PT87735B

PT87735B - Disco perfurado com, pelo menos, uma abertura e torneira que o utiliza

Info

Publication number: PT87735B
Application number: PT87735A
Authority: PT
Original assignee: Cice Sa
Priority date: 1987-06-17
Filing date: 1988-06-15
Publication date: 1993-09-30
Also published as: PT87735A; US4887793A; FR2616875A1; JPS6421273A; FR2616875B1; ES2024664T5; EP0296945B2; DE3864330D1; JP2674706B2; EP0296945A1; ES2024664B3; EP0296945B1

Description

presente invento Bfere-se aos dispositivos conhecidos sob o nome de torneiras destinadas a regular o débi_ to de um fluido, geralmente de água, desde uma posição de fe_ chada até um débito máximo adaptado às necessidades dos utilizadores.

As torneiras mais difundidas são constituídas por uma sede fixa, perfurada por uma abertura circular para a pas sagem do líquido. Uma válvula móvel em cauchu desloca-se, em função da acção suportada por um punho de manobra da torneira, perpendicularmente à superfície da sede ou assento. A regulação do débito é obtida fazendo variar o afastamento entre a superfície da sede e a válvula móvel.

Este tipo de torneira apresenta numerosos inconvenientes :

- desgaste rápido,

- imprecisão da posição de fechamento da válvula e, por maioria de razão do punho de manobra associado,

- evolução dos rendimentos no decurso do tempo.

É por esta razão que uma nova geração de produtos, que utilizam na prática pequenas placas de cerâmica, foi posto em prática. 0 princípio é o seguinte:

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Mod. 71 - 10 000 «X - +-87

Dois discos, geralmente de alumínio, são perfurados cora uma ou várias aberturas em sectores e compreendendo ceda um deles menos uma f?>ce muito plana e fortemente polida.

0s sectores são sensivelmente idênticos e em número igual sobre um e outro dos discos e ocupam posições angulares adaptadas para estarem em correspondência numa posição angular relativa considerada dos dois discos.

Estes dois discos estão sobrepostos face polida contra face polida, e o fluído do qual se deseja regular o débito é alimentado por detrás de um dos dois discos (geralmente fixo) .

Um dispositivo mecânico ligado ao punho de manobra da torneira permite a rotação de um dos discos em relação ao out ro .

Segundo se põe ou não em coincidência as aberturas, obtém-se ou não a passagem do fluído. Λ importância do recobrimento das aberturas permite regular a importância do débito .

Torneiras deste tipo foram descritas, designadamente na patente norte-americana 2.165.639.

λ maior parte dos produtos disponíveis no mercado con preendem, para cada disco, uma ou duas aberturas limitadas respectivamente por uma ou dúas perpendiculares paralelas aos diâmetros do disco e por um arco de circulo concêntrico com o perímetro do disco.

No caso de discos com uma abertura, a forma desta úl tima é aproximadamente a de um semi-disco. 0 débito máximo é obtido por uma rotação de 180°. Estas torneiras são, por extensão, denominadas semi-volta.

No caso de discos com duas aberturas, a forma retida é de aproximadamente um quarto de disco; o débito máximo é obtido por meio de uma rotação de 90°. Estas torneiras são, por extensão, denominadas querto de volta,.

Nos dois casos verifica-se uma simetria da forma das aberturas que podem sempre ser repartidas por um eixo bissec

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Mod. 71 - 10 000 ex - 4-87 tor que dassa pelo centro do disco.

EsLas torneiras Apresentam vÁrios inconvenientes:

- insuficiência de zona de regulação que é teóricamente de, no máximo, 180 e praticamente muito mais fraca devido aos problemas de recobrimento. Deve notar-se, com efeitq que os sectores de um e outro disco não podem ocupar no total mais que 180° sobre cada disco uma vez que deve existir uma configuração na qual estes sectores não têm metade de recobri mento:

- imprecisão da. regulação aos valores extremos, piir cipalmente pera fracos débitos:

- dificuldade de obter uma linearidade de regulação pelo facto de a simetria das aberturas que não permitem ter em conta outros perímetros que não sejam a secção de passagem de água na equação que dá o débito da cabeça dA torneira;

- ruído inevitável em certas posições de funcionamento pelo facto de a formA dA passagem ou das passagens de águA que resultam do recobrimento parcial das aberturas compreenderem durante todA ou parte da rotAção um Ângulo agudo que cria perturbações no escoAmento do fluído.

