MECÂNICO”

A presente invenção refere-se a uma válvula magnética de acionamento mecânico, aplicada em sistemas hidráulicos com abertura e fechamento manual ou passiveis de automatização para controle do fluxo de líquidos, tais como torneiras, bebedouros e boias de caixas d’água por exemplo, podendo também ser aplicada em projetos de engenharia e industrias, cujo acionamento é feito mecanicamente através de um deslocamento mínimo do botão de acionamento, trazendo as vantagens de não necessitar de energia elétrica para seu acionamento, ser durável e confiável, apresentar tamanho reduzido, de fácil instalação e de baixo custo.

Atualmente, existem produtos no mercado cujo acionamento é feito eletricamente por válvula solenoide, e outros por infravermelho ou outros sensores, que necessitam de energia elétrica para funcionar e são vulneráveis à descargas elétricas, que podem não funcionar adequadamente pois necessitam do posicionamento correto das mãos ou de objetos para ativar o sistema, além disso podem apresentar custo elevado e muitas vezes requerem uma torneira ou dispositivo específico que nem sempre agrada visualmente o usuário. Existem produtos cujo acionamento é feito por pedal elétrico ou mecânico que necessitam de espaço específico para acomodação do pedal, necessitam de cabos e fios, e nem sempre a instalação é simples. E também existem os sistemas com temporizador, mecânico ou elétrico, que necessitam de frequentes acionamentos quando o uso for longo e no caso de usos rápidos gera desperdício de água, uma vez que o tempo de vazão é maior do que o tempo de uso.

Fazendo-se buscas nos bancos de patentes brasileiro e internacional, foram encontradas as seguintes revelações.

O documento patentário BR102013012056, intitulado “Acionador de dispositivos pelo pé” trata de um dispositivo de controle que tem a finalidade de trazer segurança, praticidade e higiene na utilização de torneiras de uma forma geral, bem como vasos sanitários, mictórios, bebedouros e também para abrir portas de banheiros, sem que exista contato manual. O acionamento do dispositivo é feito através do pé. O dispositivo é composto por um pedal, uma caixa com uma válvula e um cabo. O pedal, em sua parte interna, possui dois suportes que empurram um rolete no qual o cabo é preso. Quando o pedal é pressionado, o cabo é puxado e então acionado o sistema mecânico da caixa. No interior da caixa, o mecanismo é composto por uma mola que retorna o cabo na posição inicial após o alívio do pedal e mantém a válvula fechada, uma válvula solenoide, um carro de arraste com um imã, o imã é responsável por movimentar o êmbolo da válvula. Uma outra opção pode ser realizada com uma válvula elétrica.

O dispositivo de acionamento apresentado por BR102013012056, apresenta a limitação de que deve ser disposto de tal maneira que permita seu acionamento enquanto se faz o uso da torneira, além disso apresenta a inconveniente de necessitar de área útil para posicionar o pedal e a desvantagem de uma montagem complexa com múltiplos componentes (pedal, cabo e caixa), que podem a vir se romper com o uso, especialmente o cabo, e a estética do ambiente pode ficar comprometida por esse motivo além de que o pedal pode causar inconvenientes na movimentação dependendo da posição em que fica situado no ambiente.

O documento patentário MU8302334, intitulado “Sistema eletromagnético de acionamento de torneiras por simples contato da perna” refere-se a um modelo de utilidade, para sistema eletromagnético de acionamento de torneiras por contato da perna, compreendendo uma caixa blindada e um interruptor. Uma segunda caixa blindada abriga uma válvula solenoide que incorpora uma entrada e uma saída de água, um desvio e um registro para desviar a água diretamente para a torneira em caso de falta de energia elétrica para acionamento da válvula solenoide. A caixa blindada com o interruptor é acionada pela perna do usuário, que por sua vez estimula a válvula solenoide e libera o fluxo de água, e quando a perna é retirada do interruptor o fluxo de água é interrompido. Como pré-requisito para esse sistema, é necessário o uso de tubos flexíveis, conhecidos como rabichos, mas pode ser instalado em qualquer tipo de marca ou estilo de torneira.

