BRPI0818032B1 - dispositivo de aquecimento - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO TÉRMICO E TROCADOR DE CALOR. A presente invenção se refere a um dispositivo térmico possuindo uma unidade de aquecimento em um alojamento através do qual um meio fluido pode fluir em uma direção longitudinal, em que pelo menos urna unidade de aquecimento compreende: pelo menos dois elementos da grade como placas trocadoras de calor com aberturas através das quais o meio flui; os planos da grade que são incorporados para a troca de energia térmica entre a placa e o meio fluido; pelo menos um elemento de aquecimento, em particular um elemento PTC, disposto entre os elementos de grade; em que pelo menos uma unidade de aquecimento está disposto no alojamento de tal maneira que os planos da grade dos elementos de grade estejam dispostos de forma substancialmente perpendicular à direção longitudinal, de modo que o fluxo do meio seja orientado de maneira substancialmente perpendicular aos planos da grade, em que os elementos de grade e pelo menos um elemento de aquecimento estão dispostos apoiados um em relação ao outro por meio de pelo menos um elemento tensor de modo que eles se toquem, e em que cada elemento de grade tem pelo menos urna região de contato e (...).

Description

[0001] A presente invenção se refere a um dispositivo de aquecimento possuindo uma unidade de aquecimento e também um trocador de calor.

[0002] Aparelhos de aquecimento deste tipo possuem uma ampla variação de usos, isto é, por exemplo, em armários de distribuição para manter os eletrônicos contidos nestes em temperatura de operação mesmo quando a temperatura externa for baixa ou para evitar a formação de condensado correspondente. São produzidos em diferentes saídas térmicas em grandes quantidades. O preço comercialmente aceitável é relativamente baixo; além disso, diversos aparelhos conhecidos possuem alto poder de consumo. Há uma demanda crescente por produtos aceitáveis em relação ao meio ambiente.

[0003] Os aparelhos conhecidos são de fabricação cara e complexa. Em particular, os custos operacionais são geralmente elevados devido ao alto consumo de potência. Materiais ambientalmente poluentes também são frequentemente utilizados para os aparelhos deste tipo.

[0004] A presente invenção baseia-se no objetivo de fabricar de dispositivos de aquecimento do tipo mencionado no início com produção simplificada e a baixos custos, onde os aspectos ambientais também devem ser considerados durante a operação dos dispositivos de aquecimento.

[0005] Em particular, o objetivo é alcançado por um dispositivo de aquecimento compreendendo: - pelo menos, uma unidade de aquecimento, - fonte de fornecimento de energia para fornecer energia à unidade de aquecimento, - um alojamento, através do qual um meio líquido possa fluir em uma direção longitudinal, para receber a unidade de aquecimento, onde pelo menos uma unidade de aquecimento compreende: - pelo menos dois elementos de grade como placas trocadoras de calor com aberturas através das quais o meio flui. - os planos da grade que são incorporados para troca de energia térmica entre a placa e o meio fluido, - pelo menos um elemento de aquecimento, em especial um elemento PTC, disposto entre os elementos de grade, em que pelo menos uma unidade de aquecimento está disposto no alojamento de modo que os planos da grade dos elementos de grade estejam dispostos substancialmente perpendicularmente ao sentido longitudinal, de modo que o fluxo do meio seja orientado substancialmente perpendicularmente aos planos da grade, em que os elementos de grade e pelo menos um elemento de aquecimento estejam dispostos presos entre si por meio de pelo menos um elemento tensor para que eles estejam em contato, e em que cada elemento de grade tenha pelo menos uma região de contato e seja disposto de tal maneira que absorvam a energia térmica a partir de pelo menos um elemento de aquecimento substancialmente através da região de contato.

[0006] Um ponto-chave da invenção consiste no fato de a placa trocadora de calor usada ser um elemento de grade que permite, por conta de sua abertura, um elevado grau de agitação do meio, por exemplo, do ar, para ser alcançado, conforme flui, enquanto o meio transiente pode se estabilizar de novo entre os elementos de grade. Isto permite que a produção de calor a partir do dispositivo de aquecimento seja muito maior e, desta forma seja alcançada maior eficiência. Ao mesmo tempo, os elementos de aquecimento são resfriados por troca de calor e são, portanto, prontos para serem utilizados em todas as vezes. Além disso, o ajuste de potência é possível através da variação da abertura, ou seja, utilizando vários elementos de grade ou grades perfuradas (tamanho, forma das aberturas). É possível prover aberturas de qualquer forma desejada, por exemplo, aberturas em forma de losango, ovais ou redondas.

[0007] Pelo menos um elemento tensor permite que os elementos de grade e o(s) elemento(s) de aquecimento se unam facilmente e sem meios adicionais de conexão, proporcionando assim uma melhor transferência de calor do elemento de aquecimento para os elementos de grade. É, portanto, possível distribuir com conexões adesivas eletricamente condutivas, por exemplo. O apoio permite o uso de temperaturas mais elevadas do que seria possível, no caso das conexões adesivas. Para esta extensão, os elementos de grade com pelo menos um elemento de aquecimento ali disposto compõem uma unidade de aquecimento que pode ser fabricada de forma simples usando poucos materiais e que opera de forma eficiente.

[0008] Por conta das aberturas no elemento da grade, a área de superfície da placa trocadora de calor é aumentada e, além disso, o meio é agitado conforme flui, permitindo assim uma saída melhorada de energia térmica a ser alcançada. Após a agitação, o meio é liberado de tensão e flui de forma mais laminar para o próximo elemento de grade. Zonas de alívio de tensão e agitação aumentam a eficiência do dispositivo de aquecimento.

[0009] O termo “direção longitudinal" refere-se, neste caso, à direção da construção do dispositivo de aquecimento. Os elementos de grade estão dispostos um após o outro no alojamento de tal maneira que o meio possa atravessá-los sucessivamente. Ou seja, o alojamento pode ser atravessado em sua direção longitudinal. A direção longitudinal também pode ser referida como a direção z.

[0010] Preferivelmente, uma ventoinha é disposto no alojamento para gerar o fluxo do meio. Isso garante que seja liberada para o meio ambiente energia térmica gerada pelo elemento de aquecimento ou elementos de aquecimento suficiente.

[0011] Preferivelmente, os elementos de grade são feitos de material eletricamente condutivo e as fontes de fornecimento de energia são incorporadas e dispostas sobre os elementos de grade de tal forma que pelo menos um elemento de aquecimento seja alimentado através de elementos de grade. Como os fluxos de calor e fluxos de correntes elétricas no dispositivo de acordo com a invenção, a unidade é construída de tal forma que este seja ativada de forma simples, sem ter que fornecer regiões de isolamento entre os elementos de aquecimento e elementos de grade (o que impediria a produção de calor ou a transferência de calor do elemento de aquecimento para o elemento de grade). Assim, o caminho da corrente conduz aos elementos de aquecimento através dos elementos de grade; ao mesmo tempo, é possível uma troca de energia térmica eficiente.

[0012] Em uma modalidade preferida, pelo menos duas unidades de aquecimento são fornecidas, as unidades de aquecimento sendo incorporadas uma na outra de modo que sejam sucessivamente atravessadas pelo meio). Neste caso, os elementos de aquecimento e pelo menos um elemento tensor estão dispostos de tal forma que os elementos de aquecimento e as regiões de contato sejam colocados um sobre o outro e presos um em relação ao outro ao longo de todos as unidades de aquecimento. Os elementos de grade, em especial as regiões de contato, devem ter uma face de sustentação tão lisa quanto possível, para os elementos de aquecimento, por exemplo, os elementos PTC, a fim de alcançar a melhor transferência de calor possível entre os elementos de aquecimento e os elementos de grade. Este é um fator na obtenção de tanta potência quanto possível a partir do dispositivo de aquecimento.

[0013] Elementos PTC são, como observado anteriormente, adequados como elementos de aquecimento. No entanto, outros elementos de aquecimento também podem ser fornecidos para esta finalidade.