Duas pAtentes europeias, 33.428 e 55.181, em nome dA requerente, descrevem Aperfeiçoamentos introduzidos em tais dispositivos no domínio dA redução do ruído de escoamento em regime estacionário ou Aquando das manobras de variação dc débito. Mas estes documentos trazem apenas uma solução parcial para os inconvenientes anteriormente citados.

invento que constitui o objecto do presente pedido tem por fim proporcionar uma solução mais completa para os inconvenientes anteriormente citados com, em particular, um aperfeiçoamento na sensibilidade de regulAção do débito.

presente invento é baseado na construção que é possível com a libertação do princípio de simetria das aberturas, verdadeira-mente do princípio de identidade da amplitu de angular e da disposição destas aberturas sobre cada um dos discos, de obter um melhoramento dos resultados do produ

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15. JUN. 1988

Mod. 71 - 10 000 βχ -4-87 to.

Conhece-se já, pelo documento FR-A-910720, um aparelho de regulação de débito de ar que compreende dois discos dotados, um deles, cora uma abertura pisciForme afilada de Fraca amplitude angular; estas aberturas são adaptadas para se sobreporem pês com cabeça de modo que este dispositivo constitui de Facto um estrangulador. Conhece-se por outro lado, pelos documentos GB-A-l.549.739, US-1751.591 e GB-A-881.325, torneiras para líquido com um único disco que Fica em Frehte a uma porção integrante do corpo de torneira dot_ado com um pequeno orifício de passagem; em cada um destef discos está praticada uma abertura alongada angularmente sobre mais de 180°. Com efeito, estes documentos divulgam aberturas muito estreitas, bastante afastadas radialmente do Centro do disco que não se alargam se não à passagem de um débito máximo muito restrito para um dado entravancamento. As mes mas não permitem portanto satisfazer os fins do presente invento que são, nomeadamente, permitir um débito importante .

presente invento proporciona uma torneira para líquidos que compreende um corpo ôco cilíndrico com um orifícão de condução de líquido e um orifício de saída para a evacuação de um líquido, um disco Fixo que apresenta uma Face de en trada e uma abertura única de passagem para o líquido, disposta neste corpo entre o orifício de entrada e de saída, um disco rotativo que apresenta uma abertura única, ligada ao disco Fixo entre este e o orifício de saída, e uma haste de manobra adaptada para comandar em rotação o disco rotativo em relação ao disco Fixo entre uma configuração de obturação na qual cada disco obtura a abertura do outro disco e uma configuração de passagem na qual as aberturas dos dois discos estão pelo menos parcialmente, em Frente uma da outra, caraç terizada por a abertura de um dos discos ter uma forma alongada que se alarga progressivamente a partir de uma primeira extremidade, estreita, até uma segunda extremidade angularmente deslocada em relação à preimeira, de mais de 180°, es4

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Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87 tando esta Abertura, na sua segunda extremidade, bordeada exteriormente por um αγοο de circulo concêntrico em relação ao disco e interiormente por uma perpendicular aproximadamente radial com a qual este Arco de circulo define um sector angu lar aberto na direcção da referida extremidAde perpendicular, sendo a soma das amplitudes angulares das aberturas dos dois discos inferiores a 360°. De preferência esta abertura é praticada sobre o disco fixo.

Isto permite*.

- um aumento do ângulo de rotação para além de 180° no caso de uma abertura única;

- um melhoramento da linearização da curva de débito em função do ângulo de abertura, por optimização do perfil da abertura entre as suas extremidades;

- a possibilidade de controlar a evolução da forma da passagem de água à medida da rotação da torneira por optimização em particular do perfil da abertura na sua extremidade estreita, independentemente do perfil na outra extremidade .

