DK159344B - Termisk begraenser og varmeaggregat - Google Patents

Description

DK 159344 B

i

Den foreliggende opfindelse angår en termisk begrænser indret-ning af den i indledningen til krav 1 angivne art, og især en indretning til at styre den energi, der tilføres en eller flere infrarøde strålingskilder monteret i et varmeaggregat af 5 den art, der er beskrevet i EP patentansøgning nr. 149.267.

Det varmeaggregat, der beskrives i denne ansøgning, består i et eksempel af en fladbundet bakke, som indeholder et varmeisolerende materiale, og som bærer fire tungsten-halogenlam-10 per, der udsender infrarødt lys. Bakken er, sammen med et antal lignende bakker, monteret under en keramisk glasplade således, at der dannes et kogearrangement.

Det er nødvendigt at sikre, at arbejdstemperaturen af under-15 siden af den keramiske glasplade ikke overskrider en værdi på ca. 700°C. I det varmeaggregat, der er beskrevet i den nævnte ansøgning, indgår der derfor en termisk begrænser indretning, som består af en bimeta1 stang, som er indrettet til at påvirke en mi krokontakt, når den maksimalt tilladte arbejdstemperatur 20 for den keramiske glasplade er nået således, at energiforsyningen af lamperne afbrydes.

Det har imidlertid vist sig, at når man placerer et kogekar med en skinnende reflekterende bund på den keramiske glas-25 plade, kan infrarød stråling, som passerer gennem den keramiske glasplade, reflekteres fra kogekarrets bund og derefter ramme temperaturbegrænser indretni ngen. Et eventuelt reflekterende lag på det termisk isolerende materiale på bakken under den infrarøde lampe, kan også reflektere infrarød stråling i 30 retning mod den termiske begrænser. Den termiske begrænser vil således både modtage denne reflekterede stråling samt den stråling, som rent faktisk absorberes og genudstråles fra det keramiske glaslag (og som er et udtryk for temperaturen af det keramiske glaslag), og det medfører, at den strålingsmængde, 35 som begrænseren modtager, ikke på korrekt måde angiver den aktuelle temperatur af det keramiske glas.

2

DK 159344 B

For at afhjælpe dette problem beskriver EP ansøgning nr. 149.267 anvendelsen af en infrarød reflekterende belægning på den bi-metalliske stang eller et rør af en keramisk fiber eller lignende materiale omkring stangen.

5 GB-A-2.103.910 beskriver også en termisk begrænser indretning, som består af en hurtigt virkende afbryder, som påvirkes af et differentialekspansionsaggregat i form af en Inconelstang i et kvartsrør.

10 EP-A1-0037638 beskriver en anden form for temperaturstyr ings-arrangement bestående af en temperaturfølsom modstand, der er placeret under en kogeplade i en parabolsk reflektor, som fokuserer den infrarøde stråling fra kogepladen på modstanden.

15

De indretninger, der er beskrevet i GB-A-2.103.910 og i EP-A-0037.638 lider under et eller flere af de problemer, der er beskrevet i det foregående.

20 Det er derfor formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en forbedret termisk begrænser indretning af den førnævnte art.

Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes en termisk 25 begrænserindretning til styring af den energi, der tilføres en eller flere infrarøde strålingskilder, der er anbragt i et varmeaggregat under en kogeflade af et keramisk glasmateriale, og hvor strålingskilderne udsender infrarød stråling i et første bølgelængdeområde ved ca. 1,2 μιη, og hvor det keramiske 30 glasmateriale er i stand til at tilbagesende stråling i et andet bølgelængdeområde over ca. 4,5 pm, og hvor den termiske begrænser indretning indeholder et metaltrådselement, et rørformet element, der er anbragt rundt om metaltrådselementet og et afbryderorgan, som samvirker med metaltrådselementet, og 35 det rørformede element og er i stand til at afbryde en strømforsyning, så snart metaltrådselementet udsættes for en temperatur, der overskrider en forudgiven værdi, idet det rørfor- 3

DK 159344 B

mede element er fremstillet af et materiale, der i hovedsagen er transparent for infrarød stråling i det første bølgelængdeområde og absorberer infrarød stråling i det andet bølgelængdeområde, og hvor indretningen er ejendommelig ved, at der er 5 påført et lag, der reflekterer infrarød stråling enten på overfladen af metaltrådselementet eller på en inderside af det rørformede element, for derved at reflektere stråling, som passerer gennem det rørformede element, før den rammer metaltrådselementet , og hvori det lag, der reflekterer infrarød 10 stråling i tilfælde af påføring på indersiden af det rørformede element består af sølv eller guld og i tilfælde af påføring på metaltrådselementet i hvert fald indbefatter sølv.