[0014] Isto quer dizer que, como as unidades de aquecimento estão dispostos no alojamento uma acima da outra no sentido longitudinal, ou seja, na direção de fluxo, as regiões de contato também são posicionadas uma sobre a outra, os elementos de aquecimento sendo fornecidos em cada caso, entre as regiões de contato dentro de uma unidade de aquecimento. Na unidade, deve-se ter cuidado para assegurar que as fontes de fornecimento de energia estejam dispostas e sejam incorporadas de tal forma que os elementos de aquecimento, em especial os elementos PTC, estejam conectados em paralelo, pois só desta forma é assegurada a operação sem fricção do meio de aquecimento.

[0015] Elementos PTC (coeficiente positivo de temperatura) conduzem a corrente de forma muito eficaz a baixas temperaturas, enquanto a temperatura sobe, sua resistência elétrica também aumenta. Portanto, os elementos PTC são autolimitantes, uma vez que se desligam a uma temperatura específica. Isso evita o superaquecimento.

[0016] Em uma modalidade, pelo menos um espaçador, que é preferivelmente incorporado de tal forma que todos os elementos de grade têm substancialmente o mesmo espaçamento entre si, é fornecido entre as unidades de aquecimento. Os elementos de grade dentro de uma unidade de aquecimento são vantajosamente separados um do outro por pelo menos um elemento de aquecimento. Agora, o espaçador é preferivelmente incorporado de tal forma que os elementos de grade voltados mutuamente um para o outro das unidades de aquecimento sucessivamente dispostas também sejam separados um do outro, o espaçamento preferivelmente correspondendo substancialmente ao espaçamento dos elementos de grade em uma unidade de aquecimento. Isto requer fornecer o sistema de tal forma que o caminho da corrente seja guiado através do grande número de unidades de aquecimento e, desta forma é assegurado o fornecimento de energia para os elementos de aquecimento.

[0017] Além disso, os requisitos elétricos da VDE (Associação Alemã de Engenheiros Elétricos) devem, em qualquer caso, ser respeitados em relação aos espaçamentos. Os espaçamentos também devem ser formados de tal modo que as zonas para estabilizar o meio transiente, tal como mencionado no início, possam realmente ser formadas. O espaçamento é definido também pela mola que realiza o pré-tensionamento, o contato elétrico e a correspondente dissociação térmica do PTC adjacente disposto em série.

[0018] Uma solução de acordo com a invenção provê que as regiões de contato sejam fornecidas em bordas mutuamente opostas bordas dos elementos de grade. Isso permite que as regiões de contato sejam dispostas, por exemplo, em dois lados opostos. Desta forma, é possível organizar em uma disposição do tipo sanduíche um número ainda grande de elementos de aquecimento nas regiões de contato de um elemento da grade de modo a formar uma pilha estável de elementos de grade e elementos de aquecimento. Além disso, se adequado, espaçadores são fornecidos, conforme previamente descrito, os ditos espaçadores também sendo dispostos na região das regiões de contato e elementos de aquecimento, de tal forma que ajudem a estabilizar a pilha.

[0019] Preferivelmente, um elemento de ponte ou suporte de retenção é fornecido e incorporado como elemento tensor, de forma que envolve pelo menos duas unidades de aquecimento e apoia os elementos de grade e os elementos de aquecimento um no outro. Ou seja, o elemento de ponte serve para manter as unidades de aquecimento juntas, a coesão entre os elementos de grade e pelo menos um elemento de aquecimento sendo assegurado pelo elemento de ponte mesmo dentro de cada unidade de aquecimento. Além disso, o elemento de ponte realiza - como será descrito a seguir em maiores detalhes - a tarefa de conduzir corrente.

[0020] Mesmo uma unidade de aquecimento individual pode ser envolvida pelo elemento de ponte, a fim de manter os elementos de grade e ao menos um elemento de aquecimento na posição e presos um no outro.

[0021] Em uma modalidade preferida, o elemento de ponte é incorporado com elementos espaçadores de tal forma que pelo menos uma unidade de aquecimento seja fixável no alojamento e, separada da ventoinha e/ou alojamento, montável neste. Os elementos espaçadores preferivelmente se projetam da região de ponte de tal maneira que eles são presos, por exemplo, sobre projeções no interior do alojamento ou são fixados entre estes e, assim, mantêm a(s) unidade(s) de aquecimento em posição no interior do alojamento. Ao mesmo tempo, os elementos espaçadores podem garantir um espaçamento adequado em relação a outros componentes no alojamento, por exemplo, da ventoinha. Isso permite que o elemento de ponte atue neste caso, no posicionamento da unidade de aquecimento no alojamento, garantindo assim a operação funcionalmente adequada do dispositivo de aquecimento.

[0022] Preferivelmente, pelo menos um espaçador, que é preferivelmente disposto entre as unidades de aquecimento, é incorporado de forma resiliente para formar um elemento tensor adicional e age, por exemplo, contrário ao elemento de ponte. O espaçador é, como previamente descrito, disposto, por exemplo, entre as unidades de aquecimento, a fim de garantir um espaçamento das unidades de aquecimento. Uma incorporação resiliente permite que os elementos de grade e os elementos de aquecimento sejam todos presos uns nos outros para um contato melhorado. Além disso, o espaçador resiliente permite, no caso de um elemento de ponte relativamente rígido, diferentes possibilidades para compensar a ampla variedade de unidades de aquecimento. Assim, por exemplo, os espaçadores resilientes permitem diferentes espessuras da grade e/ou dos elementos de aquecimento ou o número destes para serem compensados para dentro de um elemento de ponte. Também é possível definir a força de tensão, por exemplo, a força com a qual os componentes estão presos um no outro. Preferivelmente, os espaçadores são integrados entre as unidades de aquecimento, de tal forma que contatem os elementos de grade adjacentes substancialmente ao longo de toda a região de contato para obter, desta forma, apoios uniformes (contato linear). A ação de fixação também é melhorada pela expansão do material dos elementos de tensão em temperaturas elevadas.

[0023] Além disso, em relação à mola, em geral, deve também ser determinado que a transmissão de calor para unidades de aquecimento adjacentes dispostas em série, ou seja, por exemplo, aos PTCs, é impedida pela face de sustentação linear. Isso aumenta o desempenho da unidade.

[0024] Uma solução de acordo com a invenção provê que o elemento de ponte e/ou pelo menos um espaçador seja incorporado como fonte de fornecimento de energia. O fornecimento de energia operacionalmente adequado dos elementos de aquecimento, em especial dos elementos PTC, pode ser fornecido por meio da integração desses elementos no caminho da corrente.

[0025] Uma ampla variedade de tipos de mola pode ser usada como espaçador, como por exemplo, uma simples placa metálica em forma de V, mas também molas espirais ou de lâmina.

[0026] É certamente possível apoiar uma na outra as unidades de aquecimento ou os elementos destes por meio de um elemento tensor que se conecta ao elemento da grade superior - visualizado na direção longitudinal - e pressiona contra as unidades de aquecimento, um elemento de acoplamento não resiliente sendo então provido no elemento da grade inferior. As unidades de aquecimento devem ser separadas umas das outras de modo a evitar um curto-circuito.

[0027] Preferivelmente, pelo menos um elemento de aquecimento e/ou elementos de grade e, se adequado pelo menos um espaçador, são montados em regiões receptoras de um elemento de estrutura, as regiões receptoras sendo incorporadas de tal maneira que pelo menos um elemento de aquecimento e/ou os elementos de grade e se adequado pelo menos um espaçador é fixado de modo substancialmente perpendicular à direção longitudinal e dispostos de modo a serem removíveis na direção longitudinal, pelo menos um elemento de aquecimento e, se adequado, pelo menos um espaçador permanecendo na direção longitudinal contra a região de contato dos elementos de grade.

[0028] Ou seja, os componentes montados em uma região receptora (por exemplo, o elemento de aquecimento e o espaçador) são deslocáveis apenas na direção longitudinal (a suposta direção z) e fixados nas direções X e Y. Isso facilita a instalação dos meios de aquecimento e também o posicionamento dos elementos de aquecimento ou espaçadores no alojamento.

