PT894417E - Processo para o aquecimento da superficie de um prato de antena - Google Patents

Description

1 83ΜΙ*

Descrição “Processo para o aquecimento da superfície de um prato de antena”

Referência cruzada com pedido relacionado

Este pedido de patente é uma continuação do pedido N° 08/633 965, depositado em 19 de Abril de 1996.

Fundamento da invenção 1. Campo da invenção A presente invenção refere-se genericamente a processos para o aquecimento da superfície de vários materiais, incluindo pavimentos, paredes tectos, topos de balcões e pratos de antenas. Especifícamente, a invenção refere-se a processos para o aquecimento da superfície de um material, por aplicação de um elemento calefactor, tal como um elemento calefactor compósito laminado, à superfície particular e a energização do elemento calefactor. 2. Descrição da técnica anterior Há na técnica anterior uma certa variedade de elementos calefactores. A patente US 4 534 886, de Kraus et al., apresenta uma banda condutora da electricidade, constituída por uma folha não urdida de fibras condutoras e fibras não condutoras. A folha é saturada com uma dispersão que contém partículas condutoras e depois seca-se. O elemento calefactor de Kraus et al. é usado primariamente em almofadas de aquecimento. O pedido de patente internacional N° PCT/US94/13 504 (publicação N° WO95/15670) apresenta um conjunto calefactor compósito condutor da electricidade. O conjunto tem uma camada de fibras não urdidas condutoras da electricidade, laminada entre camadas de fibras de vidro e outro material dieléctrico. O conjunto tem ainda uma camada exterior resistente ao desgaste. O elemento calefactor é usado em estruturas aerospaciais, como sistema de protecção contra o gelo, para resistir a ciclos repetidos de tensões mecânicas e térmicas, encontrados nos ambientes aeroespaciais extremamente ásperos. A patente US 5 344 696 de Hastings et al., apresenta um laminado, ligado integralmente, que é usado para controlar termicamente uma superfície de uma aeronave à qual o laminado é ligado.

No entanto, nenhum dos elementos calefactores da técnica anterior foi utilizado com êxito para aquecer a superfície de um pavimento, de uma parede, de um tecto de um topo de balcão ou um prato de antena.

Sumário da invenção A presente invenção compreende um processo para aquecer um prato de antena. O processo está definido na reivindicação 1.

Breve descrição dos desenhos

As figuras dos desenhos representam: A fig. 1, a construção de um elemento calefactor compósito, num molde; A fig. 2, um pavimento típico de ladrilhos/blocos, que contém o elemento calefactor; A fig. 3, um topo de bancada de FORMICA, que contém o elemento calefactor; A fig. 4, um elemento calefactor típico no interior de um material de superfície sólida; A fig. 5, um calefactor para uma barreira isolante, de um tecto; A fig. 6, um passadiço de betão embutido típico, que contém um elemento calefactor; A fig. 7, um corte transversal de um prato de antena que mostra o elemento calefactor da invenção; e A fig. 8, uma vista de frente de um prato de antena que contém vários elementos calefactores da invenção.