Opfinderne har således bemærket og endvidere udnyttet det fak-15 turn, at det rørformede element transmitterer og absorberer stråling ved forskellige bølgelængder, idet det rørformede element transmitterer stråling i det førstnævnte bølgelængdeområde ved ca. 1,2 pm, som udsendes fra lamperne, hvorimod det absorberer stråling i et andet bølgelængdeområde, som udsendes 20 f>*a den keramiske glasplade, og absorptionen af denne stråling bevirker en opvarmning af det rørformede element, og denne opvarmning vil igen via termisk ledning og konvektion medføre en opvarmning og deraf følgende udvidelse af tråden således, at tråden påvirker afbryderorganet til at afbryde energiforsynin-25 gen til de infrarøde lamper.

Den varmemængde, som metaltrådselementet modtager, vil dermed i højere grad svare til den aktuelle temperatur af den keramiske glasplade.

30

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere ud fra et eksempel og under henvisning til de ledsagende tegninger, hvor f i g. 1 viser et eksempel på et varmeaggregat med en begrænser-35 organ ifølge opfindelsen og 1 2 et eksempel på en karakteristisk transmissionskurve det foretrukne kvartsmateriale, f.eks. Spektrosil eller Spektrosil 4

DK 159344 B

WF.

Fig. 1 viser varmeaggregatet med en i hovedsagen cirkulære metallisk bakke 1, hvori der er placeret et lag 2 af et termisk 5 isolerende materiale. Bakken 1 har to modstående flanger 3, 4, som bærer fire lamper 5 til 8, som udsender infrarødt lys, og er anbragt aprallelt tværs over det cirkulære område af bakken 1. Et formstøbt rogan 8 af keramisk fibermateriale er presset ind over enderne af lamperne 5 til 8, og fortrinsvis anbringes 10 fire sådanne aggregater under et lag af keramisk glas {ikke vist) for at danne et sæt kogeplader.

En termisk begrænserindretning 10 er placeret med en passende orientering, enten under eller i samme niveau som lamperne 5 15 til 8, for at begrænse arbejdstemperaturen af det keramiske glas. Indretningen 10 består af et metalliske tråd 11, fortrinsvis dannet af det materiale, der kendes som Hastalloy X, en nikkel legering, anbragt i et kvartsrør 12. Tråden 11 er indrette til at påvirke en mikrokontakt 13, som afbryder spæn-20 dingsforsyningen til lamperne 5 til 8, når den maksimale arbe jdstemperatur på ca. 700°C for det keramiske glas er nået.

Til dette formål tilvejebringes ifølge opfindelsen en reflekterende belægning enten på tråden eller på indersiden af rø-25 ret, hvilken belægning er i stand til at reflektere infrarød stråling.

Fig. 2 viser skematisk en karakteristisk transmissionskurve for kvartsmaterialet, som røret omkring begrænseren er dannet 30 af. Det ses, at kvarts har et transmissionsbånd i området ca.

0,15-3 Mm og et absorptionsbånd over ca. 4,5 pm. Den infrarøde stråling, som udsendes fra lamperne, og som i hovedsagen reflekteres fra en skinnende reflekterende bund af en kogekar anbragt på det keramiske glas og/eller fra et reflekterende 35 lag anbragt på det termiske isolerende materiale under lam perne ligger i et bånd centreret på en bølgelængde omkring ca.

1,2 pm. Eftersom dette bølgelængdebånd ligger inden for trans-

DK 159344B

5 missionsbåndet af kvartsglasset, vil kvartsrøret transmittere denne stråling, og den transmitterede stråling reflekteres af belægningen enten på indersiden af røret eller på tråden, og forhindrer dermed at tråden opvarmes og udviser sig.

5

Den tilbagesendte stråling, som har'været absorberet af det keramiske glas, ligger imidlertid i et bånd, som omfatter bølgelængder større end 4,5 pm og falder derfor inden for kvartsglassets absorptionsbånd og bevirker, at kvartsglasset absoΓΙΟ berer denne stråling, således at mængden af absorberet stråling angiver den aktuelle temperatur af det keramiske glas.

Den absorberede stråling vil følgelig opvarme tråden ved termisk konvention og ledning og vil således gøre det muligt for 15 tråden at udvide sig og påvirke mikrokontakten, når den maksimale arbejdstemperatur af det keramiske glas er nået.

Tråden i den termiske begrænserindretning gøres dermed i hovedsagen ufølsom for stråling 1) direkte fra lamperne, 2) re-20 flekteret fra den skinnende underside af et kogekar anbragt på det keramiske glas og 3) reflekteret fra et reflekterende lag anbragt på det termisk isolerende materiale, der er monteret under de infrarøde lamper. Tråden forbliver imidlertid følsom for stråling, som absorberes af det keramiske glas, og som 25 genudstråles ved større bølgelængde.