[0029] A região receptora dos elementos de grade é formada por projeções de fixação no elemento de estrutura, permitindo assim que os dois elementos de grade em torno do elemento ou elementos de aquecimento fossem dispostos no elemento de estrutura de uma maneira substancialmente centrada. As projeções de fixação indicam a direção z tanto para baixo quanto para cima para serem capazes de receber os elementos de grade.

[0030] Se, tal como descrito anteriormente, as regiões de contato são providas em dois lados ou bordas mutuamente opostos em um elemento da grade, por exemplo, então as regiões receptoras são dispostas em conformidade nos elementos de estrutura, ou seja, as regiões receptoras também estão localizadas em dois lados ou bordas opostos dos elementos de estrutura. Somente desta forma é possível garantir que os elementos de aquecimento possam contatar as regiões de contato.

[0031] Preferivelmente, o elemento de estrutura é incorporado com elementos de espaçamento de tal forma que pelo menos uma unidade de aquecimento, separada do alojamento seja montável ali. Ou seja, o elemento de estrutura tem projeções, por exemplo, as quais impedem que o(s) sistemas(s) de aquecimento se aproxime(m) da parede do alojamento. Isso garante uma ventilação suficiente e refrigeração dos elementos de aquecimento (resfriamento direto) e, ao mesmo tempo protege o alojamento de superaquecimento.

[0032] Além disso, os elementos de espaçamento servem como um guia de instalação, para serem capazes de introduzir a unidade de aquecimento instalada dentro do alojamento para a instalação definitiva do dispositivo de aquecimento. Isso facilita o processo de fabricação.

[0033] O elemento de estrutura é preferivelmente incorporado de tal forma que as regiões receptoras mutuamente opostas sejam conectadas uma a outra por meio de um suporte central. O suporte ajuda a estabilizar o elemento de estrutura, incluindo, em particular no apoio dos elementos uns nos outros, e também serve como um auxílio de instalação e posicionamento. O elemento de estrutura permite que o elemento ou elementos de aquecimento seja(m) mantido(s) na posição desejada.

[0034] Em uma modalidade, o elemento da grade compreende uma grade de metal expandido e/ou uma grade perfurada. Regiões de paredes que cercam (se adequado, pelo menos parcialmente) a abertura dos elementos de grade, podem ser orientadas pelo menos parcialmente, obliquamente à direção longitudinal (enquanto a construção do dispositivo de aquecimento estiver envolvida). Ou seja, as regiões de paredes podem não ser apenas orientadas paralelamente à direção longitudinal, mas são inclinadas. Também é possível que as regiões de paredes se projetem para além da abertura acima e/ou abaixo em relação à direção longitudinal (isso será descrito a seguir em maiores detalhes). Isso proporciona um maior grau de agitação do meio, que atravessa o elemento da grade que já está provido em uma grade perfurada de qualquer maneira. O fluxo laminar pode ser agitado em grades e em particular nas grades expandidas ou grades estruturadas e, dessa forma, também o ar de isolamento ou camadas médias. A agitação garante que o ar mais frio seja conduzido para as superfícies emissoras de calor, assim, permitindo essencialmente que um melhor desempenho seja alcançado.

[0035] As regiões de paredes podem, portanto, ser projetadas ou as elevações que têm regiões de parede, a orientação que é pelo menos parcialmente oblíqua em relação à direção longitudinal, pode se estender para fora do plano da grade. Por uma questão de princípio, grades especificamente estruturadas (por exemplo, elevações na direção longitudinal ou z, por exemplo, corrugadas e, assim, plasticamente estruturadas) permitem um alto grau de agitação e, assim, um aumento na eficiência do dispositivo de aquecimento a ser alcançado. Grades de metal expandido geralmente têm, em particular, em virtude das regiões de superfície oblíqua, uma área maior por si só. Isto permite que o meio seja aquecido por mais tempo sem aumento na resistência do fluxo e ao mesmo tempo, que o metal expandido exerça sua função de resfriamento de maneira mais eficaz.

[0036] Especificamente no caso das grades perfuradas, as aberturas da grade podem, por exemplo, ser moldadas em qualquer forma desejada. Em grades de metal expandido, regiões de paredes "distorcidas", são muitas vezes produzidas pelo processo de fabricação, como pode ser desejável neste caso.

[0037] Em princípio, o próprio método de fabricação de metais expandidos produz uma forma de grade que provê um alto grau de zonas de agitação para o fluxo de ar (distorção das aberturas, por exemplo, forma de losango). A grade quebra os fluxos de ar laminar aberto e permite desta forma um aquecimento muito mais uniforme e mais intenso do ar que atravessa as grades. O fluxo se modera novamente entre as grades (zonas moderadoras) até que o fluxo seja agitado novamente pela grade mais próxima. Isso permite que a potência de aquecimento da unidade seja consideravelmente aumentada.

[0038] Em qualquer caso, porções parciais (no plano da grade ou projetadas além destas) dos elementos de grade podem ser direcionadas obliquamente à superfície da placa e, assim, à direção do fluxo, de modo que uma área maior esteja disponível para a troca de calor e seja promovida agitação.

[0039] No caso de grades plasticamente estruturadas (fora do plano da grade), deve ser dada atenção especial às regiões de contato. As ditas regiões de contato devem, se adequado, ser adicionalmente ligadas ao elemento de grade estruturada para garantir uma face de sustentação plana.

[0040] Grades de metal expandido podem ser fabricadas de forma econômica, sobretudo porque não há desperdício. As aberturas da grade são formadas em metais expandidos pela perfuração dos cortes e deformação posterior da grade (por exemplo, distanciado dos cortes). O método de economia de material de fabricação dos metais expandidos os torna particularmente adequados para satisfazer a demanda por dispositivos de aquecimento de baixo custo. O metal expandido tem, se adequado, uma superfície corrugada, plasticamente estruturada (com regiões oblíquas), que promove a agitação. Além disso, as grades de metal expandido apresentam alta resistência e estabilidade de superfície.

[0041] As estruturas de grade podem ser adaptadas para diferentes potências, permitindo que a transferência de ar seja aumentada ou reduzida. Isto influencia a produção de calor proveniente dos elementos de aquecimento. Também é possível usar elementos PTC de diferentes potências.

[0042] Vantajosamente, os elementos de grade têm pelo menos uma região de contato sem aberturas. Isto é particularmente vantajoso em elementos de grade estruturada, que devido à sua estruturação, não têm uma superfície uniformemente lisa e, portanto, também não têm uma região de contato que permitisse que os elementos de aquecimento se situassem completamente sobre toda a região de contato. Em uma grade perfurada com uma superfície planar, os elementos de aquecimento também podem se situar na região perfurada. No entanto, também neste caso, uma região de contato explícita (sem aberturas), melhora a transferência de calor.

[0043] Em uma modalidade preferida, os elementos de aquecimento e as regiões de contato se estendem substancialmente sobre, em cada caso, toda a borda dos elementos de grade. A região de contato ou sustentação ou suporte maior possível, é, portanto, utilizada para uma transferência de calor ideal.

[0044] Desta forma, um grande número de unidades de aquecimento pode ser provido em um dispositivo de aquecimento, dependendo das necessidades e tamanho do dispositivo de aquecimento. A configuração particular das unidades de aquecimento, assim, permite que todas as três dimensões do dispositivo de aquecimento sejam variadas, isto é, as dimensões do dispositivo de aquecimento podem ser alteradas conforme a necessidade.

[0045] O documento WO2006/058687 divulga um sistema, um aquecedor, no qual a matéria requerida de acordo com a invenção, conforme descrito no presente documento, também pode ser aplicada.

[0046] Será evidente a partir do que foi previamente exposto que a presente invenção também inclui um trocador de calor com uma fonte de calor ou fonte de frio e pelo menos uma placa trocadora de calor.