No presente invento encontra-se assim:

- um disco que compreende uma abertura de forma cir cunferencialmente alongada que pode de um modo geral comparar -se a uma vírgula e que se desenvolve vantajosamente sobre um ângulo superior a 180°;

- um disco que compreende uma abertura de forma circunferenciaimente alonga ou não, sendo a única contrarieda de o facto de esta forma estar inscrita num sector cujo ângulo no cume é inferior ao complemento para 360° da amplitude angular da abertura do disco fixo.

Na prática, a soma das amplitudes angulares das aberturas dos dois discos é sensivelmente inferior a 360° para permitir uma obturação recíproca suficiente dos discos a fim de assegurar a estanqueidade da torneira. São possíveis numerosas formas para as aberturas dos dois discos. De modo a permitir a exploração éptima do principio evocado, a utili5 59.942

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15.M1988

Mod. 71 - 10 000 ex - 4-87 zaç?o da concepção assistida por ordenador é aconselhada, λ Ch.0 permite com efeito determinar facilmente a forma e a secção da passagem de água obtida, por recobrimento das aberturas.

λ fim de melhorar os rendimentos da torneira obti da, os aperfeiçoamentos descritos nas patentes europeias 33.428 e 55.181 podem ser realizados. Isto permite ter em con ta λ forma e a secção da passagem de água a montante e a jusante do plano de contacto dos dois discos.

Form?s apropriadas:

- planos inclinados

- arredondados permitem evitar a criação de turbulências no interior do Fluí do gue é mantido no máximo perto das condições de escoamento 1aminar,

De acordo com as disposições preferidas do presen te invento:

- a abertura do disco rotativo com a Forma de um sector angular que admite um plano bissector de simetria e cu ja amplitude angular é inferior à da abertura do disco Fixo; isto permite um grande abaixamento angular entre o início da passagem de líquido e a posição de débito máximo não modificar do senão apenas o disco Fixo;

- como cada disco compreende uma abertura única, a amplitude angular d? abertura do disco Fixo está próxima de, mas inferior 3, 27 0°, ao passo que a amplitude angular da abertura do disco rotativo está próxima de, mas inferior, a 90°, o que pode parecer um bom compromisso entre um grande re baix^mento e uma secção de passagem, e portanto um débito import ante;

- a abertura do disco é Formada , na sua primeira extremidade, por uma fenda circular de largura constante.

presente invento propõe igual mente um disco para torneira, com dois discos sobrepostos que regulam o débito do líquido, caracterizado por esta abertura ter uma forma alar gada que se alarga progressivamente a partir de uma primeira

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I. 71 - 10 000 ex - 4-87 <?

extremidade, estreita, até uma segunda extremidade, angularmente deslocada, em relação à primeira, de mais de 180°, sendo esta abertura na sua segunda extremidade contornada exteriormente por um arco de circulo concêntrico com o disco e in teriormente por uma perpendicular aproximadamente radial com a qual este arco de circulo define um sector angular aberto para a referida extremidade perpendicular. Tal disco está ada, ptgdo para substituir discos nas torneiras de tipo conhecido.

Objectos, características e vantagens do presente invento depreender-se-ão da descrição que se segue de um exemple não limitativo de realização dado com referência ?os anexos, nos quais:

- a figura 1 é uma vista em corte axi^l de uma tornei ra com dois discos sobrepostos, de acordo com o presente invento, na configuração de abertura;

- a figura 2 é um? vista parcial em corte axial de uma, variante de realização do disco móvel desta torneira;

- ? figura 3 é um? vista em perspectiva explodida do sub-conjunto formado pelos dois discos, de uma torneira de acordo com uma outra variante, em configuração de débito máxi. mo;

- a figura 4 é uma vista axial inferior do disco fixo d? figura 3; e

- ? figur3 5 é uma vist3 3xial tom3d3 de cima do disco rot3tivo da figura 3.

a torneira representada na figura 1 compreende um cor po ôco 1, de forms geralmente cilíndrica, sobre 3 superfície lateral d? qual está prevista uma saída 2, ao passo que n? sua parte baixa está previsto um orifício de alimentação 3 destinado 3 ser lig3do 3 uma fonte de líquido sob pressão, por exemplo de ãgu3 de uso doméstico.