Den reflekterende belægning kan være i form af tre forskellige lag af nikkel eller kobber, sølv, guld eller rhodium afsat på overfladen af tråden 11. Kobber- eller nikkellaget tilveje-30 bringer blot en god afsætningsoverflade for sølvlaget og kan udelades, hvis man foretrækker det.

Det kan være fordelagtigt at anvende et lag rhodium i stedet for et guldlag, da rhodium har lignende emissionsegenskaber 35 som guld, men har den yderligere fordel at give den effekt, at det forhindrer svovl danne Ise på sølvlaget.

6

DK 159344 B

Yderligere elementer, som kan være passende alternativer til guldlaget,omfatter platin, palladium og iridium.

5 Alternativt kan guldlaget udelades, idet tråden blot belægges med enten nikkel- eller sølvlag.

Fortrinsvis er tykkelsen af lagene ca. 5 til 15ym for sølv, ca. 2ym for guld og et tyndt strøg af nikkel.

10 I en alternativ udførelsesform af den foreliggende opfindelse kan et reflekterende lag af en guld- eller sølvbelægning afsættes på indersiden af kvartsrøret 12, idet denne belægning virker i hovedsagen på samme måde som belægningen 15 på tråden for at opnå den ønskede funktion af organet, således at de infrarøde.lairper 5 til 8 slukkes ved den forudbestemte maksimale arbejdstemperatur for det kermiske glas.

Guldbelægningen påkvartsrøret 12 kan afsættes på indersiden, 2o ved f.eks. at bemale indersiden med en blanding af flydende guld og en organisk substans og derefter brænde dette lag på, således at den organiske substans fjernes derfra.

Sølvbelægningen kan være i form af et sølvspejl afsat på 25 indersiden af kvartsrøret.

Ved høje’ temperatur kan en sølvbelægning afsat på tråden blive anløbet og i denne henseende er en sølvbelægning på indersiden af røret mere fordelagtig, fordi den udad- vendende aktivt reflekterende overside af belægninqen er 30 beskyttet af kvartsrøret.

Hvis man imidlertid foretrækker nikkel/sølv/guld-kombinationen; kan det være nødvendigt at sikre sig mod forure-. ^ ning som følge af absorption af hydrogen i nikkellaget, hvilket kunne påvirke de ydre lag af sølv og guld. Forureningsproblemet kan afhjælpes ved at aflejre nikkellaget i overensstemmelse med en teknik, der kendes som "Wood's 35

7 DK 159344 B

Process", som omfatter en påbrænding af nikkel fra et bad med nikkelchlorid, hvori tråden først gøres til anode i ca. 30 sek., hvorefter polariteten vendes i ca. 60 sek. Den 5 nikkelbelagte tråd vaskes og skylles i destilleret vand og overføres til et sølvpie tteringsbad. Tråden kan derefter om ønsket guldpletteres.

En anden velegnet fremgangsmåde til plettering af tråden ved 10 forskellige lag af nikkel, sølv og guld består af følgende trin:

Trin 1

Tråden affedtes fortrinsvis ved anvendelse af en to-trins-25 affedter, såsom trichlorethylen, genclen eller arklon med en affedtning i varm væske og damp.

Trin 2 og 3

Tråden neddyppes og elektrorenses ved anvendelse af en rense-20 væske, såsom Circuitprep 125 EC, ved en temperatur på 35°C (+5 °C) og en koncentration på 75 g/1. Neddypningstiden er 5 minutter, og elektrorensetiden er 2,5-3,5 minutter, ka-todisk med 3-4 Amp ASD.

Trin 4 25 --

Tråden skylles.

Trin 5

Tråden dyppes i syre, fortrinsvis i Circuitprep 40 med en 3Q koncentration på 100-150 g/1, fortrinsvis 125 g/1, i 3 minuter ved 30-35°C.

Trin 6

Tråden skylles igen.

Trin 7 og 8

Tråden tilbage-ætses og platfceres i overensstemmelse med "Woods Nickel Strike" ; ved anvendelse af nikkelchlorid med 35 8

DK 159344 B

en koncentration på 240 g/1 og saltsyre med en koncentra- 5 tion på 86 ml/1. Disse trin udføres ved stuetemperatur med 2 strømtætheder på 3 Amp/dm katpdisk i 3 af 4 minutter og 2 2 Amp/dm anodisk i 20 sek. Koncentrationen af forurening med jern bør ikke overstige ca. 1 g/1.

10 Trin 9

Tråden skylles igen.

Trin 10 15 En sølvbelægning (silver strike) påføres ved anvendelse af sølvkaliumcyanid med 2,5 g/1 og kaliumcyanid med 60 g/1. Dette udføres ved stuetemperatur med en strømtæthed på Amp/dm2 i 15-30 sek.