[0047] Trocadores de calor são utilizados, por exemplo, para a utilização de gases residuais ou ar quente residual ou geralmente, para aquecimento ou resfriamento do ar em sistemas de ar condicionado. Por exemplo, a temperatura dos armários de distribuição contendo componentes sensíveis elétricos ou eletrônicos, pode ser ajustada a um grau adequado utilizando um trocador de calor.

[0048] A configuração dos trocadores de calor mais conhecidos os torna ineficiente, de modo que a energia que está presente não pode ser suficientemente utilizada. Além disso, o preço comercialmente aceito é relativamente baixo.

[0049] O elemento trocador de calor é uma unidade autônoma, universalmente utilizável, que pode ser integrada com quaisquer potências e dimensões desejadas, em uma ampla variedade de equipamentos e sistemas.

[0050] Também deve ser possível fabricar trocadores de calor em produção simplificada e a baixos custos, onde é para ser obtida alta eficiência.

[0051] Um trocador de calor deste tipo tem a seguinte composição: - pelo menos uma fonte de calor ou frio para a geração de energia térmica, - e também pelo menos uma placa trocadora de calor, cuja superfície é incorporada para a troca de energia térmica entre a placa e um meio fluido circundante, em que a placa trocadora de calor compreende uma grade de metal expandido, com aberturas através das quais o meio flui, e pelo menos uma placa trocadora de calor sendo disposta de tal forma que o fluxo do meio é orientado de forma substancialmente perpendicular à superfície da placa trocadora de calor.

[0052] A superfície é substancialmente a área que forma o plano da grade.

[0053] Um elemento da grade, ou seja, uma grade de metal expandido é fornecida como a placa trocadora de calor que permite, em virtude da sua abertura, um elevado grau de agitação do meio a ser alcançado, por exemplo, do ar, conforme flui. Isso permite que a saída de calor ou o efeito de resfriamento do trocador de calor seja significativamente aumentado e, portanto, seja alcançada uma maior eficiência.

[0054] Além disso, o ajuste de potência é possível através da variação das aberturas, ou seja, a utilização de diversas grades de metal expandido ou elementos de grade (tamanho e forma das aberturas). É possível prover aberturas de qualquer forma desejada, por exemplo, aberturas em forma de losango, ovais ou redondas.

[0055] Grades de metal expandido podem ser economicamente fabricadas, particularmente porque não há desperdício. O metal expandido tem uma superfície plasticamente estruturada (com regiões oblíquas), se adequado corrugada, que promove a agitação. Além disso, as grades de metal expandido apresentam alta resistência e estabilidade da superfície.

[0056] As aberturas na grade de metal expandido aumentam a área de superfície da placa trocadora de calor e também provocam agitação do meio, conforme flui, de modo que é possível uma transferência de calor melhorada. Após a agitação, é liberada a tensão do meio e este flui progressivamente de uma forma mais laminar, levando com ele a energia térmica correspondente conforme segue. Zonas de agitação e liberação de tensão aumentam a eficiência do trocador de calor.

[0057] Deve ser notado que o termo “energia térmica” também inclui o termo “energia fria”, e o termo “transferência de calor” inclui o termo “transferência de frio”. O termo “energia térmica”, como utilizado a seguir, se refere então tanto à energia térmica correspondente quanto à energia fria.

[0058] Preferivelmente, as regiões de parede em torno das aberturas de pelo menos uma grade de metal expandido, são orientadas pelo menos parcialmente, obliquamente à direção do fluxo. Alternativamente ou adicionalmente, cada abertura também pode, pelo menos, ser cercada por uma elevação que se estende do plano da grade na direção do fluxo e é orientada pelo menos parcialmente, obliquamente à direção do fluxo. Em qualquer caso, as porções parciais (no plano da grade ou projetadas para fora deste) da placa trocadora de calor, que compreendem uma grade de metal expandido, podem ser dirigidas obliquamente à superfície da placa e, assim, à direção do fluxo, de modo que uma maior área esteja disponível para a troca de calor e seja promovida agitação.

[0059] Grades de metal expandido em geral têm (simplesmente em virtude das aberturas, contudo) em particular em virtude das regiões de face oblíqua, uma maior área propriamente dita. Isso permite que o meio seja aquecido ou resfriado por mais tempo sem aumento da resistência de fluxo em função da maior área de contato. Além disso, especificamente com grades expandidas ou grades estruturadas (grades com uma superfície pelo menos parcialmente não-planar, por exemplo, corrugada) tendo regiões oblíquas, o fluxo laminar e, portanto, também o ar de isolamento ou de camadas médias, podem ser "agitados". A agitação garante que, mesmo o meio mais substancialmente não aquecido ou não resfriado possa ser conduzido para a placa trocadora de calor e, portanto, eventualmente, pode ser obtido um aumento do desempenho do trocador de calor. Após a agitação do fluxo laminar, o ar aquecido ou resfriado pode ser novamente liberado de tensão e conduzido progressivamente de maneira uniforme.

[0060] No caso de um trocador de calor com uma fonte de calor, o dito trocador de calor e a referida fonte de calor são preferivelmente incorporados como elementos PTC. Elementos PTC (coeficiente positivo de temperatura) conduzem corrente de forma muito eficaz em baixas temperaturas, enquanto que com o aumento da temperatura, a sua resistência elétrica também aumenta. Portanto, os elementos PTC são autolimitantes, uma vez que se desligam a uma temperatura específica. Isso evita o superaquecimento.

[0061] Preferivelmente, pelo menos uma placa trocadora de calor tem pelo menos uma região de contato e é disposta de tal forma que absorve a energia térmica da fonte de calor ou fonte de frio substancialmente através da região de contato. Pretende-se pelo menos uma fonte de calor ou fonte de frio contatar a grade de metal expandido sobre a maior área possível para uma boa transferência de calor, as regiões de contato devem ser incorporadas em uma maneira mais planar possível. No caso das grades de metal expandido, em particular tendo as elevações descritas acima, é possível prover, para esta finalidade, uma região separada, particularmente não perfurada, que permite o contato com a fonte de calor ou fonte de frio. A placa e a fonte de calor ou fonte de frio são assim encaixadas uma na outra.

[0062] Uma modalidade proporciona pelo menos duas placas trocadoras de calor dispostas de tal maneira que são atravessadas sucessivamente pelo meio, pelo menos uma fonte de calor ou fonte de frio sendo disposta entre as duas placas trocadoras de calor. Isso permite que a fonte de calor ou fonte de frio (ou então a pluralidade de elementos) emita a energia térmica, tanto para a grade superior quanto para a grade inferior, para aumentar o desempenho do trocador de calor. As duas placas formam, então, com pelo menos uma fonte de calor ou fonte de frio dispostas entre estas, um dispositivo de transferência de calor.

[0063] Preferivelmente, pelo menos um elemento tensor é incorporado e disposto de tal maneira que a placa ou placas trocadoras de calor e pelo menos uma fonte de calor ou fonte de frio são dispostos presos um em relação ao outro de modo que eles se toquem. Desta forma, é possível, por exemplo, fornecer um elemento de ponte que envolve pelo menos uma placa trocadora de calor e pelo menos uma fonte de calor ou fonte de frio e, desta forma assegura a coesão e o bom contato entre a placa e a fonte de calor ou fonte de frio.

[0064] Pelo menos um elemento tensor permite que os elementos de grade e fonte(s) de calor se unam facilmente e sem meios adicionais de conexão, proporcionando assim uma melhor transferência de calor da fonte de calor ou da fonte de frio para os elementos de grade. Assim, é possível descartar as conexões adesivas, por exemplo. O apoio permite o uso de temperaturas mais elevadas do que seria possível no caso de ligações adesivas.