“VÁLVULA MAGNÉTICA DE ACIONAMENTO MECÂNICO”, objeto da presente patente, foi desenvolvido para superar as desvantagens, inconvenientes e limitações de sistemas de acionamento atuais, através de uma válvula mecânica-magnética que não necessita de eletricidade para ser acionada, com acionamento de pequeno deslocamento, que apresenta fechamento progressivo e com possibilidade de mantê-la constantemente aberta por meio de um sistema de “by-pass”, trazendo vantagens de ser compacta, de ser instalada facilmente de forma a ficar oculta e sem necessidade de alocar espaço para pedal de acionamento, de permitir a livre escolha dos metais desejados para a decoração do ambiente, além de apresentar baixo custo, ser totalmente reciclável, colaborar com redução do consumo de água e evitar disseminação de microrganismos por contato das mãos com a torneira, por exemplo.

Problemas técnicos que existem atualmente e a forma como o presente invento resolveu:

17a) As tecnologias atuais trabalham com algum tipo elétrico ou eletrônico de acionamento da válvula. Resolvido pelo presente invento por uma válvula magnética acionada mecanicamente, trazendo a melhoria técnica de dispensar a instalação de fiação elétrica e o uso de válvulas solenoides, sensores, entre outros;

17b) As tecnologias atuais utilizam de sistemas com blocos ou caixas e apresentam um dispositivo de acionamento ou um pedal de acionamento não integrados à válvula, que ocupam elevado espaço útil no interior de um armário de pia, por exemplo, ou que podem obstruir a livre movimentação do usuário no caso das tecnologias que possuem pedal. Resolvido pelo presente invento através de uma válvula compacta que agrega a funcionalidade do acionamento ao corpo da válvula, eliminando assim a necessidade dos acionadores ou do pedal que ficam separados do bloco ou da caixa; e

17c) As tecnologias atuais utilizam sistemas com diversos componentes necessitando de maior número de conexões hidráulicas, no caso das tecnologias elétricas necessitam de ponto elétrico próximo e no caso das que possuem pedal necessitam de cabos e espaço desobstruído para seu correto funcionamento, o que dificulta sua instalação. Resolvido pelo presente invento através de uma válvula que necessita de uma quantidade mínima de conexões hidráulicas, sem necessitar de ponto elétrico ou cabos para seu funcionamento, fazendo, portanto, que seja de fácil instalação.

Ao necessitar de uma válvula de acionamento mecânico axial de curso reduzido, e com baixo custo, o inventor se deparou com a falta do produto no mercado. A fim de contornar esse problema o inventor desenvolveu um sistema que permite utilizar uma válvula solenoide comercial apenas substituindo- se a parte elétrica por um sistema mecânico-magnético que independe da energia elétrica para seu funcionamento. A solução se mostrou ideal para o acionamento sem as mãos de torneiras de cozinha e banheiro onde havia apenas o sistema hidráulico e sem presença de pontos de energia elétrica. O produto demonstrou diversas vantagens além da possibilidade do acionamento sem a necessidade de energia elétrica, uma vez que a utilização do mesmo acabou gerando uma considerável economia de água e aumento da durabilidade da torneira, pois o mecanismo da torneira permanece sempre aberto e quase nunca é utilizado para o controle do fluxo de água. Trouxe vantagens também na parte higiênica, pois não é necessário nenhum tipo de contato das mãos na torneira e sim uma leve pressão na porta do armário da pia, cozinha ou banheiro, para que a torneira seja acionada, evitando assim a disseminação de microrganismos através do contato das mãos com a torneira.