Descrição pormenorizada da forma de realização preferida A presente invenção compreende um processo para aquecer um disco de antena. O processo compreende a provisão de um elemento calefactor, como se descreve na reivindicação 1, dispondo o elemento calefactor numa posição e a uma profundidade pré-determinada, no material, e energizando o elemento a intervalos prescritos e a temperaturas prescritas, que sejam eficazes para aquecer a superfície do material. O elemento calefactor da presente invenção é um compósito laminado, impermeável à água, e é do tipo apresentado na patente US 5 334 696 (Hastings et al.), que aqui se inclui por referência. Como se apresenta na patente de Hastings et al., o elemento calefactor compreende uma camada exterior durável, que é resistente.. ao desgaste e impermeável à água. A camada exterior está ligada a, e através de uma camada condutora de fibras e de um adesivo que a envolve integralmente, que é colada à superfície do vaso. A camada condutora está ligada a uma finte de energia eléctrica e estando meios de controlo adaptados para controlar a temperatura da superfície do vaso. Esta estrutura laminada é considerada preferida; mas considera-se que podem ser usadas outras estruturas. Por exemplo, o elemento calefactor não precisa de ter uma estrutura laminada. De preferência o elemento calefactor pode compreender apenas uma camada de fibras condutoras. Esta estrutura do elemento calefactor é particularmente útil se o material no qual o elemento calefactor está embebido tiver propriedades dieléctricas que protejam as pessoas e a propriedade contra choques eléctricos, enquanto distribui de maneira uniforme o calor gerado pelo elemento. O elemento calefactor preferido pode ser obtido sob a marca THERMION, fabricado por Aerospace Safety Technologies, Inc. O THERMION é leve, flexível e pode ser translúcido. Este elemento calefactor particular é constituído por fibras de carbono híbridas, revestidas de níquel, processadas por técnicas têxteis correntes para obter um tecido fino, condutor e não urdido. O material é um laminado que proporciona um aquecimento regular e pode ser adaptado a superfícies com uma variedade de contornos e formas diferentes. A energia para o funcionamento pode ser obtida a partir de alimentadores de tensão alternada ou contínua, baixa ou elevada.

Como atrás de discutiu, o elemento calefactor compreende uma camada de fibras condutoras, directamente embebidas no material. Porém, neste caso, o material tem de ter propriedades dieléctricas suficientes para proteger pessoas e a propriedade contra choques eléctricos e distribuir o calor gerado pelas fibras uniformemente para a superfície do material. Os materiais termoplásticos possuem tipicamente estas propriedades. O elemento calefactor é colocado num lugar e a uma profundidade pré--determinadas no material. A profundidade e o lugar podem variar de acordo com o material particular e o tipo de aquecimento requeridos. 1. Utilização em edifícios residenciais/comerciais A natureza fina, não obstrutiva do elemento calefactor toma-o apropriado 5 para utilizar em ladrilhos cerâmicos ou de mármore, materiais sólidos de superfície, fórmica, linóleo e quaisquer outras coberturas de pavimentos, paredes, tectos ou bancadas, disponíveis.

Os exemplos seguintes não são apresentados como formas de realização da presente invenção, mas servem de exemplos que se considera úteis para a compreensão da presente invenção.

Um primeiro exemplo implica a instalação na superfície de um painel pré--fabricado, usualmente configurado numa mesa de moldação para a transferência fácil para a superfície final. Como se mostra na fig. 1, o painel pré-fabricado compreende um elemento calefactor (1), encapsulado, de uma resina de fibra de vidro, e ainda encapsulado em dois tecidos (5, 5') de fibra de vidro/resina. O painel pré-fabricado contém também condutores eléctricos (não representados), fixados no elemento calefactor. Os condutores eléctricos estendem-se no exterior do painel e são ligados a um alimentador de energia eléctrica. O laminado pode optativamente ser construído com várias camadas do elemento calefactor (1), encapsuladas em resina de fibra de vidro. · O elemento calefactor com várias camadas pode proporcionar um maior controlo sobre o calor produzido a partir do conjunto. A fig. 1 representa como se forma um painel de camada única numa mesa de transferência. O elemento calefactor (1), encapsulado em resina de fibra de vidro, é colocado no topo de uma mesa de moldação (9).

Coloca-se uma cera (15) para libertação do molde, entre o elemento calefactor encapsulado (1) e a superfície (9) da mesa. Por cima do elemento calefactor encapsulado é colocada uma camada de despegamento (19). Por cima da camada de despegamento (19) coloca-se uma camada de libertação (21) e por cima da camada de libertação (21) coloca-se um tecido drenador (25). Finalmente, sobre a camada de libertação (21) é colocado um saco de vácuo (29). Fixa-se uma fita de vedação (11), que circunda as camadas do molde, na superfície superior (9) da mesa, a qual pode aderir ao saco de vácuo (29), para criar uma vedação estanque. Utiliza--se uma fonte de vácuo (33) para evacuar o ar entre o material acamado, a fim de levar as camadas ao contacto íntimo entre si e cura-se a resina, ligando-se as camadas para criar um laminado.

