DISPOSITIVO CONTROLADOR DE PRESSÃO PARA RECIPIENTES DE

PRESSÃO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção enquadra-se na área dos dispositivos controladores de pressão de recipientes de pressão. No contexto da presente invenção, são exemplos de recipiente de pressão recipientes do tipo aerossol, panelas de pressão ou outros recipientes passíveis de operar com um nível de pressão no seu interior que é superior ao nível de pressão atmosférico.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção encontra antecedentes mais próximos em dispositivos controladores de pressão, genericamente designados por válvulas de pressão, aplicados em recipientes de pressão.

A operação típica de um dispositivo deste género, está intrinsecamente relacionada com o funcionamento do recipiente de pressão onde se encontra instalado. No caso concreto de uma panela de pressão, esta, ao ser fechada, conserva no seu interior uma quantidade de ar que se encontra inicialmente ao nível da pressão atmosférica. Porém, com o aquecimento da panela, os vapores da cozedura vão aumentando ficando o seu escape para o exterior impedido devido ao fecho hermético que a panela de pressão proporciona. Desse modo, para além da pressão dos vapores, existe a pressão do ar que fica aprisionado no interior da panela, o que resulta num acréscimo dos níveis de pressão interna aí sentidos. Quando é atingido um nível limite de pressão, é acionada uma válvula de pressão, instalada na tampa da panela, que funciona como fusível de proteção, que ao disparar permite a libertação do vapor em excesso impedindo que a pressão extrema danifique a panela e, no limite, seja responsável por uma explosão. A válvula de pressão compreende no seu interior um pino, que não é mais do que um êmbolo, com uma dada massa, que se desloca verticalmente no interior da referida válvula por ação da gravidade e em função dos níveis de pressão dinâmica no interior da panela. Uma vez acionada, a válvula necessita de ser rearmada pelo seu utilizador para voltar a operar.

Nesse contexto, os pedidos de patente US2710627 A e EP1698814 AI descrevem realizações particulares para válvulas de controlo de pressão que respeitam o mesmo princípio técnico, isto é, centrando-se no recurso à movimentação controlada de um êmbolo em função dos níveis de pressão sentidos no interior do recipiente de pressão.

Ora, o estado da técnica, enquadrado pelos documentos acima, apresenta uma importante limitação uma vez que as válvulas de pressão atuais estão projetadas para atuarem no limite de pressão para o qual foram concebidas, obrigando, a respetiva configuração estrutural, a um rearme manual antes de uma nova utilização. PROBLEMAS TÉCNICOS RESOLVIDOS

Na presente invenção, desenvolveu-se um dispositivo controlador de pressão que, devido à sua configuração estrutural especifica, permite a proteção no limite de pressão para o qual foi concebido, operando de forma continua sem a necessidade de rearmamento por parte de um utilizador.

Com efeito, a solução que se apresenta de seguida, para além de se basear igualmente num êmbolo, para controlar o escape da pressão de vapor, compreende elementos adicionais, especificamente acoplados a este, que permitem ao dispositivo controlador de pressão operar como limitador de pressão automático.

Como tal, a presente invenção refere-se a um dispositivo controlador de pressão, operando como limitador de pressão de acordo com um nivel de pressão pré-definido, em recipientes de pressão. De forma ainda mais particular, é objeto da presente invenção um dispositivo limitador de pressão, com indicação de pressão, a aplicar em recipientes de pressão, cuja finalidade é evitar a explosão do referido recipiente em caso de sobrepressão, isto é, quando o nivel de pressão no seu interior é superior a um dado valor.

SUMARIO DA INVENÇÃO

É assim objecto da presente invenção, um dispositivo controlador de pressão especialmente adequado para recipientes de pressão. Concretamente, o dispositivo desenvolvido é instalado no recipiente de pressão, através de uma perfuração na sua tampa, operando assim como limitador dos níveis de pressão internas ao recipiente, e evitando uma explosão em caso de sobrepressão .