Para melhor entendimento da válvula magnética de acionamento mecânico, objeto da presente patente de invenção, são anexadas as seguintes figuras:

FIGURA 1, que mostra a vista em perspectiva da válvula magnética de acionamento mecânico com suporte de fixação da válvula (SF), na posição de funcionamento normal, indicado através do alinhamento e da convergência entre o indicador de posição do acionador (IPa) com o indicador de posição da carcaça (IPc); FIGURA 2, que mostra a vista em perspectiva da válvula magnética de acionamento mecânico sem o suporte de fixação da válvula (SF), na posição de “by-pass”, indicado através da divergência entre o indicador de posição do acionador (IPa) e o indicador de posição da carcaça (IPc);

FIGURA 3, que mostra a vista explodida da válvula magnética de acionamento mecânico sem o suporte de fixação da válvula (SF);

FIGURA 4, que mostra a vista em corte longitudinal da válvula magnética de acionamento mecânico com o suporte de fixação da válvula (SF);

FIGURA 5, que mostra a vista em corte transversal da válvula magnética de acionamento mecânico com o suporte de fixação da válvula (SF), na posição de funcionamento normal, quando há convergência do indicador de posição do acionador (IPa) com o indicador de posição da carcaça (IPc); e

FIGURA 6, que mostra a vista em corte transversal da válvula magnética de acionamento mecânico com o suporte de fixação da válvula (SF), na posição de “by-pass” , indicado através da divergência entre o indicador de posição do acionador (IPa) e o indicador de posição da carcaça (IPc).

De acordo com as figuras 1 a 6, a válvula magnética de acionamento mecânico possui corpo de válvula (V); diafragma (DF) com orifício central; disco do diafragma (DD) com orifício central; êmbolo (E) de formato cilíndrico e escalonado; mola do êmbolo (ME); pino de espaçamento (PE) de formato cilíndrico e escalonado; suporte do êmbolo (SE) de formato cilíndrico, escalonado e oco; ímã de retomo (IR) de formato circular e orifício central, um ímã permanente preferencialmente de neodímio; espaçador do ímã de retomo (ESr) de formato circular com rebaixo e orifício central; mola de retorno (MR); ímã de acionamento (IA) de formato circular e orifício central, um ímã permanente preferencialmente de neodímio; espaçador do ímã de acionamento (ESa) de formato de anel circular; acionador (A) de formato cilíndrico, escalonado e oco contendo pino de travamento (PTa) e indicador de posição do acionador (IPa); carcaça (C) de formato cilíndrico e com orifício central uma de suas extremidades, contendo uma cavidade de alojamento (CAc) do pino de travamento (PTa), ranhuras para travamento (RT) do suporte de fixação da válvula e indicador de posição da carcaça (IPc), com abas contendo orifícios para os parafusos (PF) e suporte de fixação da válvula (SF) contendo furos para fixação do suporte (FS).

A montagem da válvula se dá através da seguinte forma:

21a) Inicialmente o pino do êmbolo (PE), a mola do êmbolo (ME) e o êmbolo (E) são inseridos na respectiva ordem na parte interna de menor diâmetro do suporte do êmbolo (SE), e o disco do diafragma (DD) e o diafragma (DF) são inseridos, nesta ordem, na parte interna de maior diâmetro do suporte do êmbolo (SE);

21b) O resultado da montagem realizada na etapa 21a é encaixado no corpo da válvula (V);

21c) O ímã de retomo (IR), o espaçador do ímã de retomo (ERs), a mola de retomo (MR), o ímã de acionamento (IA), o espaçador do ímã de acionamento (ESa), o acionador (A) e a carcaça (C), nesta ordem, são encaixados no suporte do êmbolo (SE); e

21 d) A carcaça (C) e o corpo da válvula (V) são unidos por parafusos (PF), e então o suporte de fixação da válvula (SF) é encaixado na carcaça (C) por meio das ranhuras de travamento (RT) finalizando a montagem da válvula magnética de acionamento mecânico.