Com referência à fig. 2, pode instalar-se um painel pré-fabricado por baixo de uma variedade de superfícies de cobertura, tais como cerâmica, mármore ou azulejos de cobertura semelhantes. Num ambiente (101) de ladrilhos ou argamassa, a sub-base, quer seja um pavimento, quer um topo de bancada, pode primeiro ser coberta por uma camada inferior de suporte (100) de placa de partículas. Alguns construtores escolhem não utilizar essa camada inferior de suporte, mas a sua finalidade é a de ajudar a nivelar o pavimento e criar uniformidade. Aplicam-se depois uma barreira para os vapores e um ou mais produtos à base de betão, sobre a camada inferior de suporte. No mínimo, o betão (102) deve ter uma espessura de pelo menos 1,27 cm (1/2”), no caso de ambientes normais húmidos/secos, tais como pavimentos de cozinhas e de casas de banho e bancadas (fíg.2 e 3). Para condições de exposição à água, por exemplo em chuveiros e áreas exteriores, a camada tem de ter pelo menos uma espessura dupla da indicada. O betão tem duas finalidades. Limita a flexão da superfície e actua também como barreira para a água. A barreira contra vapores evita, além disso, que passe água para a madeira por baixo, tanto por transpiração como por fendilhamento do betão. Por cima da base de betão (102), coloca-se um elemento calefactor (104). O elemento calefactor (104) contém optativamente uma camada (106) de película de um polímero sintético, no lado traseiro inferior para a ligação do elemento (104) à base de betão (102). A camada de película (106) substitui o mastique que, de outro modo, seria necessário para colocar o elemento calefactor (104) no lugar. Sem a camada de película de ligação, o instalador untaria a base de betão com uma fina camada de mastique, altemativamente, com a referência (105), aplicaria o elemento calefactor de uma borda à outra, minimizando a existência de bolsas de ar, e alisaria o elemento, colocando-o plano contra a base de betão (102). Uma vez colocado o elemento calefactor (104), pode continuar o processo normal de assentamento dos ladrilhos (101). Se for necessário, pode perfurar-se o painel, com ferramentas apropriadas, para criar furos, ou outras formas, como for necessário e fazer o acabamento dos bordos para protecção contra choques eléctricos. Os furos, em função das suas dimensões e situações relativas, terão minimamente que moderar o efeito na saída de calor do dispositivo.

Como se ilustra na fig. 3, o elemento calefactor (104) pode ser instalado por baixo da camada do topo da bancada (108), tal como uma camada do topo de FORMICA ou linóleo, de uma maneira semelhante aos ladrilhos, embora a base de betão e a barreira para o vapor já não sejam necessários. Além disso a instalação de FORMICA/linóleo utiliza colas de contacto que exigem um processamento adicional, conhecido dos especialistas.

Um segundo exemplo implica simultaneamente a construção do elemento calefactor (104), na altura em que é fabricado o material do pavimento, da parede, do tecto ou do topo de bancada. Por exemplo, o compósito da fig. 3 pode ser construído na sub-superfície (109) simultaneamente com as outras camadas, quando são aplicadas sobre o elemento calefactor (104). Isto é particularmente utilizável na construção de topos de bancada de fórmica e metal. Este processo é vantajoso pelo facto de podermos incorporar facilmente elementos calefactores concebidos para fins especiais, por baixo da superfície acabada do material. Por exemplo, no caso dos substratos de madeirafàetão, podem ligar-se elementos calefactores especiais por baixo da superfície acabada do material. Ao utilizar este processo, o elemento calefactor é colocado numa superfície sólida e limpa, aplicando-se uma resina epoxídica para ligar o elemento ao material. O compósito pode também ser curado no vácuo e aquecido, se se desejar. O processo de vácuo regula o teor de resina no calefactor, em ligação com a fibra de vidro seleccionada. Depois de completado o processo de cura, a superfície superior do material pode ser acabada, se se desejar. No caso da FORMICA, aplica-se uma cola de contacto entre o elemento e a superfície superior, antes de serem unidas. Em seguida, alisa-se o compósito para completar o processo.

