ES1057791U - Calefactor radiante en una encimera de coccion, con un interruptor termico. - Google Patents

Calefactor radiante en una encimera de coccion, con un interruptor termico.

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Abstract

1. Calefactor radiante eléctrico adaptado a una encimera de cocción con una placa de cocción, comprendiendo, una base aislante (4) substancialmente plana y paralela a la placa de cocción (2), una resistencia de caldeo (5) montada sobre la superficie de la base aislante (4) y extendida sobre ella según una determinada configuración bajo la zona de placa (2a) calentada, un aro aislante (6) periférico en contacto con la placa de cocción (2), y una cubierta exterior o bandeja metálica (3) formando una pared externa (3, 6) periférica del calefactor, y una cavidad (13) de aire bajo la zona de placa (2a) calentada alojando la resistencia de caldeo (5), un interruptor o sensor térmico (7) del tipo bimetal incorporado en el calefactor (1), y un conector eléctrico (8) de la potencia fijado en dicha pared externa (3, 6), en donde el calefactor radiante (1) está adosado a la placa de cocción (2) y calienta una zona de placa (2a), y dicha cavidad de aire está delimitada lateralmente por dicha pared periférica (3, 6), en donde el sensor bimetal (7) recibe un calentamiento en concordancia con la evolución de la temperatura (ZT) de la zona de placa (2a) calentada, conmutando un contacto eléctrico (9) asociado al sensor para la señalización visual de la existencia de una temperatura residual (TU) de dicha zona de placa (2a) calentada, caracterizado en que el interruptor (7) bimetal teniendo un cuerpo compacto hecho de material aislante y resistente a la temperatura (7a), y un elemento sensible (7c) bimetal alojado en el interior del cuerpo compacto (7), está fijado dentro de dicha cavidad de aire (13) y apoyado sobre una superficie (4a) de la base aislante, quedando dicho elemento bimetal (7c) expuesto a la transmisión de calor desde al menos una parte de la resistencia de caldeo (5), para la detección de una temperatura correlacionada (ST) con la temperatura real (ZT) de la zona de placa (2a).