A presente invenção refere-se assim a um dispositivo controlador de pressão, compreendido por um êmbolo composto por uma base a partir da qual se prolonga verticalmente um corpo central. A base do êmbolo está posicionada no interior do recipiente de pressão e o corpo central prolonga-se desde o interior até ao exterior do recipiente de pressão. O êmbolo é caracterizado por compreender um vedante constituído por um material elastomérico, instalado na sua base, compreendendo uma aba lateral que se prolonga a partir da base do êmbolo, em direção à superfície interior da tampa do recipiente de pressão, sem existir contacto entre ambos os elementos, isto é, proporcionando uma folga entra a aba e tampa. O êmbolo compreende igualmente uma cabeça, instalada no topo do corpo central, que de acordo com a configuração do dispositivo se posiciona no exterior do recipiente de pressão, e cuja largura é superior à largura do corpo central. O corpo central do êmbolo é dotado de uma protuberância lateral no seu corpo central, que é projetada para tornar a largura da respetiva secção do corpo central do êmbolo superior à largura da perfuração na tampa do recipiente de pressão.

A configuração estrutural do dispositivo desenvolvido, proporciona o deslocamento vertical do êmbolo pela ação de pressão dinâmica na sua base, podendo variar este entre uma posição inicial e final. A posição inicial é dada pelo contacto da cabeça com a superfície exterior da tampa do recipiente de pressão, que é atingida quando o nível de pressão no interior do recipiente de pressão é inferior a um nivel mínimo de pressão. A posição final é dada pelo contacto da superfície da tampa do recipiente com a protuberância lateral do corpo central e com a aba do vedante, que é atingida quando o nível de pressão no interior do recipiente é superior ao nível mínimo de pressão.

Numa configuração vantajosa do dispositivo controlador de pressão desenvolvido, a aba lateral do vedante tem uma forma original, que se prolonga a partir da base do êmbolo em direção à superfície interior da tampa do recipiente de pressão, num ângulo inferior a 90° .

Numa outra configuração vantajosa do dispositivo desenvolvido, o controlo de pressão é efetuado pelo deslocamento do êmbolo, por ação de pressão dinâmica na sua base, entre a posição inicial e final, consoante o nível de pressão no interior do recipiente de pressão. Para tal, a aba do vedante é projetada para, quando o êmbolo estiver na sua posição final:

se manter na forma original, até que seja atingido um nível máximo de pressão suportado pelo seu material constituinte;

- se deformar, quando ultrapassado o nível máximo de pressão suportado pelo seu material constituinte, permitindo o escape da pressão dinâmica entre a tampa do recipiente de pressão e a aba do vedante;

- voltar à sua posição original, quando o nível de pressão for igual ou inferior nível máximo de pressão suportado pelo seu material constituinte.

Quando o êmbolo está na sua posição inicial, a aba está na sua forma original. DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Figura 1 - representação de uma configuração do dispositivo controlador de pressão, na sua posição inicial, isto é, quando a pressão no interior do recipiente de pressão é inferior a um nivel mínimo. Os sinais de referência significam:

1 - tampa do recipiente de pressão;

2 - base do êmbolo;

3 - corpo central do êmbolo;

4 - cabeça do êmbolo;

5 - aba lateral do vedante.

Figura 2 - representação de uma configuração do dispositivo controlador de pressão, na sua posição final, isto é, quando a pressão no interior do recipiente de pressão é superior a um nível mínimo e inferior ou igual a um nível máximo. Os sinais de referência significam:

1 - tampa do recipiente de pressão;

2 - base do êmbolo;

3 - corpo central do êmbolo;

4 - cabeça do êmbolo;

5 - aba lateral do vedante;

6 - perfuração lateral no corpo central;

7 - protuberância lateral do corpo central.

Figura 3 - representação de uma configuração do dispositivo controlador de pressão, na sua posição inicial, isto é, quando a pressão no interior do recipiente de pressão é inferior a um nível mínimo, com a aba do vedante na sua posição original. Os sinais de referência significam:

1 - tampa do recipiente de pressão;

4 - cabeça do êmbolo; 5 - aba lateral do vedante;

8 - perfurações da cabeça.