Trin 11 20 En sølvplettering påføres ved anvendelse af Silvadex II indeholdende metallisk sølv med 32 g/1 og kaliumcyanid med 90-150 g/1 (fortrinsvis 120 g/1) med en katodisk strøm- 2 tæthed på 1 Amp/dm ved en maksimal stuetemperatur på 28°C.

Por en pletterirøstykkels’e på 15um vil tiden være ca. 22,5 25 minutter.

Trin 12 _ 1

Den sølvpletterede tråd skylles i koldt vand.

30

Trin 13

En guldstrygning påføres tråden ved anvendelse af Aurobond TN med en guldkoncentration på 1,5-2,5 g/1 (fortrinsvis 2 g/l)y en mindste tæthed på 8 grader Beaumé, en pH-værdi på 3,4- 3,7 (fortrinsvis 3,5) ved en temperatur på 45-55°C (for-3 5 o trinsvis 50 C) i 30 sek. (+ 10 sek.) ved en strømtæthed pa 1 Amp/dm^.

Trin 14

Tråden guldpletteres ved anvendelse af Pur-A-Gold 402 med

Claims (5)

1. 5 Amp/dm . For en ple£tering på 2ym tykkelse vil platteringstiden være ca. 11,5 minutter med kraftig omrøring. Trin 15, 16 og 17 Den pletterede tråd gennemgår en skylleudtrækning, en 1° skylning og en skylning i varmt vand ved anvendelse af friskt vand ved 50°C. Enhver passende påføringsteknik, såsom vakuumpådampninrr, kan naturligvis også anvendes ifølge den foreliggende 15 opfindelse til at påføre den reflekterende belægning, enten på tråden eller på kvartsrøret. · Alternativt kan den infrarødt reflekterende belægning påføres på indersiden af kvartsrøret ved et ion-bombardement. 20 Som et alternativt til en metallisk infrarødt'reflekterende belægning vil en ikke-metallisk belægning, såsom et keramisk materiale,kunne anvendes. 25 Den termiske begræserindretning ifølge den foreliggende opfindelse kan naturligvis anvendes til at styre spændingforsynin-gen til andre kilder for infrarød stråling, såsom f.eks. konventionelle trådviklede resistive varmeelementer. 30 Patentkrav. 1 Termisk begrænserindretning (10) til styring af den ener-35 ΕΠ' der tilføres en eller flere infrarøde strålingskilder (5, 6, 7, 8), der er anbragt i et varmeaggregat under en kogeflade af et keramisk glasmateriale, og hvor strålingskilderne udsen- 10 DK 159344 B der infrarød stråling i et første bølgelængdeområde ved ca. 1,2 μιη, og hvor det keramiske glasmateriale kan tilbagesende stråling i et andet bølgelængdeområde over ca. 4,5 Mm, og hvor den termiske begrænserindretning (10) indeholder et metal-5 trådselement (11), et rørformet element (12), der er anbragt rundt om metaltrådselementet (11) og et afbryderorgan, som samvirker med metaltrådselementet (11) og det rørformede element (12) og er i stand til at afbryde en strømforsyning så snart metaltrådselementet (11) udsættes for en temperatur, der 10 overskrider en forudgiven værdi, idet det rørformede element (12) er fremstillet af et materiale, som i hovedsagen er transparent for infrarød stråling i det første bølgelængdeområde og absorberer infrarød stråling i det andet bølgelængdeområde, og hvor indretningen (10) er kendetegnet 15 ved, at der er påført et lag, der reflekterer infrarød stråling enten på overfladen af metaltrådselementet, eller på en inderside af det rørformede element (12) for derved at reflektere stråling, som passerer gennem det rørformede element, inden den rammer metaltrådselementet (11), og hvor det lag, 20 der reflekterer den infrarøde stråling i tilfælde af påføring på indersiden af det rørformede element (12) består af sølv eller guld og i tilfælde af påføring på metaltrådselementet (11) i hvert fald indbefatter sølv.
2. 2. Termisk begrænserindretning ifølge krav 1, kende tegnet ved, at det rørformede element (12) er fremstillet af et kvartsmateriale. *
3. 3. Termisk begrænserindsretning ifølge krav 1 eller 2, 30 kendetegnet ved, at det lag, der reflekterer infrarød stråling i tilfælde af påføring på metaltrådselementet (11) indeholder et lag af sølv, som ligger på et lag af nikkel eller kobber.
4. 4. Termisk begrænserindretning ifølge krav 3, kende tegnet ved, at det lag, der reflekterer den infrarøde stråling, indeholder et yderligere lag, der ligger oven på 11 DK 159344 B sølvlaget, hvilket yderligere lag omfatter guld, rhodium, platin, palladium og/eller iridium-
5. 5. Varmeaggregat med en eller flere infrarøde strålingskilder 5 (5, 6, 7, 8) og en termisk begrænserindretning ifølge et eller flere af kravene 1-4. 10 15 20 25 30 35