Como se ilustra na fig. 4, um exemplo implica a provisão de um elemento calefactor (104) sem as camadas exteriores de fibra de vidro ou resina e a encapsulagem do elemento (104) no interior do material acabado, ao nível da fábrica/produção. Uma tal instalação é apropriada para materiais de superfície sólida (112)), tais como CORION ou qualquer outro termoplástico que tenha rigidez dieléctrica para isolar o elemento calefactor eléctrico da superfície e que permita uma ligação coesiva através do elemento calefactor. São excelentes candidatos a maior parte das estruturas desenvolvidas por processos de moldação líquidos. A colocação do elemento calefactor (104) pode ser controlada cuidadosamente, fornecendo o calor tão próximo da superfície quanto seja prático e seguro. Usando- -se espessuras normais dos tampos, os calefactores podem ser pré-fabricados para correr da frente para trás, permitindo que a superfície seja cortada em comprimento e sofrer um acabamento final. Uma orientação da frente para trás corresponde ao sentido do fluxo da corrente.

Podem realizar-se diferentes configurações da colocação do calefactor e da sua orientação, na altura da produção, o que permite satisfazer as necessidades do cliente. Certas circunstâncias podem exigir o aquecimento da superfície em áreas localizadas, por exemplo, as áreas em tomo de um esgoto ou outros dispositivos. Portanto, o elemento calefactor pode ser previamente cortado com um desenho particular qualquer, podendo incluir furos ou cortes, como for necessário. Para uma modificação no campo, numa aplicação numa superfície sólida, a superfície poderia ser escavada dentro de certas dimensões e acabada nas bordas, com efeito mínimo a moderado no comportamento do calefactor.

Outras aplicações nos edifícios residenciais/comerciais incluem o descongelamento de telhados, como se mostra na fig. 5 e de passadiços de betão, como se vê na fig. 6. Estas aplicações poderiam usàr painéis pré-fabricados, para uma instalação conveniente e rápida. Tais aplicações em telhados são apropriadas para telhados de neopreno, lavados a quente, com ripas ou mesmo metálicos. A fig. 5 ilustra uma aplicação típica do elemento calefactor (104) num telhado. Listados da camada inferior para a camada superior, o calefactor típico para telhados compreende um substrato de folha de madeira (109), papel de feltro (113), mastique calefactor (111), o elemento calefactor (104) e a camada (115) do telhado acabada. A camada do telhado acabada (115) pode ser feita de materiais típicos para acabamento de telhados, tais como neopreno, borracha, metal ou similares. A aplicação do elemento calefactor num passadiço de betão está ilustrada na fig. 6. O passadiço contém um painel perfurado (114), colocado durante a construção por cima ou acima, ou em vez de uma nova grelha/barra (116). O elemento calefactor (104) é perfurado para permitir a ligação coesiva do betão agregado (114), através do painel. Finalmente, coloca-se uma camada superior de betão por cima do elemento. O elemento calefactor pode também ser aplicado em canos de escoamento de água da chuva. Essa aplicação pode ser completada com a utilização de um qualquer dos processos discutidos. O processo particular escolhido depende da instalação e do tipo de canos de escoamento das águas escolhido. O elemento calefactor pode ser aplicado a espelhos. A aplicação nos espelhos para evitar o embaciamento é um exemplo de uma ligação simples, nas costas. O calefactor pode ser um painel pré-fabricado ou uma instalação formada em local. Para as aplicações de calor irradiado, os processos não são diferentes, apenas variando o objecto escolhido para encaixar o material. Além da possibilidade de ladrilhos aquecidos, os painéis difundidos para uma estufa podem incorporar os painéis aquecidos. Os painéis podem ter um desenho simples ou complexo e podem proporcionar o controlo de ambientes de inverno e remoção de neve. As instalações para estufes poderiam adicionalmente proporcionar aquecimento local, bem como aplicações particulares, tais como pares de iluminação para protecção contra o gelo e/ou neve e para controlo de aquecimento/ambiental. A presente invenção refere-se a um processo para o aquecimento da superfície de um prato de antena, para evitar e controlar a formação de gelo na superfície do prato. Numa forma de realização, incorpora-se um elemento calefactor num compósito que forma a superfície do prato da antena ou em todo o prato da antena. O elemento calefactor é constituído por uma camada de fibras condutoras, de preferência fibras com revestimento metálico.