Figura 4 - representação de uma configuração do dispositivo controlador de pressão, na sua posição final, isto é, quando a pressão no interior do recipiente de pressão é superior a um nivel mínimo e inferior ou igual a um nivel máximo, com a aba do vedante na sua posição original, em contacto com a tampa do recipiente. Os sinais de referência significam:

1 - tampa do recipiente de pressão;

4 - cabeça do êmbolo;

5 - aba lateral do vedante;

8 - perfurações da cabeça.

Figura 5 - representação de uma configuração do dispositivo controlador de pressão, na sua posição final, quando a pressão no interior do recipiente de pressão é superior a um nivel máximo, com a aba do vedante na sua posição deformada. Os sinais de referência significam:

1 - tampa do recipiente de pressão;

4 - cabeça do êmbolo;

5 - aba lateral do vedante;

8 - perfurações da cabeça.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção possibilita controlar e limitar os níveis de pressão no interior de um recipiente de pressão, evitando a sua explosão em caso de sobrepressão .

Tal é proporcionado através de uma configuração estrutural especifica, que habilita o dispositivo controlador de pressão desenvolvido a conferir segurança na operação do recipiente no limite de pressão para o qual foi concebido. A referida configuração estrutural permite ainda o funcionamento automático do dispositivo sem necessidade de rearme em caso de ser atingido um nivel de sobrepressão .

Numa configuração preferida da presente invenção, o dispositivo de controlo de pressão compreende um êmbolo composto por uma base a partir da qual se prolonga verticalmente um corpo central. A referida base está posicionada no interior do recipiente de pressão e o corpo central prolonga-se desde o interior até ao exterior do recipiente de pressão.

Na configuração preferida da presente invenção, o êmbolo é caracterizado por compreender um vedante, constituído por um material elastomérico, que é instalado na sua base e compreende uma aba lateral, do mesmo tipo de material, que se prolonga a partir da base do êmbolo em direção à superfície interior da tampa do recipiente de pressão, sem existir contacto entre aba e tampa, proporcionado assim uma folga entre ambos os elementos. A aba lateral do vedante tem uma forma original, que se prolonga a partir da base do êmbolo em direção à superfície interior da tampa do recipiente de pressão, num ângulo inferior a 90°. Esta configuração especifica da aba é importante para a operação de controlo de pressão, uma vez que permite a acomodação da pressão dinâmica entre a superfície inclinada da aba e a superfície interna da tampa do recipiente favorecendo a sua deformação, e consequente escape do fluxo de vapor, em caso de ser atingida um nível de sobrepressão. Num modo particular de realização, o material elastomérico que constitui o vedante e a sua aba lateral é silicone. Num outro modo particular de realização, o vedante engloba toda a base do êmbolo.

Na configuração preferida da presente invenção, o êmbolo compreende uma cabeça, que é instalada no topo do seu corpo central, estando posicionada no exterior do recipiente de pressão, e cuja largura é superior à largura do corpo central. Desta forma, a cabeça limita descendentemente o movimento vertical do êmbolo.

Ainda numa configuração preferida da presente invenção, o corpo central do êmbolo é dotado de uma protuberância lateral, projetada para tornar a largura da respetiva secção do corpo central do êmbolo superior à largura da perfuração na tampa do recipiente de pressão. Desta forma, o corpo central é composto por duas secções de larguras diferentes, sendo a secção de largura menor a que se estende até ao exterior do recipiente em direção à cabeça, tendo, portanto, uma largura no máximo igual à perfuração da tampa do recipiente para a instalação do dispositivo. É também ao longo da secção de menor largura que se efetua o deslocamento vertical do êmbolo. Por outro lado, a secção de maior largura é responsável por limitar ascendentemente o deslocamento do embolo, funcionando a protuberância lateral como batente, providenciando o contacto com a superfície interna da tampa do recipiente.

Desta forma, a configuração estrutural do dispositivo controlador de pressão desenvolvido proporciona o deslocamento vertical do êmbolo pela ação de pressão dinâmica na sua base, isto é, por ação do fluxo de vapor no interior do recipiente de pressão. O deslocamento do referido êmbolo é variável entre uma posição inicial, dada pelo contacto da cabeça com a superfície exterior da tampa do recipiente de pressão, que é atingida quando o nível de pressão no interior do recipiente de pressão é inferior a um nível mínimo de pressão, por exemplo 4 kPa, e uma posição final, dada pelo contacto da superfície da tampa do recipiente com a protuberância lateral do corpo central, que é atingida quando o nível de pressão no interior do recipiente é superior ao nível mínimo de pressão. Quando tal acontece, o deslocamento do êmbolo promove o encosto da aba do vedante na superfície interna do recipiente de pressão, permitindo que o controlo de pressão possa ser efetuado mediante o comportamento da aba do vedante em função do nível de pressão no recipiente.