Mo interior deste corpo está montado, entre a entrada 3 e 3 salda 2, um dispositivo de regulação de débito que compreende um disco fixo 4 e um disco rotativo 5, normalmente aplicado contra o disco fixo mas que, para uma melhor compre7

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15. JUN.I988 ensão, está deslocado do disco 4 na figura 1. Uma haste de manobra 6, à qual está fixado o disco rotativo, permite o comando em rotação deste último em função dos esforços supo rta dos por um punho disposto na outra extremidade da haste 6,” no exterior do corpo da torneira 1. Estes discos são enfrentados um com o outro por meio de faces planas e lisas, de mo do a assegurar uma estanqueidade entre eles. Uma estanqueida de complementar está prevista, de modo a não permitir o atra vessamento dos discos pela água senão através das aberturas previstas para este efeito.

Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87

Cada um dos discos 4 e 5 compreende uma abertura 7 e 8, respectivamente. Na figura 2, a abertura 8 está radial mente aberta.

pormenor do corpo 1 é por si conhecido, por exemplo pela patente EP-33-428, e não será aqui pormenorizadc

Quando a água é introduzida pelo orifício 3, o seu débito depende da secção de passagem libertada por uma e outra das aberturas 7 e 8 dos discos 4 e 5 (aqui únicas). Se estes discos estiverem numa configuração em que cada disco obtura a abertura do outro, o débito é nulo. No caso contrário, o débito é fixado pela secção de recobrimento ou de coin cidência destas aberturas.

De acordo com o presente invento, a abertura 7 cb disco fixo 4 tem uma forma alongada que se alarga progressivamente a partir de uma primeira extremidade 7A, estreita, até uma segunda extremidade 7B mais larga, angularmente deslocada em relação à extremidade restrita 7A. Eata forma circunferencialmente alongada tem aqui uma fonna de vírgula, de curva ou ainda de feijão assimétrico.

É com efeito importante notar que a abertura 7 é desprovida de qualquer plano axial bissector.

A abertura única 8 do disco móvel 5 pode, pelo contrário, ter a forma de um sector como é aqui o caso. A inferior ao complemento para sector e admitir um plano bissua amplitude é sensivelmente

3602 da amplitude angular, medula em rela

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Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87 ção ao eixo do disco 4, da abertura 7. Numa variante não representada, esta abertura do disco rotativo está igualmente alongada circunferenciaimente.

De um modo preferido, a amplitude angular da abertura 7 é quase igual a 270° ao passo que a amplitude angular da abertura 3 é quase igual a 90°.

Apreciar-se-à qua uma tal escolha, que conduz a não permitir um débito de fluído senão através de cerca de um quarto da secção interior do corpo 1, vai ao encontro da deli gência normal do técnico na matéria, que visa a permitir uma secção de passagem tão importante quanto possível, isto é, próxima da metade da secção interior do corpo de torneira. Es te inconveniente permite portanto ter um grande rebaixamento angular do disco rotativo entre as configurações de débito in significante e de débito máximo, designadamente cerca de 270° o que dá uma grande sensibilidade de regulação do débito.

Além disso, como em configuração de débito insigni ficante, a abertura 8 do disco móvel vem em relação à extremi dade estreita 7 a da abertura 7, a secção de coincidência das du?s aberturas é pequena não apenas circunferencialmente mas também radialmente e alarga-se lentamente, o que permite que os primeiros filetes que atravessam o conjunto dos dois discos sejam concentrados, com a diferença das soluções conhecidas, o que se revela favorável a uma redução dos danos sonoros e com uma grande precisão do débito na abertura. Por outro lado, o facto de a abertura ser estreita no início do débito de água permite um crescimento lento da secção de passagem com a rotação do disco rotativo, o que proporciona uma grande sensibilidade angular do débito. Optilizando o perfil desta abertura 4, pode-se tornar linear a variação do débito com o ângulo relativo dos dois discos.

as figuras 3 a 5 pormenorizam a geometria dos dois discos 4 e 5, numa forma preferida de realização.

disco fixo 4 compreende na sua periferia pelo menos um entalhe 10 (aqui dois) destinado ao bloqueio em rot;

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15. Μ1988

Mod. 71 - 10 000 βχ >4-87 ção deste disco no corpo 1. Este disco apresenta aqui um diâmetro ligeiramente superior ?o do disco 5.

