ES2950002T3 - Recipiente de expansión con membrana y bomba que comprende dicho recipiente de expansión - Google Patents

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Abstract

Esta invención se refiere a un vaso de expansión para contener y entregar un líquido mediante compresión por un gas, que comprende un cuerpo principal (1), una membrana (4), una boca (2) para la entrada del líquido y una válvula (3) para la entrada del gas, caracterizado porque dicho cuerpo principal (1) está fabricado en material plástico transparente. La invención también se refiere a un sistema de bomba que comprende dicho vaso de expansión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Recipiente de expansión con membrana y bomba que comprende dicho recipiente de expansión
La presente invención se refiere al campo de los recipientes de expansión con una membrana, en particular, se refiere a un recipiente de expansión con una membrana hecha de plástico.
La realización de un recipiente de expansión con membrana que sea al mismo tiempo resistente a los cambios de temperatura, no tóxico en contacto con el agua potable, manteniendo una fuerza suficiente, es actualmente un problema importante porque la creación y el montaje de dichos recipientes de expansión es complejo de implementar debido a diversas y diferentes limitaciones estructurales.
Es particularmente importante, especialmente en el campo de las instalaciones de fontanería domésticas y civiles, para controlar las variaciones de presión debidas a diferencias de temperatura o cambios bruscos de caudal (los llamados golpes de ariete), ya que los recipientes de expansión impiden habitualmente que dichas variaciones sean absorbidas por el sistema, que puede ser dañado.
Además, los recipientes de expansión pueden actuar como depósito de agua para pequeñas tomas, con la correspondiente reducción del número de arranques de las bombas del sistema, también en caso de fugas.
Actualmente existen en el mercado recipientes de expansión que pueden ser utilizados en diversos sectores, por ejemplo: en los sistemas de fontanería ya mencionados para el suministro de agua de uso civil, para compensar las variaciones de presión por diferencias de temperatura o golpes de ariete; en circuitos de refrigeración de automóviles para compensar los efectos de la dilatación térmica; en sistemas de riego, tanto para evitar golpes de ariete como para facilitar la regulación de la presión, y en hidráulica.
Entre los tipos de recipientes de expansión utilizados actualmente se encuentran los recipientes de expansión de tipo abierto y los recipientes de expansión de tipo cerrado, los cuales pueden tener diferentes formas y tamaños.
En particular, el recipiente de expansión de tipo cerrado consiste en un contenedor rígido generalmente hecho de materiales tales como aluminio, hierro fundido, fibra de vidrio, etc., dividido en dos tapas soldadas entre sí; hay dos cámaras de volumen variable en el recipiente de expansión, una que contiene el fluido del circuito (agua, casi incompresible), la otra que contiene aire o gas (compresible) cargado a una determinada presión por medio de una válvula especial.
Existe un tabique entre las dos cámaras, que es una bolsa o membrana elástica (también definida como "pulmón"); las dos variantes más utilizadas difieren en el posicionamiento y funcionamiento de dicha membrana en el interior del recipiente.
En la primera de estas variantes, el recipiente de expansión está compuesto por una carcasa exterior (de fundición, fibra de vidrio, aluminio, etc.), una membrana, una entrada de agua y una entrada de aire; en particular, la membrana está conectada a la entrada de agua y puede variar su volumen dentro del recipiente de expansión debido al cambio de presión en la cámara adyacente causado por la entrada o salida de gas, en este último caso tomando agua en ella y asegurando ventajosamente el agua en sí nunca entra en contacto con las paredes metálicas del recipiente. Sin embargo, cuando el recipiente de expansión no se utiliza, por ejemplo, durante el almacenamiento antes de su uso, la membrana, que está vacía, se colapsa en su interior, doblándose; con el tiempo, las líneas de flexión pueden deteriorarse, tanto por las características del material elastomérico del que está compuesta la membrana como por la naturaleza cíclica del estrés a los que está sometida.
En la segunda variante, el recipiente de expansión también consta de una carcasa exterior (de fundición, fibra de vidrio, aluminio, etc.), una membrana, una entrada de agua y una entrada de aire; en particular, la membrana está conectada a la entrada de aire, lo que provoca un aumento o disminución del volumen ocupado por el agua, fuera de la membrana y dentro de las paredes del recipiente de expansión. En este caso, cuando no se utiliza el recipiente de expansión, la membrana está ventajosamente completamente extendida y llena de aire, en contacto con las paredes de la carcasa. Evitando los problemas mencionados anteriormente derivados del colapso de la propia membrana, esta solución presenta el inconveniente de tener el agua en contacto directo con las paredes del recipiente mientras se está usando, aumentando el riesgo de contaminación y consiguiente toxicidad.