[0065] Com a finalidade de aumentar o desempenho do trocador de calor, dois sistemas de transferência de calor podem ser incorporados um no outro, de modo que o líquido atravesse os dois sistemas, um após o outro. A fim de proporcionar agitação adequada e zonas de liberação de tensão, os sistemas podem ser dispostos separados um do outro, o fluxo do meio atingindo os planos da grade de forma substancialmente perpendicular. O elemento tensor (por exemplo, um elemento de ponte) pode, então, envolver ambos os sistemas. O espaçamento entre os dois sistemas de transferência de calor pode ser provido por pelo menos um espaçador, que é de preferivelmente incorporado como um elemento tensor adicional, por exemplo, uma folha metálica em forma de V, e neutraliza o elemento de ponte. Isto fornece um apoio uniforme das fontes de calor ou fontes de frio com as placas trocadoras de calor, garantindo, assim, uma melhor transferência de calor.

[0066] A fim de assegurar a transferência de calor mais uniforme possível da fonte de calor ou da fonte de frio para a grade de metal expandido, duas regiões de contato são preferivelmente providas, que estão dispostas em duas extremidades mutuamente opostas da(s) placa(s) trocadora(s) de calor. Assim, um grande número de fontes de calor ou fontes de frio pode ser disposto para formar uma pilha estável de placas trocadoras de calor e fontes de calor ou fontes de frio, as fontes e as regiões de contato sendo posicionadas uma sobre a outra. A formação de pilhas estáveis é relevante, sobretudo em sistemas de transferência de calor nos quais uma fonte de calor ou de frio é disposta entre e duas grades. É possível, portanto, dispor pelo menos duas fontes de calor ou fontes de frio na grade de metal expandido (ou então em uma). Isso também permite que a eficiência do trocador de calor seja aumentada.

[0067] Em uma modalidade preferida, pelo menos uma fonte de calor ou fonte de frio e/ou pelo menos uma grade de metal expandido são montadas em regiões receptoras de um elemento de estrutura, as regiões receptoras sendo incorporadas de tal maneira que pelo menos uma fonte de calor ou fonte de frio e/ou a grade de metal expandido são fixadas de forma substancialmente perpendicular à direção do fluxo e dispostas de modo a serem removíveis na direção do fluxo e pelo menos uma fonte de calor ou fonte de frio permanecendo na direção do fluxo contra a região de contato de pelo menos uma grade de metal expandido.

[0068] Ou seja, os compostos montados nas regiões receptoras são apenas deslocáveis na direção do fluxo (a referida direção z) e fixados nas direções X e Y. Isso facilita a instalação do trocador de calor e também o posicionamento da fonte de calor ou fonte de frio e as placas.

[0069] A região receptora da grade ou das grades de metal expandido, ou seja, para receber as placas trocadoras de calor, é formada pela fixação de projeções sobre o elemento de estrutura, permitindo assim que a grade ou as grades de metal expandido (que circundam a fonte ou as fontes de calor ou frio) estejam dispostas no elemento de estrutura de uma maneira substancialmente centrada. As projeções de fixação indicam a direção z tanto para baixo quanto para cima para serem capazes de receber dois elementos de grade.

[0070] Se, tal como previamente descrito, as regiões de contato são providas em dois lados ou extremidades opostos entre si em um elemento da grade, por exemplo, então as regiões receptoras são dispostas em conformidade nos elementos de estrutura, ou seja, as regiões receptoras também estão localizadas em dois lados ou bordas mutuamente opostas dos elementos de estrutura. Somente desta forma é possível garantir que as fontes de calor ou frio possam entrar em contato de forma ótima com as regiões de contato.

[0071] Preferivelmente, as fontes de fornecimento de energia são incorporadas e providas de tal forma que pelo menos uma fonte de calor (se adequado também de uma fonte de frio) pode ser alimentada com energia através de pelo menos duas placas trocadoras de calor.

[0072] Em particular, os elementos PTC podem facilmente ser alimentados com energia desta forma. Para esta finalidade, uma ligação respectiva da fonte de fornecimento de energia para uma respectiva grade de metal expandido é fixada de tal forma que os elementos PTC são conectados em paralelo (somente desta forma é funcionalmente adequada a operação assegurada dos mesmos). Se dois sistemas de transferência de calor são fornecidos, então os elementos de tensão (o elemento de ponte e espaçador) podem ser incorporados de forma eletricamente condutora e fazer parte da fonte de fornecimento de energia. O apoio de um elemento em relação ao outro não só garante uma ótima transferência de calor, mas também define um caminho da corrente.

[0073] Evidentemente também é possível alimentar as fontes de calor e também, se adequado, as fontes de frio diretamente com energia. Alternativamente, os elementos, por exemplo, as fontes de resfriamento, são fornecidos como mangueiras de resfriamento e são refrigerados fora do sistema de transferência de calor, por exemplo, em um sistema de ar condicionado.

[0074] Elementos Peltier podem, por exemplo, também ser usados como elementos de aquecimento ou resfriamento.

[0075] Todos os tipos de elementos fornecedores de calor ou frio podem ser usados com as grades de metal expandido como placas trocadoras de calor. Assim, por exemplo, as mangueiras de aquecimento ou resfriamento podem também interagir com as placas. Em qualquer caso, um meio para ser aquecido ou resfriado pode ser conduzido de qualquer maneira para as placas trocadoras de calor.

[0076] Os trocadores de calor de acordo com a invenção permitem que a energia térmica seja transferida de uma forma eficiente, o sistema de transferência de energia sendo feito de materiais ecológicos.

[0077] A invenção será descrita a seguir com base nas modalidades exemplificativas, que serão comentadas em maiores detalhes com referência às ilustrações, em que: - Fig. 1 mostra uma modalidade do dispositivo de aquecimento de acordo com a invenção, sendo mostrada uma vista da perspectiva de um alojamento aberto em corte; - Fig. 2 é uma vista explodida da unidade de aquecimento de acordo com a invenção, tal como é provida na modalidade mostrada na figura 1; - Fig. 3 mostra a unidade de aquecimento de acordo com a fig. 2 como um componente totalmente instalado; - Fig. 4 é um diagrama de circuito equivalente mostrando um fluxo laminar para duas unidades de aquecimento incorporadas; - Fig. 5 é uma vista em perspectiva inferior da modalidade de acordo com a fig. 1; - Fig. 6 é uma vista em perspectiva posterior da modalidade de acordo com a fig. 1; - Fig. 7 mostra um exemplo de um elemento de grade com regiões de contato; - Fig. 8 mostra uma configuração adicional de um elemento de ponte.

[0078] As mesmas referências numéricas serão utilizadas a seguir, para partes semelhantes e equivalentes.

[0079] Deve-se notar que um grande número de unidades de aquecimento, elementos de grade, elementos de estrutura, elementos de ponte e espaçadores, são providos cada um com sua própria referência numérica. Os outros elementos, como por exemplo, aberturas nos elementos de grade, regiões de contato, bordas, elementos de aquecimento, regiões receptoras, etc., são indicados cada um apenas para um plano (ou seja, para um elemento de grade ou um elemento de estrutura), de modo que as figuras não devem se tornar confusas. Os detalhes designados para uma unidade de aquecimento ou para um elemento de grade ou um elemento de estrutura também podem ser encontrados na segunda unidade de aquecimento ou em elementos de grade ou de estruturas adicionais.

[0080] A fig. 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade do dispositivo de aquecimento 10 de acordo com a invenção. Uma vista seccional é mostrada neste caso. O dispositivo de aquecimento 10 compreende um alojamento 20 recebendo substancialmente unidades de aquecimento 30, 31 e uma ventoinha 100 para gerar um fluxo de meio. O meio fluido pode atravessar o alojamento 20, em uma direção longitudinal L. Por esta razão, o dito alojamento possui tanto em um lado superior quanto em um lado inferior uma grade protetora 22, 23 através da qual o fluxo do meio pode passar e que, ao mesmo tempo, impede a intervenção no interior do alojamento. A ventoinha 100 atrai o ar ambiente através do lado inferior do alojamento 20 e através da grade de proteção 23 no lado de baixo (que pode ser visto mais claramente na fig. 5), por exemplo, e conduz o dito ar ambiente no meio através das unidades de aquecimento 30, 31 e a grade de proteção 22 no lado superior do alojamento 20.