Como se vê na fig. 7, o compósito (150) é construído por um processo no qual se sobrepõem uns aos outros vários materiais, que incluem um elemento calefactor. Neste processo, as camadas do compósito são vazadas pela ordem inversa; a primeira camada vazada no processo serve como superfície exterior do produto final. Especificamente, neste processo vaza-se ou pulveriza-se uma camada de gel de revestimento (120) num suporte ou molde (não representado). No prato final da antena, o suporte é retirado e o gel de revestimento (120) serve de superfície exterior acabada, do prato da antena. O gel de revestimento (120) protege as camadas interiores do compósito em relação ao ambiente e proporciona também à superfície do prato a textura necessária que permite que o prato funcione de maneira adequada.

Depois de se vazar o gel de revestimento (120) no suporte, coloca-se sobre o gel de revestimento (120) um crivo (125), de tecido reflector. O crivo reflector (125) pode servir como emissor ou receptor da antena. Coloca-se depois uma primeira camada (130’) de resina e uma “talhada” de fibras de vidro (que consiste em pequenos fios de fibras de vidro) sobre o tecido reflector (125) e deixa-se solidificar.

Coloca-se depois um elemento calefactor (135), encapsulado em resina de fibras de vidro, por cima da primeira camada de resina de fibra de vidro (130’). O elemento calefactor (135) pode ser feito de tecido, por exemplo THERMION, uma fibra artificial revestida de metal. São também possíveis candidatas outras fibras, 12

tais como fibras naturais com revestimento metálico, fibras condutoras não revestidas e fibras condutoras com revestimento metálico, com propriedades adequadas para a maior parte das construções compósitas. Quando usados no prato de antena, o material de fibras condutoras deve possuir certas características, de modo que o elemento calefactor possa aquecer de maneira eficiente a superfície do prato. Por exemplo, o material de fibras condutoras deve ser leve, produzir aquecimento regular, ter uma espessura mínima e uma baixa inércia térmica. Um material de fibras condutoras que têm uma inércia térmica reduzida aquece e arrefece rapidamente quando se liga e desliga, respectivamente, a energia. Esta rapidez no aquecimento e no arrefecimento facilita um maior controlo sobre a distribuição de calor gerado pelo elemento. Numa forma de realização preferida, o material de fibras condutoras tem um peso de aproximadamente 4,7 gramas por metro quadrado e uma espessura de cerca de 0,102 mm.

Coloca-se uma segunda camada (130”) de resina e coloca-se a talhada de fibras de vidro sobre o elemento calefactor (135), e deixa-se solidificar. Finalmente, coloca-se uma subestrutura de apoio (145) sobre a segunda camada de resina de fibras de vidro (130”). A subestrutura (145) pode ser construída de madeira de balsa ou outros materiais semelhantes.

As camadas de resina de fibras de vidro (130') e (130”) proporcionam um suporte estrutural do prato da antena e também isolam electricamente o elemento calefactor (135) do crivo de tecido reflector (125), de modo que eles não se interferem nem provocam curtocircuitos.