Una característica común a las dos variantes es que los recipientes de expansión, especialmente los de mayor tamaño, deben ser lo suficientemente resistentes y fuertes para soportar su propio peso, según los casos, para contener una determinada cantidad de agua en su interior y para soportar el motor conectado a los propios recipientes.
Además, un inconveniente común de las variantes descritas está relacionado con las exigencias constructivas, que exigen la presencia de una línea de soldadura entre los dos tapones que constituyen la carcasa exterior del recipiente de expansión. Aunque la presencia de una línea de soldadura de este tipo permite simplificar procesos como, por ejemplo, el transporte del recipiente y el montaje/desmontaje de la membrana, el roce cíclico entre la línea de soldadura y la membrana puede provocar fisuras en su superficie. Dentro de los requisitos anteriormente mencionados, por lo tanto, el objetivo principal de esta invención es realizar un recipiente de expansión con membrana capaz de superar los inconvenientes técnicos mencionados anteriormente y, en particular, realizar un recipiente de expansión con membrana que sea seguro desde el punto de vista de la contaminación del agua y al mismo tiempo duradero a lo largo de los años.
Otro objetivo de esta invención es hacer un recipiente de expansión con membrana que sea lo suficientemente fuerte. Otro objetivo de esta invención es realizar un recipiente de expansión que sea compatible con el contacto con el agua potable.
Otro objetivo de esta invención es realizar un recipiente de expansión que sea al menos parcialmente transparente para facilitar procesos como, por ejemplo, la detección de cuerpos extraños atrapados en su interior y/o el montaje/desmontaje de membrana.
Otro objetivo de esta invención es realizar un recipiente de expansión con membrana que sea fácilmente transportable, resistente a los cambios bruscos de temperatura y a los rayos UV.
Otro objetivo de la invención es obtener un recipiente de expansión con membrana que sea simple y económico de fabricar en comparación con las ventajas logradas.
Estos y otros objetivos se logran mediante un recipiente de expansión con membrana de acuerdo con la invención, como se verá mejor más adelante en esta descripción.
Las preformas se conocen desde hace algún tiempo en la producción de recipientes de material plástico, constituidos por productos semiacabados utilizados en particular en procesos de moldeo por soplado, y tienen un cuerpo con una estructura tubular más o menos alargada con un extremo cerrado.
En el extremo opuesto se encuentra una boca roscada, de diámetro variable, para ser conectada a la máquina sopladora, cuyo tamaño permanece invariable al final del proceso.
El cuerpo, por el contrario, precisamente por la naturaleza del proceso, sufre una reducción del espesor de pared durante el soplado, que será tanto mayor cuanto mayor sea el volumen final del recipiente.
Sin embargo, dichas preformas tienen el inconveniente de no estar adaptadas para contener una membrana o una válvula de entrada de aire, por lo que no están adaptadas para actuar como recipiente de expansión.
Otro inconveniente es el tamaño de las preformas tradicionales, que se limitan a un volumen relativamente pequeño, inadecuado para fabricar recipientes de expansión con una capacidad de al menos 20 l.
En una manera ventajosa, el recipiente de expansión de material plástico con membrana puede estar realizado básicamente a partir de una preforma de material polimérico no soplado apto para el contacto con el agua potable y que sea no tóxico y suficientemente robusto.
En otras realizaciones, el recipiente de expansión de material plástico con membrana está realizado básicamente a partir de una preforma de material polimérico de mayor espesor que las preformas tradicionales, que se sopla para obtener un espesor preestablecido tal que asegure una mayor resistencia, particularmente adecuado para recipientes de expansión grandes.
Se describe un recipiente de expansión con membrana y bomba que comprende dicho recipiente de expansión, con características técnicas que pueden considerarse como el estado del arte más cercano a la siguiente invención, características que están presentes en el preámbulo de la reivindicación 1 adjunta, por ejemplo, en los documentos EP1582820A2 (D1), DE29517530U1 (D2), EP0896195A2 (D3), EP0684429A1 (D4), DE102017125672A1 (D5) y WO2009/131450A2 (D6). Es, por lo tanto, un objeto de la invención un recipiente de expansión para contener y dispensar un líquido, mediante la compresión por un fluido, que comprende un cuerpo principal, una membrana, una boca para la entrada del líquido y una válvula para la entrada del gas.