A operação da válvula magnética de acionamento mecânico baseia- se em uma carcaça (C), que abriga em seu interior um acionador (A) que se move no sentido de seu eixo axial quando acionada por pressionamento, tendo em sua extremidade um ímã de acionamento (IA), preferencialmente de neodímio, que por sua vez é mantido em sua posição inicial por meio da mola de retorno (MR), ao se pressionar o acionador (A), o mesmo desliza ao longo do seu eixo axial e se aproxima do êmbolo (E), o êmbolo (E) é atraído pelo campo magnético do ímã de acionamento (IA) deslocando-se e liberando o orifício do diafragma (DF) e do disco do diafragma (DD) e permitindo o fluxo de líquido; o êmbolo (E) tem seu deslocamento limitado pelo pino do êmbolo (PE) que limita a amplitude de abertura e fechamento da válvula; ao remover a pressão exercida no acionador (A), o mesmo retoma à sua posição inicial através da mola de retomo (MR), o que provoca o afastamento do êmbolo (E) do ímã de acionamento (IA), diminuindo o efeito do campo magnético deste sobre o êmbolo (E); o êmbolo (E) então retorna à sua posição inicial, atraído pelo ímã de retomo (IR), preferencialmente de neodímio, e auxiliado pela mola do êmbolo (ME) o que provoca o fechamento dos orifícios do diafragma (DF) e do disco do diafragma (DD) interrompendo o fluxo de líquido; o espaçador do ímã de retomo (ESr) tem como função manter a mola de retomo (MR) na posição correta para o funcionamento da válvula.

Para que a válvula funcione da maneira supracitada, que é seu funcionamento normal, o indicador de posição do acionador (IPa) e o indicador de posição da carcaça (IPc) devem estar alinhados e convergindo, fazendo com que o pino de travamento (PTa) do acionador (A) se encaixe na cavidade de alojamento (CAc) da carcaça (C), mantendo o êmbolo (E) na posição de fechamento enquanto a válvula não é acionada; e para manter a válvula constantemente aberta, em “by-pass”, o acionador (A) deve ser pressionado e rotacionado para que o indicador de posição do acionador (IPa) e o indicador de posição da carcaça (IPc) fiquem em posição divergente, desta forma o pino de travamento (PTa) sai da cavidade de alojamento (CAc) e provoca o deslocamento do acionador (A), e consequentemente o deslocamento do ímã de acionamento (IA), fazendo com que o êmbolo (E) seja atraído pelo campo magnético do ímã de acionamento (IA), que libera o fluxo de líquido através dos orifícios do diafragma (DF) e do disco do diafragma (DD); e para retomar ao funcionamento normal da válvula, basta rotacionar o acionador (A) até que o indicador de posição do acionador (IPa) e o indicador de posição da carcaça (IPc) fiquem alinhados e convergentes, de modo a retomar o pino de travamento (PTa) do acionador (A) na cavidade de alojamento (CAc) da carcaça (C).

Em uma modalidade do uso da válvula magnética de acionamento mecânico, para aplicação doméstica, a instalação da válvula inicia-se pela fixação do suporte de fixação da válvula (SF), com parafusos passantes pelos furos para fixação do suporte (FS) na beirada de um batente de um armário, de tal maneira que o acionador (A) se mantenha em contato com a face interna da porta de um armário e numa posição oposta ao eixo de rotação desta porta, de forma a manter a porta brevemente aberta, para que ao ser pressionada provoque o deslocamento do acionador (A). Em seguida, é feito o engate das conexões de entrada e saída da rede hidráulica, a saída é conectada à uma torneira. A torneira é aberta de acordo com o fluxo desejado pelo usuário, e o acionamento é feito a partir de uma leve pressão realizada na porta do armário, com deslocamento mínimo, entre 2 a 6 mm, e preferencialmente 3 mm, o que mantém a folga da porta do armário quase imperceptível, mantendo o aspecto de porta fechada.

A válvula magnética de acionamento mecânico ainda pode ser utilizada na construção civil ou em indústrias para controlar o nível de liquido de uma caixa d’água ou de um tanque no lugar das válvulas de boia tradicionais ou válvulas solenoides elétricas, diminuindo substancialmente o tempo de enchimento devido ao fluxo de líquido ser constante até que se atinja o nível de fechamento . Ainda na área da construção civil e instalações hidráulicas, a válvula magnética de acionamento mecânico ainda pode ser utilizada como uma válvula de descarga, também conhecida comercialmente como “válvula HYDRA®”, cujo mecanismo de funcionamento é o mesmo de como foi descrito anteriormente.

Tamanhos variados da válvula magnética de acionamento mecânico da presente patente não limitam a obtenção da válvula em questão.