Este disco 4, diferentemente do da figura 1, alarga-se em direcção ao orifício de entrada 3 (sobre uma parte da espessura do disco), o que assegura uma redução de secção de passagem para a água antes de franquear o plano de nivelamento dos dois discos e reduzir as turbulências.

Na sua extremidade estreita ça, terminada por um arredondado, a abertura tem a forma de uma fenda anelar de largura constante sobre cerca de 90°. 0 bordo radialmente’ interno prossegue por um outro arco de círculo 15 com o mesmo raio sobre cerca de 90° (ou seja cerca um semi-circulo), depois liga-se a um segmento rectilíneo 16 que se prolonga até à extremidade 73. 0 bordo radialmente externo da extremidade estreita 7a prolonga-se por um segmento rectilíneo 17 perpendicular ao segmento 16, depois por um arco de circulo 18 para um segundo segmento rectilíneo 19 que se liga a um arco de círculo 20 que determina com o segmento 16 a extremidade 73. 0 arco de circulo 20 está centrado sobre o centro 0 do disco, ao passo que os bordos da extremidade 7 a e o arco .15 estão centrados sobre um ponto I radiaimente deslocado.

Salvo na ponta arredondada da extremidade 7λ e ao longo do arco 20, a abertura 7 al?rga-se quer por planos inclinados quer por faces arredondadas até uma forma bordejada por dois segmentos 21 e 22 perpendiculares que se cruzam na vertical do ponto I. 0 segmento 21, tangente à ponta arredondada da extremidade 7Λ prossegue sobre 90° por um arco de cir culo 23 em torno de I, depois por um segmento 24, em seguida, apés um desengate 25, por um arco de circulo 26 e finalmente um segmento de transição 27 com o arco 20.

Este alargamento tem lugar sobre uma altura compre endida entre a metade e os dois terços da espessura do disco junto da sua face submetida à água incidente .

a abertura 8 do disco 5 desemboca radialmente e com a forma de um sector de 90° de amplitude a contar de um

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Mod. 71 - 10 000 ex - 4-87 ponto P deslocado do centro 0' deste disco na direcção deste sector, de modo que a amplitude deste sector, visto de 0' é inferior a 90°.

Esta abertura é alargada, salvo na sua raiz 8a. Este alargamento traduz-se ροι^Λ uma secção de saída 8B cuja amplitu de angular é superior a 90°. Este alargamento intervém sobre uma parte tanto mais importante da espessura do disco quanto mais se afasta do centrodo disco.

disco 5 compreende além disso cavidades 30 diametralmente opostas, destinadas à sua fixação à haste.

Deve salientar-se que a descrição precedente não foi proposta senão a título de exemplo não limitativo e que numerosas variantes podem ser propostas pelos técnicos nesta maté ria sem se sair do âmbito do presente invento. Assim, 'por exe/ pio, pode-se inverter os dois discos 4 e 5, se a abertura do disco 5 não desembocar lateralmente; o disco da figura 4 pode portanto ser utilizado como disco fixo ou móvel.

depósito do primeiro pedido para o invento acima descrito foi afectuado em França em 17 de Junho de 1987 sob o n° . 87 08.456.

Claims

-REI VINDICA Ç 3 S S 15 , - Disco (4) para torneira com dois discos sobrepostos que regulam o débito de um líquido, do tipo que compre ende uma abertura única (7) para a passagem do líquido, carac terizado por essa abertura possuir uma forma alongada que se alarga progressivamente desde uma primeira extremidade (7a), estreita, até uma segunda extremidade (7B), angularmente afas tada em relação à primeira de mais de 180°, estando a abertura (7), na sua segunda extremidade (7B), cercada exteriormente por um arco de circulo (20) concêntrico em relação ao dis35

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Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87 co e interiormente por uma perpendicular aproximadamente radial (16) com ? qual este arco de circulo define um sector angular aberto re direcção da extremidade estreita.
2?. - Disco de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a amplitude angular da referida abertura (7) estar prôxim^ de, mas inferior a, 270°.