[0081] As unidades de aquecimento 30, 31 para a geração da energia térmica requerida estão dispostas na direção longitudinal L acima da ventoinha 100, ou seja, na direção do lado superior do alojamento. As unidades de aquecimento 30, 31 serão descritas em maiores detalhes em referência às figuras 2 e 3. Como pode ser visto a partir da vista explodida de acordo com a fig. 2 e como também é mostrado na fig. 1, duas unidades de aquecimento acopladas em conjunto 30, 31 são providas aqui. As unidades de aquecimento 30, 31 são incorporadas entre si de tal maneira que o meio flua sucessivamente.

[0082] Uma unidade de aquecimento 30 ou 31 compreende pelo menos dois elementos de grade 40, 41 ou 42, 43 fornecidos como placas trocadoras de calor. Os elementos de grade 40, 41 ou 42, 43 têm aberturas 44 através das quais o meio pode fluir com a finalidade de, por exemplo, liberar (em forma aquecida), o ar atraído pela ventoinha 100 de volta para o ambiente através do alojamento 20. Para a troca de energia térmica entre a placa e o meio fluido, os elementos de grade 40, 41 ou 42, 43 ou os planos da grade 46 são incorporados e dispostos no alojamento de tal forma (ver também a fig. 1.) que os planos da grade 46 dos elementos de grade 40, 41 ou 42, 43 estejam dispostos de modo substancialmente perpendicular à direção longitudinal L, de modo que o fluxo do meio seja orientado de forma substancialmente perpendicular aos planos da grade 46.

[0083] Elementos de aquecimento 50a, 50b, 50c, 50d, que podem emitir o calor gerado para os elementos de grade 40, 41, 42, 43, estão dispostos em cada caso entre os dois elementos de grade 40, 41 ou 42, 43. Os elementos de aquecimento 50a, 50b, 50c, 50d, são, neste caso, preferivelmente elementos PTC. Como pode ser visto a partir fig. 2, os elementos PTC são montados em um elemento de estrutura quadrilátera 60 ou 62, de tal forma que possam tocar os elementos de grade com as suas superfícies na direção longitudinal L e são fixos em todas as outras direções, de modo substancialmente perpendicular a esta direção longitudinal L. A fim de proteger os elementos de aquecimento 50a, 50b, 50c, 50d, os elementos de estrutura 60, 62 têm regiões receptoras 63a, 63b que são conectadas uma na outra por um suporte central 65. As regiões receptoras 63a, 63b são dispostas em extremidades mutuamente opostas 67a, 67b de um respectivo elemento de estrutura 60, 62, de modo que cada elemento de estrutura possa receber pelo menos dois elementos de aquecimento. Nesse caso, os elementos PTC padrão são utilizados, de modo que em uma região receptora, dois elementos PTC respectivos 50a, 50b e 50c, 50d, e, portanto, um total de quatro elementos 50a, 50b, 50c, 50d, estejam alojados em cada elemento de estrutura 60, 62.

[0084] Nesta modalidade, os elementos de grade 40, 41, 42, 43 têm regiões não perfuradas, ou seja, regiões de contato 45a, 45b, através das quais os elementos de aquecimento 50a, 50b e 50c, 50d, respectivamente, permanecem contra os elementos de grade 40, 41, 42, 43. As regiões de contato 45a, 45b opõem-se umas às outras - de acordo com as regiões receptoras 63a, 63b dos elementos de estrutura 60, 62 - em duas bordas 47a, 47b dos elementos de grade, de modo que os elementos de aquecimento podem contatar as regiões de contato. Assim, a energia térmica dos elementos de aquecimento 50a, 50b e 50c, 50d, respectivamente, é transferida para os elementos de grade 40, 41, 42, 43 substancialmente através da região de contato 45a, 45b, os elementos de aquecimento sendo ao mesmo tempo resfriados através dos elementos de grade.

[0085] Na modalidade exemplificativa mostrada nessa figura, os elementos de grade 40, 41, 42, 43 estão incorporados como uma grade perfurada simples, como é mostrado na fig. 7. Em grades com uma superfície plana, como no exemplo apresentado, as regiões de contato 45a, 45b também podem ser incorporadas de uma forma perfurada, como os elementos de aquecimento 50a, 50b, 50c, 50d, sempre permanecem planos no elemento da grade. Com o uso de grades estruturadas, ou seja, elementos de grade tendo elevações no sentido longitudinal, por exemplo, regiões de contato planas, não perfuradas, são convenientes para garantir um suporte uniforme dos elementos de aquecimento. As elevações em torno das aberturas estão previstas, por exemplo, nas grades de metal expandido, onde a estruturação pode ser gerada através do processo de fabricação da grade, por exemplo. Em grades perfuradas, as aberturas também podem ser cercadas por material deformado (induzido pelo processo de produção de aberturas), o material, então, se projeta do plano da grade na direção L longitudinal ou z. Em grades expandidas, quaisquer elevações podem ser facilmente produzidas. Estas elevações aumentam o grau de agitação do meio, conforme este flui, permitindo assim, que a eficiência do dispositivo de aquecimento seja aumentada. Particularmente, pode ser alcançada boa agitação quando as elevações têm regiões de parede que são direcionadas, pelo menos parcialmente, obliquamente em relação à direção longitudinal do sistema. As aberturas propriamente ditas, também podem estar cercadas (no plano da grade) por regiões de parede, a orientação de que é, pelo menos, parcialmente oblíqua.

[0086] As aberturas 44, em particular com regiões de parede oblíqua no plano da grade 46 e/ou em elevações que são incorporadas em torno das aberturas 44 e se projetam em relação ao plano da grade 46 e ao espaço livre adjacente (se adequado até o próximo elemento da grade) permitem a construção de zonas de agitação e liberação de tensão para o fluxo do meio que aumenta consideravelmente a eficiência do dispositivo de aquecimento. Isso quer dizer que, após a agitação, o fluxo do meio tranquiliza e pode então ser transportado adiante em uma forma substancialmente laminar, com energia térmica alterada.

[0087] Os elementos de estrutura 60, 62 têm nas laterais ou nas bordas, nas quais não estão dispostos elementos de aquecimento, projeções fixadoras 64 que definem uma região receptora adicional 63c para os elementos de grade 40, 41, 42, 43, também. As projeções, fixadoras 64 se estendem na direção longitudinal L tanto para baixo quanto para cima, permitindo, assim, que ambos os elementos de grade sejam fixados ao elemento de estrutura.

[0088] Além disso, o elemento de estrutura 60, 62 tem - neste caso, nas quatro regiões de canto - elementos de espaçamento 66a, 66c, 66d (um quarto elemento de espaçamento não é visível aqui), de modo que os dispositivos de aquecimento 30, 31, separados do alojamento 20, sejam montáveis aí. Os elementos de espaçamento 66a, 66c, 66d ainda servem como auxiliares de instalação, para serem capazes de inserir as unidades de aquecimento 30, 31 no alojamento com mais facilidade.

[0089] Como também pode ser visto a partir fig. 2, um elemento de estrutura adicional 61 é disposto entre as duas unidades de aquecimento 30, 31. Por um lado, este elemento de estrutura 61 fixa os dois elementos de grade adjacentes 41, 42 das duas unidades de aquecimento 30, 31, através das projeções fixadoras 64, por outro lado, espaçadores 80, 81 são protegidos por duas regiões 63a, 63b para receber os elementos de aquecimento. Ou seja, espaçadores 80, 81 são, neste caso, fornecidos ao invés dos elementos de aquecimento, de modo que as duas unidades de aquecimento 30, 31 sejam dispostas separadas uma da outra.

[0090] Dois elementos de ponte de 70, 71 cercam os dois dispositivos de aquecimento 30, 31 - como pode ser visto em particular na fig. 3 - em cada caso em lados mutuamente opostos sobre os quais as regiões de contato 45a, 45b são também fornecidas com uma espécie de braços de garras. Os elementos de ponte 70, 71 estão incorporados como elementos tensores, de tal maneira que cercam pelo menos duas unidades de aquecimento 30, 31 e prendem os elementos de grade 40, 41,42, 43 e os elementos de aquecimento 50a, 50b, 50c, 50d um em relação ao outro (pressionados juntos) em cada um dos elementos de estrutura 60, 62.