En detalle, el cuerpo principal está hecho de material plástico al menos parcialmente transparente para permitir la detección de cualquier cuerpo extraño atrapado en su interior y/o posibles daños a la membrana.
Preferentemente, de acuerdo con la invención, el cuerpo principal del recipiente de expansión es una preforma. En otras realizaciones, la preforma mencionada anteriormente podría ser utilizada, si tiene un espesor inicial adecuado, para ser soplada de manera que se obtenga un espesor de pared compatible tanto con el uso que se hará de ella como con la capacidad que contendrá.
Esta característica permitiría crear recipientes de expansión de diferentes tamaños y capacidades, obteniendo siempre un espesor adecuado para soportar el peso del líquido a contener.
Ventajosamente, la preforma tiene una entrada en un primer extremo, en/desde la cual se puede insertar y extraer la membrana.
Puede haber, en un segundo extremo, un elemento de soporte adaptado para fijar la membrana en el interior de la preforma.
En una manera ventajosa, dicho elemento de soporte en el interior de la membrana puede comprender una válvula adaptada a la entrada del gas. Además, de nuevo de acuerdo con la invención, el cuerpo principal del recipiente de expansión se puede obtener por moldeo.
Nuevamente, el cuerpo principal puede estar hecho de una sola pieza para presentar una superficie totalmente lisa internamente, para evitar el roce de la membrana que podría causar daños.
En este caso, el cuerpo principal puede comprender medios de soporte integrados, que permiten sostenerlo cuando está en uso.
Ventajosamente, una bomba para plantas puede comprender el recipiente de expansión descrito anteriormente.
Otras características y ventajas del recipiente de expansión de material plástico con membrana de acuerdo con esta invención serán más evidentes a partir de la siguiente descripción, que hace referencia a tres variantes de realizaciones preferidas y de ejemplo, pero no limitativas, y de los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra esquemáticamente una primera realización del recipiente de expansión, en sección longitudinal, en la que el recipiente se encuentra en estado de desuso, de acuerdo con la invención;
la figura 2 se refiere al recipiente de expansión de la figura 1, en el que el recipiente está en la etapa de llenado intermedio;
la figura 3 se refiere al recipiente de expansión de la figura 1, en el que el recipiente está en la etapa de llenado avanzado;
la figura 4 muestra esquemáticamente una segunda realización del recipiente de expansión, en sección longitudinal, en la que el recipiente se encuentra en estado de desuso, de acuerdo con la invención;
la figura 5 muestra el recipiente de expansión de la figura 4 que, después de haber sido soplado, aún se encuentra en estado de desuso;
la figura 6 muestra el recipiente de expansión de la figura 4, en una etapa intermedia de llenado;
la figura 7 muestra el recipiente de expansión de la figura 4, en una etapa avanzada de llenado;
la figura 8 muestra esquemáticamente el detalle del sistema de acoplamiento de membrana, aplicable a los recipientes de expansión de las figuras 1 y 4;
• la figura 9 muestra esquemáticamente la etapa de inserción de la membrana en cualquiera de los recipientes de expansión de la figura 1 o la figura 4.
Con referencia a los dibujos mencionados, el recipiente de expansión con membrana objeto de esta invención comprende una preforma de material plástico. En particular, de acuerdo con una primera realización de esta invención, el recipiente de expansión de material plástico con membrana (figuras 1, 2 y 3) comprende un cuerpo principal 1, consistente en una preforma 1 utilizada sin ser soplada, que tiene, en lados opuestos, una entrada 2 para líquido, por ejemplo, agua, situada por debajo de la posición de instalación del recipiente, y una válvula 3 para la entrada de gas, por ejemplo, aire, situada por encima de la posición de instalación del recipiente. En la parte superior de la preforma 1, en correspondencia con la válvula de entrada de gas 3, se encuentra un orificio 7 en el que enclava un tornillo 5 que en su extremo interno respecto al recipiente de expansión posee un elemento de apoyo 6 que permite una membrana 4 para ser fijada a la preforma 1 en el lado de la válvula de entrada de gas 3.
En otra variante de la primera realización, el recipiente de expansión de material plástico con membrana (figuras 1, 2 y 3) tiene los elementos que comprende, en posición invertida con respecto a lo descrito anteriormente y con respecto a los lados de la preforma
Por lo tanto, la boca 2 para líquido, por ejemplo, agua, está situada por encima de la posición de instalación del recipiente, y la válvula 3 para la entrada de gas, por ejemplo, aire, está situada por debajo de la posición de instalación del recipiente.