32. - Disco de acordo com a reivindicação 1 ou

2, caracterizado por a referida abertura (7) ser formada, na sua fenda anelar de largura constante.

42. - Disco de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a referida fenda anelar se prolongar sobre cerca de 90°.

52. - Disco de acordo com a reivíndicação 4, caracterizado por o bordo interno desta fenda anelar se ligar interiormente à referida prependicular de maneira aproximadamente radiai (16) por um arco de circulo (15) com o mesmo raio que este bordo interno sobre cerca de 90°, e por o bordo externo desta fenda se ligar exteriormente ao referido arco de circulo (20) por meio de um segmento rectilíneo (17) perpendi cular a essa perpendicular aproximadamente radial, depois por meio de um outro arco de circulo (18) e depois por meio de um segundo segmento rectilíneo (19).
6ê. - Disco de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a referida abertura se alargar até uma forma circundada interiormente por dois segmentos perpendiculares (21, 22) que se ligam à vertical do centro (I) da fenda circu lar, um destes segmentos (21), tangente à ponta arredondada da primeira extremidade, prosseguindo sobre 90° por um arco de círculo em torno do centro (i) d? fenda anelar, depois por um segmento (24) , em seguida, depois de um desengate (25), por um arco de círculo (2o) e finalmente por um segmento de transição (27) com o referido arco de círculo (20) da segunda extremidade, ela própria ligada com o segundo (22) dos referi dos segmentos perpendiculares.

72 . - Torneira para líquidos que compreende um

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Mod. 71 . 10 OOO βχ - 4-87 corpo oco cilíndrico (1) com um orifício de entrada de líquido (3) e um orifício de saída (2) para a evacuação do liquido um disco fixo (4) que apresenta uma abertura única. (
7) de pas sagem para o líquido, disposto neste corpo entre os orifícios de entrada e de saída, um disco rotativo (5) que apresenta uma abertura única (8), ligado a.o disco fixo entre este e o orifício de saída, e uma. haste de manobra (6) adequada para comandar em rotação o disco rotativo em relação ao disco fixo entre uma configuração de obturação na qual cada disco obtura a abertura do outro e uma configuração de passagem na qual as aberturas dos dois discos estão pelo menos parcialmente em frente, caracterizada por a abertura única (7) de um dos discos possuir uma forma alongada que se alarga pro- I cressivamente a partir de uma primeira extremidade estreita (7Λ), até uma segunda extremidade (78) angularmente em relação à primeira de mais de 180°, estando esta abertura, na sua segunda extremidade (73) circundada exteriormente por um arco de círculo (20) concêntrico em relação ao disco e interiormente por uma perpendicular aproximadamente radial com a qual este arco de circulo define um sector na direcçãd da referida extremidade estreita, sendo a soma das amplitudes angulares das aberturas dos dois discos inferior a 3S0°.
8?. - Torneira de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a abertura (7) se encontrar no disco fixo (4).

95 . - Torneira de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por a abertura (8) do disco rotativo (5) ter a formg de um sector angular que admite um plano bissector de simetria e cuja amplitude angular é inferior à abertura (7) ³⁰ do disco fixo.

10^ . - Torneira de acordo com a reivindicação 8 ou
9, caracterizada por a amplitude angular da abertura (7) do disco fixo (4) ser próxima de , mas inferior a, 270° ao pas so que a amplitude angular da abertura (8) do disco rotati³⁵ vo (5) está próxima de, mas inferior a, 9 0°.

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11* , - Torneira de acordo com um? caracterizada por a abertura (7)

I ser formada, na sua primeira extremidade circular de largura constante.

₅ 123. - Torneira de acordo com um?

I 8 a 11, caracterizada por a abertura (7) alargar em direcção ao orifício de entrada (3) a abertura (3) do disco rotativo ao orifício de Saída.

135 . - Torneira de acordo com caracterizada por a abertura aberta radialmente.