[0091] (Neste caso, quatro) elementos espaçadores 72 se estendem para fora da região de ponte, de modo que as unidades de aquecimento 30, 31 sejam fixáveis no alojamento 20 e, separados da ventoinha 100 e se adequado também do alojamento 20, montável neste. Para esta finalidade, as projeções 21, contra as quais os elementos espaçadores 72 são presos ou são fixados entre estes e, portanto, mantêm a(s) unidades(s) de aquecimento 30, 31 em posição no interior do alojamento 20, são fornecidos no alojamento 20. Ao mesmo tempo, os elementos espaçadores 72 podem garantir um espaço adequado de outros componentes no alojamento 20, por exemplo, da ventoinha 100. Isso permite que o elemento de ponte 70, 71 realize neste caso, o posicionamento das unidades de aquecimento 30, 31 no alojamento 20, garantindo assim uma operação funcionalmente adequada do dispositivo de aquecimento 10.

[0092] Outra configuração de um elemento de ponte, como também pode ser usado, é mostrada na figura 8. Este elemento 70' executa a mesma função que a descrita acima, embora neste caso os braços de garras sejam incorporados de uma maneira curva. A curvatura é configurada de tal forma que uma chanfradura de inserção é fornecida e o elemento de ponte entra em engrenagem com a unidade de aquecimento com mais facilidade. Isso facilita o processo de fabricação, em particular na operação automatizada.

[0093] Os espaçadores 80, 81 dispostos entre as duas unidades de aquecimento 30, 31 estão neste caso incorporados como elementos tensores adicionais que neutralizam os elementos de ponte 70, 71. Elementos de grade 40, 41, 42, 43 e elementos de aquecimento 50a, 50b, 50c, 50d, estão presos um no outro por meio de elementos tensores (elementos de ponte, espaçadores), para que eles se toquem a fim de garantir uma ótima transferência de calor dos elementos de aquecimento ao elemento de grade e substancialmente evitar a folga entre os componentes.

[0094] A interação entre o(s) elemento(s) de ponte 70, 71 e o(s) espaçador(es) 80, 81 permite um apoio ideal dos elementos de aquecimento e de grade um em relação ao outro, sendo a força de tensão regulável. Vários tipos de mola podem, por exemplo, ser utilizados para esta finalidade. A modalidade exemplificativa mostrada aqui provê, por exemplo, placas metálicas em forma de V do tipo calha 80, 81, as quais pressionam contra as respectivas regiões de contato, através dos elementos de aquecimento ao longo do seu comprimento total (contato linear). O apoio permite o uso de temperaturas mais elevadas do que seria possível com uma ligação adesiva.

[0095] A fim de fornecer os elementos de aquecimento 50a, 50b, 50c, 50d em cada um dos elementos de estrutura 60, 62, com energia, fontes de fornecimento de energia 90, 91 são providas, as quais compreendem, de acordo com as figuras 2 e 3, conexões ligadas a dois dos elementos de grade 40, 42. O apoio dos elementos entre si não só garante uma ótima transferência de calor, mas também define um caminho da corrente. Para esta finalidade, os espaçadores 80, 81 (placas metálicas em forma de V) e os elementos de ponte 70, 71 são feitos de material eletricamente condutivo. A fim de permitir uma operação funcionalmente adequada, elementos PTC 50a, 50b, 50c, 50d, de todas as unidades de aquecimento 30, 31 devem ser conectados em paralelo. Na modalidade mostrada aqui com duas unidades de aquecimento 30, 31, uma fonte de fornecimento de energia respectiva (terminal) é disposta na primeira e penúltima grade, contadas de cima para baixo na direção longitudinal. O caminho da corrente, portanto, conduz, por um lado, do elemento da grade superior 40 aos espaçadores 80, 81, através dos elementos PTC superiores e o elemento da grade 41 e, por outro lado, ao elemento da grade inferior 43, aos elementos PTC inferiores e depois para o elemento da grade 42 ou aos espaçadores 80, 81, através dos elementos de ponte. Isso pode ser visto a partir fig. 4, em particular. Os terminais das fontes de fornecimento de energia 90, 91 são, por exemplo, soldados (por exemplo, utilizando um aparelho de solda a ponto), ligados ou fixados aos elementos de grade por meio de um método de prensagem ou de um método de rebitagem.

[0096] A fig. 4 é um diagrama de circuito equivalente correspondente à modalidade como mostrado nas figuras 2 e 3. Os elementos PTC são indicados como resistores conectados em paralelo (apenas a referência numérica 50a está indicada aqui por um dos elementos de aquecimento em um elemento de estrutura). Uma fonte de fornecimento de energia (terminal) 90 é disposta no primeiro elemento da grade e uma fonte de fornecimento de energia adicional (terminal) 91 é disposta no terceiro e, portanto, penúltimo elemento da grade 40, 42, contado de cima para baixo na direção longitudinal. O elemento de ponte 71 envolve o circuito. O espaçador 80 ou 81 é indicado entre as duas unidades de aquecimento 30, 31. O circuito é ilustrado de forma simplificada. Assim, por exemplo, é indicada apenas uma linha de conexão como o espaçador e também apenas um elemento de ponte.

[0097] O dispositivo de aquecimento poderia ser implementado mesmo usando apenas uma unidade de aquecimento. Assim, a energia seria fornecida através de um elemento da grade e novamente removida através de outro. Elementos de ponte poderiam, novamente, ser fornecidos como o elemento tensor para manter a grade e os elementos de aquecimento juntos, embora os elementos de ponte tivessem de ser feitos de material isolante elétrico.

[0098] A fig. 5 é uma vista em perspectiva adicional da modalidade de acordo com a fig. 1, mostrando a grade de proteção inferior 23. Esta figura também mostra o corte aberto do alojamento 20, revelando as duas unidades de aquecimento 30, 31 e a ventoinha 100.

[0099] A fig. 6 é uma vista em perspectiva adicional da modalidade de acordo com a fig. 1. O alojamento 20 é, neste caso, mostrado por trás. O dispositivo de aquecimento 10 pode ser fixado a um trilho localizado em um armário de distribuição, por exemplo, através de elementos de gancho 24 presos no alojamento 20. Uma presilha de fixação também é possível. O alojamento 20 é incorporado de tal forma que o dispositivo de aquecimento 10 também pode ser preso pelo lado.

[00100] A fig. 7 mostra uma grade perfurada com regiões de contato explícito 45a, 45b nas bordas 47a, 47b do elemento da grade (por exemplo, 40). Os elementos de aquecimento ficam contra essas regiões de contato, garantindo assim uma boa transferência de calor do elemento de aquecimento para a grade ou grades.

[00101] Por uma questão de princípio, os elementos de resfriamento também podem ser usados ao invés dos elementos de aquecimento, de modo que um meio de resfriamento seja aqui fornecido.

[00102] Deve-se notar que o dispositivo de aquecimento (ou então o trocador de calor) é incorporado de tal forma que o meio (ou seja, por exemplo, ar) flui substancialmente na direção longitudinal pelo alojamento, ou seja, através do dispositivo de aquecimento. Evidentemente, este texto não se destina a descartar a possibilidade do fluxo do meio poder ser agitado (como descrito acima). A agitação pode e deve fazer com que o fluxo do meio percorra, pelo menos parcialmente e temporariamente, também direções as quais não são percorridas em paralelo à direção longitudinal.

[00103] Um trocador de calor, como descrito acima, poderia, por exemplo, ser incorporado, como mostrado nas figuras 2 e 3.