En particular, en su primera realización, el funcionamiento del recipiente de expansión de material plástico el objeto de esta invención es sustancialmente el siguiente.
En la posición de no uso, que se muestra con detalle en la figura 1 adjunta, la membrana elástica 4 se encuentra completamente extendida y llena de aire procedente de la válvula de entrada de gas 3 por este motivo; dicha membrana 4 está sustancialmente en contacto con las paredes de dicha preforma 1 y la boca 2 para el líquido está completamente obstruida por las dimensiones totales de dicha membrana 4 llena de aire. Las figuras 2 y 3 muestran dos momentos distintos pero consecutivos de lo que es la etapa de llenado o vaciado del recipiente de expansión, de acuerdo con los cuales, mediante una variación de la presión del aire que ingresa por dicha válvula 3 de entrada de gas, se produce un aumento o disminución del volumen ocupado por el agua en el exterior de dicha membrana elástica 4 y en el interior de las paredes de dicha preforma 1, entrando por dicha entrada 2 para líquido.
Alternativamente, en una segunda variante preferida de esta invención, adecuada en particular para grandes recipientes de expansión, con referencia a las figuras 4, 5, 6 y 7, el recipiente de expansión de material plástico con membrana está hecho sustancialmente a partir de una preforma 1 de mayor espesor que las preformas tradicionales, que se sopla, por ejemplo mediante moldeo por soplado, para obtener un espesor predeterminado adecuado para soportar la carga requerida, que tiene en lados opuestos una entrada 2 para líquido, por ejemplo, agua, y una válvula 3 para entrada de gas, por ejemplo, aire. En la parte de la preforma 1 que se encuentra en correspondencia con la válvula de entrada de gas, existe un orificio 7 en el que se enclava un tornillo 5 que, en su extremo interno respecto al recipiente de expansión, posee un elemento de apoyo 6 que permite una membrana elástica 4 para ser fijada a la preforma 1 en el lado de la válvula de entrada de gas 3.
En particular, en una segunda variante de aplicación, el funcionamiento del recipiente de expansión de material plástico, objeto de la presente invención, es sustancialmente el siguiente.
En la posición de no uso, mostrada con detalle en la figura 4 adjunta, se muestra la preforma 1 de mayor espesor, que tras un proceso de soplado, presenta un volumen tal que permite aumentar la capacidad de dicho recipiente de expansión, la membrana elástica 4 está completamente extendida y llena de aire proveniente de la válvula de entrada de gas 3 por lo que dicha membrana 4 está totalmente en contacto con las paredes de dicha preforma 1 y la boca 2 para el líquido está completamente obstruida por las dimensiones totales de dicha membrana 4 llena de aire.
Las figuras 6 y 7 muestran dos momentos distintos pero consecutivos de lo que es la etapa de llenado o vaciado del recipiente de expansión, de acuerdo con los cuales, mediante una variación de la presión del aire que entra por dicha válvula 3 de entrada de gas, se produce una aumento o disminución del volumen ocupado por el agua en el exterior de dicha membrana elástica 4 y en el interior de las paredes de dicha preforma 1, entrando por dicha entrada 2 para líquido.
La figura 8 muestra un detalle adicional del mecanismo debajo de la válvula de entrada de gas necesario para fijar la membrana dentro de la preforma en ambas realizaciones.
Por el lado de la válvula de entrada de gas 3, existe un orificio 7 en dicha preforma 1, en el cual se enclava un tornillo 5 que, en su extremo interno con respecto al recipiente de expansión, tiene un elemento de soporte 6 que permite la membrana elástica 4 para ser fijada a la preforma 1 en el lado de la válvula de entrada de gas 3.
La figura 9 describe la etapa de inserción o extracción de la membrana 4 en/desde la preforma 1 a través de la boca 2 del líquido, respectivamente de acuerdo con las dos direcciones diferentes de la dirección longitudinal indicada con L en la figura 9; en particular, el sistema de acoplamiento formado por el tornillo 5, su elemento de soporte 7, se enrosca y enclava en el interior del orificio 7 de la preforma 1 del lado de la válvula de entrada de gas 3.