Concretamente, o controlo de pressão é efetuado pelo deslocamento do êmbolo, por ação de pressão dinâmica na sua base, entre a posição inicial e final, consoante o nível de pressão no interior do recipiente de pressão. O material que constitui a aba do vedante confere-lhe resistência e flexibilidade tal que:

Quando o êmbolo se situa na posição final do êmbolo, isto é, quando o interior do recipiente está a um nível de pressão superior a um nível mínimo:

se mantém na forma original, até que seja atingido um nível máximo de pressão suportado pelo seu material constituinte;

- se deforma, quando ultrapassado o nível máximo de pressão suportado pelo seu material constituinte, permitindo o escape da pressão dinâmica entre a tampa do recipiente de pressão e a aba do vedante;

- volta à sua posição original, quando o nível de pressão for igual ou inferior nível máximo de pressão suportado pelo seu material constituinte; Por outro lado, quando o êmbolo está na sua posição inicial, fruto de os níveis de pressão estarem abaixo do nivel mínimo, a aba está na sua forma original.

Os níveis máximos e mínimos de pressão dependem das características particulares do dispositivo controlador de pressão, tais como o seu peso total ou a área de secção aberta por onde a pressão dinâmica se escapa, podendo variar consoante as necessidades de cada caso prático.

Num modo particular de realização do dispositivo controlador de pressão, o corpo central do êmbolo possui uma superfície lateral perfurada e uma cavidade interior, em que as ditas perfurações laterais e cavidade interior estão interligadas e são projetadas de forma a proporcionar o escape da pressão dinâmica desde o interior até ao exterior do recipiente de pressão. De forma a favorecer o escape da pressão dinâmica, a cabeça compreende igualmente perfurações, conduzindo-o através da cavidade interior do corpo central do êmbolo.

Alternativamente, num outro modo particular de realização do dispositivo controlador de pressão, o corpo central do êmbolo compreende canais de escape na sua superfície, adaptados a proporcionar o escape da pressão dinâmica desde o interior até ao exterior do recipiente de pressão .

Numa forma alternativa do dispositivo controlador de pressão, o corpo principal do êmbolo e a cabeça são integrados numa só peça. Numa forma preferencial do dispositivo controlador de pressão, este funciona igualmente como indicador de pressão. Tal é efetuado pelo efeito visual provocado pelas paredes laterais do corpo central do êmbolo, quando este se encontra na sua posição final, indicado que o recipiente está sobre pressão. O efeito visual é provocado pela coloração diferenciada do corpo central em relação à coloração da cabeça.

A presente invenção descreve ainda um recipiente de pressão compreendendo uma cavidade adaptada a conter matéria no estado sólido, liquido ou gasoso, que é fechada por uma tampa. A referida tampa é compreendida por pelo menos uma perfuração que se encontra adaptada à instalação de um dispositivo controlador de pressão tal com o aqui descrito.

Numa configuração preferencial do recipiente de pressão a perfuração na sua tampa, para instalação do dispositivo controlador de pressão, proporciona um ajuste completo e perfeito ao corpo central do êmbolo, sem a existência de folga entre ambos.

Alternativamente, a perfuração na tampa do recipiente de pressão, para instalação do dispositivo controlador de pressão, proporciona um ajuste ao corpo central do êmbolo com a existência de uma folga entre ambos.

Como será evidente a um perito na especialidade, a presente invenção não deverá estar limitada aos modos de realização descritos no presente documento, sendo possíveis diversas alterações que se mantêm no âmbito da presente invenção . Evidentemente, os modos preferenciais acima apresentados são combináveis, nas diferentes formas possíveis, evitando-se aqui a repetição de todas essas combinações .