[00104] O dispositivo de aquecimento de acordo com a invenção possuindo a unidade de aquecimento descrita no presente documento permite que um espaço reservado para esta finalidade seja aquecido de uma forma simples, como neste caso, uma alta densidade de energia é possível como resultado do aquecimento controlado. O dispositivo de aquecimento é feito de materiais ecológicos e pode ser operado a baixos custos operacionais.

[00105] Lista dos números de referência 10 dispositivo de aquecimento 20 alojamento 21 projeções 22 grade de proteção superior 23 grade de proteção inferior 24 elemento de gancho 30 unidade de aquecimento 31 unidade de aquecimento 40 elemento da grade 41 elemento da grade 42 elemento da grade 43 elemento da grade 44 abertura 45a região de contato 45b região de contato 46 plano da grade 47a borda 47b borda 50a elemento de aquecimento 50b elemento de aquecimento 50c elemento de aquecimento 50d elemento de aquecimento 60 elemento de estrutura 61 elemento de estrutura 62 elemento de estrutura 63a região receptora 63b região receptora 63C região receptora 64 projeção fixadora 65 suporte central 66 elemento de espaçamento 66c elemento de espaçamento 66d elemento de espaçamento 67a borda 67b borda 70 , 70' elemento de ponte, elemento tensor 71 elemento de ponte, elemento tensor 72 elemento espaçador 80 espaçador, elemento tensor 81 espaçador, elemento tensor 90 fonte de fornecimento de energia, terminal 91 fonte de fornecimento de energia, terminal 100 ventoinha L sentido longitudinal, direção z.

Claims (16)

1. Dispositivo de aquecimento, compreendendo: - pelo menos duas unidades de aquecimento (30, 31); - dispositivos de fornecimento de energia elétrica (90, 91) para fornecer energia elétrica à unidade de aquecimento (30, 31); - um alojamento (20), através do qual um meio fluido pode fluir em uma direção longitudinal (L), para receber a unidade de aquecimento (30, 31); em que as pelo menos duas unidades de aquecimento compreendem em cada caso: - pelo menos dois elementos de grade (40, 41 ou 42, 43) como placas trocadoras de calor com aberturas (44) através das quais o meio flui, em que os planos de grade (46) são designados para uma troca de energia térmica entre as placas e o meio fluido; - pelo menos um elemento de aquecimento (50a-50d) que está disposto entre os elementos de grade (40, 41 ou 42, 43); em que pelo menos duas unidades de aquecimento (30, 31) são respectivamente dispostos no alojamento (20) de tal maneira que os planos da grade (46) dos elementos de grade (40, 41, 42, 43) sejam dispostos de forma perpendicular à direção longitudinal (L), de modo que o fluxo do meio seja orientado de maneira perpendicular aos planos da grade (46); em que os elementos de grade (40, 41, 42, 43) e o pelo menos um elemento de aquecimento (50a-50d) estão dispostos presos um em relação ao outro de modo a estar em contato um com o outro por meio de pelo menos um elemento prendedor (70, 71, 70’, 80, 81); em que cada elemento de grade (40, 41, 42, 43) tem pelo menos uma região de contato (45a, 45b) e está disposto de tal maneira que absorva a energia térmica a partir do pelo menos um elemento de aquecimento (50a-50d) essencialmente através da região de contato (45a, 45b); caracterizado pelo fato de as unidades de aquecimento são dispostas presos um em relação o outro em forma de sanduíche de modo, que o meio flui através deles um após o outro; em que os elementos de aquecimento (50a-50d) e o pelo menos um elemento prendedor (70, 71, 70’, 80, 81) estão dispostos de modo que os elementos de aquecimento (50a-50d) e regiões de contato (45a, 45b) se apoiem uns nos outros e sejam presos um em relação ao outro ao longo de todos as unidades de aquecimento (30, 31); e em que os dispositivos de fornecimento de energia elétrica (90, 91) são dispostos e formados de modo que os elementos de aquecimento (50a - 50d) são conectados em paralelo.

2. Dispositivo de aquecimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma ventoinha (100) estar disposta no alojamento (20) para gerar o fluxo do meio.

3. Dispositivo de aquecimento de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de os elementos de grade (40, 41, 42, 43) serem feitos de material eletricamente condutivo e os dispositivos de fornecimento de energia elétrica (90, 91) serem formados e dispostos no elemento de grade de tal forma que pelo menos um elemento de aquecimento (50a-50d) seja eletrificado através dos elementos de grade (40,41,42, 43).

4. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de pelo menos um espaçador (80, 81) ser fornecido entre as unidades de aquecimento (30, 31) e ser preferivelmente formado de tal forma que todos os elementos de grade (40, 41, 42, 43) são espaçados separadamente uns dos outros de modo igual.

5. Dispositivo de aquecimento de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de regiões de contato (45a, 45b) serem fornecidas nas bordas mutuamente opostas (47a, 47b) dos elementos de grade (40, 41, 42, 43) e, portanto, uma multiplicidade de elementos de aquecimento (50a-50d) e, quando relevante, espaçadores (80, 81) serem providos para formar uma pilha estável de elementos de grade, elementos de aquecimento e, quando relevantes, espaçadores.

6. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de um elemento de ponte (70, 71, 70') ser fornecido e formado como um elemento prendedor, de tal maneira que envolve pelo menos duas unidades de aquecimento (30, 31) e prende os elementos de grade (40, 41, 42, 43) e os elementos de aquecimento (50a-50d) uns nos outros.

7. Dispositivo de aquecimento de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o elemento de ponte (70, 71, 70') ser formado com os elementos espaçadores (72) de tal maneira que pelo menos duas unidades de aquecimento (30, 31) possam ser fixáveis no alojamento (20) e possam ser montados ali espaçados, da ventoinha (100) e/ou do alojamento (20).

8. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 7, caracterizado pelo fato de pelo menos um espaçador (80, 81) ser designado para ser resiliente de modo a formar um elemento prendedor adicional.

9. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 8, caracterizado pelo fato de o elemento de ponte (70, 71, 70') e/ou o pelo menos um espaçador (80, 81) serem formados como dispositivos de fornecimento de energia elétrica.

10. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 9, caracterizado pelo fato de o pelo menos um elemento de aquecimento (50a-50d) e/ou os elementos da grade (40, 41, 42, 43) e, quando relevante, o pelo menos um espaçador (80, 81) serem montados em regiões receptoras (63a, 63b, 63c) de um elemento de estrutura (60, 61,62), em que as regiões receptoras (63a, 63b, 63c), são formadas de tal maneira que o pelo menos um elemento de aquecimento e/ou os elementos de grade e, quando relevante, o pelo menos um espaçador são fixados de maneira perpendicular à direção longitudinal (L) e são dispostas de modo a serem removíveis na direção longitudinal (L), em que o pelo menos um elemento de aquecimento e, quando relevante, o pelo menos um espaçador permanecem na direção longitudinal (L) em relação à região de contato (45a, 45b) dos elementos de grade (40, 41,42, 43).

11. Dispositivo de aquecimento de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o elemento da estrutura (60, 61, 62) ser formado com elementos espaçadores (66a, 66c, 66d) de modo que os pelo menos duas unidades de aquecimento (30, 31), possam ser montadas no alojamento (20), espaçadas entre si.

12. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato o elemento de grade (40, 41, 42, 43) compreender uma grade de metal expandido e/ou uma malha prensada.

13. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de as regiões de parede que cercam ou pelo menos cercam parcialmente as aberturas (44) dos elementos de grade serem pelo menos parcialmente orientadas obliquamente em relação à direção longitudinal (L).

14. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de as porções parciais dos elementos da grade serem orientadas obliquamente em relação à superfície da placa e, assim, à direção do fluxo.

15. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, caracterizado pelo fato de os elementos de grade (40, 41, 42, 43) terem pelo menos uma região de contato (45a, 45b) sem aberturas.

16. Dispositivo de aquecimento de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 15, caracterizado pelo fato de os elementos de aquecimento (50a-50d) e as regiões de contato (45a, 45b) se estenderem ao longo, em cada caso, de toda a borda (47a, 47b) dos elementos de grade (40, 41, 42, 43).

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