De acuerdo con una realización adicional que es relativa a las dos realizaciones descritas anteriormente (figuras 1 a 7), el mecanismo de funcionamiento del recipiente de expansión puede ser opuesto a lo que se describió anteriormente, más detalladamente: la membrana 4 está inicialmente vacía y conectado a la entrada 2 del líquido. Durante dos momentos distintos, pero consecutivos, de lo que es la etapa de llenado o vaciado del recipiente de expansión, la membrana 4 varía el volumen del líquido contenido en ella (entrando o saliendo de dicha entrada 2 del líquido) mediante un cambio de presión del aire que entra o sale de dicha válvula externa de entrada de gas 3 con respecto a dicha membrana 2. De esta forma, en esta realización, el líquido está contenido dentro de la membrana 4 y por lo tanto no está en contacto con las paredes del recipiente de expansión.
En otra realización de la presente invención, el recipiente de expansión con membrana de material plástico, que comprende las mismas características que las realizaciones descritas anteriormente, se realiza mediante el uso de un cuerpo principal obtenido mediante la técnica de moldeo de manera que ventajosamente tienen recipientes de expansión con las dimensiones y formas deseadas.
Se obtiene así un recipiente de expansión de material plástico con membrana realizada a partir de una preforma de material plástico.
El recipiente de expansión así creado, tal como se ha descrito anteriormente y de acuerdo con los ejemplos ilustrados en detalle en las figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9 adjuntas, por lo tanto, tiene:
• sencillez y rapidez en las operaciones de montaje y desmontaje de la membrana;
• confiabilidad y seguridad en el uso, en comparación con las soluciones conocidas;
• idoneidad para contener agua potable;
• seguridad desde el punto de vista de la contaminación del agua;
• mayor robustez que las soluciones conocidas;
• versatilidad y adaptabilidad a cualquier tipo de situación y volumen de líquido a contener;
• mayor resistencia del propio recipiente de expansión;
• facilidad en los procesos de transporte;
• resistencia a cambios bruscos de temperatura y rayos UV;
• coste limitado, en comparación con las soluciones tradicionales, en relación con los beneficios obtenidos.
La invención descrita puede modificarse y adaptarse de varias maneras sin salirse por ello del alcance del concepto inventivo. Además, todos los detalles pueden ser sustituidos por otros elementos técnicamente - equivalentes.
Por último, los componentes utilizados, siempre que sean compatibles con el uso específico, así como las dimensiones, pueden variar de acuerdo con las necesidades y el estado de la técnica.
Cuando las características y las técnicas mencionadas en las siguientes reivindicaciones van seguidas de signos de referencia, tales signos de referencia se han utilizado únicamente con el objetivo de aumentar la inteligibilidad de las propias reivindicaciones y, en consecuencia, los signos de referencia no constituyen de ninguna manera una limitación a la interpretación de cada elemento identificado, meramente a modo de ejemplo, por los signos de referencia.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Recipiente de expansión para contener y dispensar un líquido mediante la compresión de un gas, que comprende un cuerpo principal (1), una membrana (4), una boca (2) para la entrada del líquido y una válvula (3) para la entrada del gas, caracterizado por que dicho cuerpo principal (1) está realizado en material plástico al menos parcialmente transparente.
2. Recipiente de expansión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho cuerpo principal es una preforma (1) para la realización de un recipiente de plástico soplado, provisto de una entrada (2; 7) en correspondencia con un primer extremo.
3. Recipiente de expansión de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado por que dicha membrana (4) es apta para insertarse y/o extraerse de dicha preforma (1) a través de la entrada (2; 7).
4. Recipiente de expansión de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que comprende un orificio (7) en un segundo extremo de dicha preforma (1), y un elemento de soporte (6) adecuado para fijar dicha membrana (4) en dicha preforma (1), estando fijado el elemento de soporte (6) a dicho orificio (7).
5. Recipiente de expansión de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que el elemento de soporte (6) comprende dicha válvula (3) para la entrada del gas en el interior de dicha membrana (4).
6. Recipiente de expansión de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado por que dicha preforma (1) se sopla para obtener un espesor predeterminado.
7. Recipiente de expansión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que dicho cuerpo principal (1) se obtiene por moldeo.
8. Recipiente de expansión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que dicho cuerpo principal (1) se obtiene en una sola pieza.
9. Recipiente de expansión de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que dicho cuerpo principal (1) tiene integrados medios de soporte, adecuados para soportar dicho cuerpo principal (1) cuando está en uso.
10. Bomba para plantas, caracterizada por que comprende un recipiente de expansión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9.
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