) é feita a partir de um material plástico com pelo menos uma camada e está ligada, perifericamente sobre o seu rebordo exterior (10), a um elemento de vedação (11), estando o rebordo exterior (10) da membrana (6) incorporado com o elemento de vedação (11, 11'), de uma maneira estanque relativamente a fluidos, na região de ligação (4) entre as duas metades de vaso (2, 3) ; a invenção é caracterizada por o elemento de vedação (11) ser aplicado sobre o rebordo exterior (10), e caracterizada por a membrana ser feita a partir de um material plástico estanque relativamente a gases.
2. 2. Vaso de expansão por pressão de membrana de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ΡΕ2233844 - 2 - o lado de cima e o lado de baixo do rebordo exterior (10) da membrana (6) estarem, cada um deles, ligados a um elemento de vedação (11) . acordo
3. 3. Vaso de expansão por pressão de membrana de com a reivindicação 1, caracterizado por o elemento de vedação (11') assumir uma forma em C e envolver o rebordo exterior (10) da membrana (6) pelo lado de cima e pelo lado de baixo.
4. 4. Vaso de expansão por pressão de membrana de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizado por o elemento de vedação (11, 11') consistir numa espuma de vedação, a qual é aplicada sobre o rebordo exterior (10) da membrana (6). acordo
5. 5. Vaso de expansão por pressão de membrana de com as reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado por as duas metades de vaso (2, 3) estarem interligadas com encaixe perfeito na região de ligaçao (4), mediante encastramento do rebordo exterior (10) da membrana (6) . acordo
6. 6. Vaso de expansão por pressão de membrana de com uma ou mais das reivindicações 1 a 5, caracterizado por -3- ΡΕ2233844 a membrana (6) ser feita a partir de uma mistura de materiais plásticos.
7. 7. Vaso de expansão por pressão de membrana de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a membrana (6) ser constituída por um material compósito com pelo menos duas camadas, que compreende uma primeira camada feita num material plástico com elasticidade, e uma segunda camada que está ligado à primeira camada e é feita num material plástico com elasticidade e estanque relativamente a gases.
8. 8. Vaso de expansão por pressão de membrana de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a membrana (6) apresentar uma estrutura com pelo menos três camadas, consistindo a terceira camada num material plástico com elasticidade. Lisboa, 27 de Outubro de 2014