Para as concepções que incorporam THERMION como camada (135) de fibras condutoras, podem colocar-se uma ou duas camadas de resina e uma talhada 13 de fibras de vidro entre o elemento calefactor de THERMION (135) e o tecido calefactor (125), em função das características condutoras do tecido reflector e das propriedades da resina e das ou da camada de fibra de vidro (130'). Em qualquer dos casos, o elemento calefactor de THERMION é incorporado no laminado e separado, pelas camadas de resina (130 ) e (130”), da superfície do prato e dos outros materiais condutores no compósito, para impedir o choque eléctrico e o curtocircuito. São dieléctricos apropriados, desde que embutidos em resina, as camadas de fibras de vidro, ou outros tecidos com propriedades de isolamento da electricidade. Os calefactores podem ser configurados com várias disposições diferentes. São preferíveis painéis verticais, tais como os representados na fig. 8. Na fig. 8, colocam-se painéis verticais (135) em aproximadamente 75% da área da superfície do prato. O valor da área da superfície coberta pelos painéis verticais pode ser variável em função da aplicação particular. Os elementos calefactores (135) embebidos em painéis verticais (135) podem aquecer eficazmente toda a superfície do prato. O elemento calefactor (135) encontra-se ligado por um fio e/ou uma fita condutores, a uma fonte de energia eléctrica apropriada (não representada), que proporciona a energia eléctrica para aquecer a superfície do prato da antena. A energia pode ser controlada por um simples interruptor de ligação/desligação ou por um controlador mais complexo da temperatura/energia, que mede e monitoriza um certo número de parâmetros, que incluem as condições atmosféricas na vizinhança da antena e a temperatura da superfície do prato. O controlador também ajusta a energia fornecida pelo elemento calefactor (135) para controlar o calor gerado pelo elemento, em resposta à temperatura da superfície do prato e o clima existente. São 14 conhecidos dos especialistas os controladores que desempenham estas tarefas.

As necessidades de energia dependem da quantidade de calor necessário, das dimensões do prato e do fornecimento de energia disponível. Os fios e cabos entram num alojamento central do controlador junto do prato e proporcionam os sinais de resposta de tempos e temperaturas necessários à fonte de energia eléctrica.

Lisboa, 19 de Fevereiro de 2001 }//( O Agente Oficial da Propriedade Industrial

À.O.P.Í.

Rua do Salitre, ÍSS. r/c-Drt. 1250 U3SOA

Claims (11)

1. Reivindicações 1. Processo para o aquecimento de um prato de antena, que compreende: proporcionar um elemento calefactor num painel pré-fabricado para a superfície reflectora do prato da antena; no qual o referido elemento calefactor pré--fabricado compreende uma camada interior (130’, 130”, 135) constituída por uma camada de tecido de fibras condutoras da electricidade (135), encapsulado entre duas camadas de fibra de vidro/resina (130', 130”), duas camadas exteriores de fibra de vidro/resina dispostas em faces opostas da referida camada interior (130', 130”, 135) e a referida camada interior (130', 130”, 135) e que encapsula a referida camada interior; e condutores eléctricos ligados às referidas fibras condutoras e adaptados para receber energia a partir de uma fonte de energia; encastrar o elemento calefactor com o painel pré-fabricado num sítio pré--determinado e a uma profundidade pré-determinada, a partir da superfície dianteira do prato da antena; e energizar as fibras condutoras do elemento calefactor com painel pré--fabricado, para distribuir calor uniformemente na superfície do prato da antena.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual as fibras condutoras são fibras de carbono revestidas de metal.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, que compreende, além disso, a colocação de material reflector (125) a uma profundidade pré-determinada do prato da antena, destinando-se o referido material reflector (125) a ajudar a emissão e à recepção da antena.
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, que compreende, além disso, o posicionamento de pelo menos uma camada de um material dieléctrico entre 2 2

   a camada de tecido e o material reflector.
5. 5. Processo de acordo com a reivindicação 1, que compreende além disso a disposição da camada de tecido em painéis verticais no prato da antena.
6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual a camada de tecido pesa cerca de 6,7 g/m2.
7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual a camada de tecido tem a espessura de cerca de 0,102 mm.
8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 1, que compreende, além disso, a construção da superfície dianteira do prato da antena, vazando um gel de revestimento (120) num suporte ou molde, dispondo um material reflector (125) sobre o revestimento de gel (120) dispondo uma subestrutura de apoio (145) sobre a camada de fibra de vidro--resina(130”).
9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 2, no qual as fibras condutoras são fibras de carbono revestidas de níquel.
10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 5, no qual se dispõe uma pluralidade dos referidos elementos calefactores com painel pré-fabricados (135), verticalmente, em aproximadamente 75% da área da superfície do prato.
11. 11. Processo de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda a disposição do elemento calefactor com painel pré-fabricado atrás do material reflector na superfície da antena.