Description

Calefactor radiante en una encimera de cocción, con un interruptor térmico.
La presente invención se relaciona con un calefactor eléctrico radiante para una encimera con una placa de cocción, provisto de un interruptor térmico para la señalización luminosa de la condición de placa caliente.
Estado anterior de la técnica
Son conocidos los focos radiantes del tipo arriba indicado, con un interruptor térmico del tipo bimetal incorporado, cuyo contacto eléctrico es usado para la conexión de una lámpara de señalización indicando que la placa de cocción está "caliente", todavía con una temperatura residual peligrosa, cuyo valor umbral se establece en 60-70°C. El interruptor térmico debe conmutar el contacto de señalización, durante el inicio del calentamiento de la placa de cocción, y también durante el enfriamiento para la indicación de una temperatura residual mayor que dicho valor umbral. El sensor bimetal no hace contacto directo con la placa caliente, pero el tiempo de respuesta del interruptor debe estar correlacionado con la temperatura real de la placa. A tal fin el interruptor térmico se sitúa sobre una zona del calefactor para recibir proporcionadamente el calor transmitido a la placa, de manera que el valor alcanzado en el elemento sensible, siempre mayor que en la placa, siga con fidelidad la evolución de aquél valor real . El accionamiento del interruptor es reglado en un punto de temperatura adecuado para la conmutación en ambas direcciones de calentamiento y enfriamiento de la placa, teniendo en cuenta también la histéresis térmica del interruptor, que provoca un punto más bajo de conmutación durante el enfriamiento.
La detección de la temperatura residual en la placa de cocción, mediante un sensor bimetal separado de la placa misma y fijado en la pared periférica del calefactor, como en las soluciones del estado de la técnica, presenta el problema de la influencia del calor transmitido desde los calefactores vecinos, que aumenta la temperatura ambiente y calienta la pared periférica del calefactor. Es en particular más acusado este problema en el caso de un calefactor radiante del tipo denominado "warmer", el cual es usado exclusivamente para el calentamiento de los alimentos precocinados o su mantenimiento, a temperatura de placa máxima alrededor de 300°C. La potencia del calefactor es baja con respecto a los calefactores de cocción vecinos de la misma encimera de cocción, los cuales calientan su respectiva zona de placa hasta 550°C. Por esta razón, la cubierta o bandeja metálica de soporte que rodea el calefactor, acaba caliente debido a la transmisión de los calefactores adyacentes puestos en marcha simultáneamente. El problema de la temperatura en la pared externa del calefactor se vuelve crítico cuando el cuerpo cerámico del sensor bimetal es sometido directamente a un calentamiento desde los calefactores vecinos, por lo cual el disco sensible del interruptor bimetal puede alcanzar una temperatura alrededor de 100°C, y pierde la correlación con la temperatura de la zona de placa que debe detectar. Alternativamente el calentamiento externo del interruptor bimetal incorporado puede provenir de fuentes de calor bajo el calefactor. En las soluciones conocidas, por ejemplo la divulgada en DE-A-2627373, el interruptor térmico para la conexión de una lámpara de señalización, está fijado en el borde e periférico del calefactor, y para su accionamiento tiene una varilla dilatable acoplada a las resistencias de caldeo, desde las cuales recibe el calor.
En US-A-6121587 un segundo interruptor bimetal incorporado al calefactor radiante conmuta a una temperatura menor que 100°C para la indicación del calor residual, y está dispuesto en un conducto de aire construido en la periferia aislante del calefactor, por lo cual no necesita una varilla dilatable para su accionamiento. Pero este sensor tiene adaptado al elemento sensible un miembro adicional transmisor del calor que recibe la radiación de las resistencias, con el fin de obtener una respuesta rápida del elemento sensible al calentamiento de la placa de cocción. Debido a la influencia del calentamiento externo sobre el sensor, el disco bimetal no sigue con fidelidad la variación de la zona de placa calentada, y por ello requiere un punto de reglaje alto para la actuación del contacto de conmutación, muy distanciado del valor umbral máximo de 80°C de señalización en la placa caliente.
En la publicación US-2002/0185489-A1, se describe un calefactor radiante sólo para calentamiento o warmer, que usa un interruptor bimetal para la conmutación de una lámpara de señalización de placa "caliente". El sensor se incorpora al calefactor sujetado entre el aro aislante periférico y la base aislante horizontal del calefactor, en un hueco de forma adaptada al contorno del cuerpo del sensor. Debido a que al cuerpo cerámico le falta un aislamiento térmico contra la transmisión de calor externa, el disco bimetal puede alcanzar una temperatura mayor que 100°C, incluso cuando el propio calefactor esta apagado. Por ello durante el enfriamiento de la zona de placa del calefactor, la temperatura detectada en el sensor bimetal sigue una pendiente casi asintótica por encima de 100°C (representado por la línea discontinua en la figura 4), y el tiempo de respuesta del sensor para la apertura del contacto eléctrico es muy largo. Cuando los calefactores adyacentes están inactivos, el disco bimetal del sensor alcanzaría una temperatura 40°C menor que en el otro caso. Es difícil así ajustar un punto de reglaje para la conmutación del contacto eléctrico en ambas direcciones. Además, siendo reglado un punto de temperatura de actuación del sensor, sumado el intervalo diferencial debido a la histéresis de conmutación propia del interruptor, la diferencia de temperatura en la zona de placa la diferencia entre el instante de cierre y el instante de apertura puede llegar a ser de 70°C, incluso más amplia que un intervalo admisible de señalización entre 50 y 80°C.
El tipo de interruptor térmico o sensor bimetal empleado en los calefactores del estado anterior de la técnica, son del tipo descrito en US-A-4059817, provisto de un cuerpo de sensor cilíndrico y una base metálica receptora del calor en contacto directo con el disco bimetal interno sensible a la temperatura. Otro tipo de interruptor térmico del tipo bimetal conocido incorporado en un calefactor radiante, es descrito en la publicación DE1123059, y es también compacto con un cuerpo cerámico, en cuyo lado receptor del calor presenta un hueco a través del cual se deforma una placa bimetal, y los terminales están situados en el lado opuesto del cuerpo, orientados longitudinalmente.
Exposición de la invención
Es el objeto de la presente invención un calefactor eléctrico radiante adaptado a una encimera de cocción con una placa de caldeo, y que incorpora un interruptor térmico incluyendo un elemento sensible a una temperatura del calefactor para la conmutación de una indicación luminosa de placa caliente, por encima y por debajo de un valor umbral de temperatura residual en la zona de placa calentada.
El interruptor térmico está fijado dentro del calefactor separado de la placa de cocción, aislado allí de la influencia de los calefactores adyacentes de la encimera de cocción. El valor de temperatura detectado es fielmente correlacionado con el valor real en la zona de placa calentada, tanto durante su calentamiento como durante su enfriamiento. Es conseguido por ello el accionamiento del interruptor en ambas direcciones de la temperatura dentro de un intervalo admisible de temperatura residual en la zona de placa de
\hbox{65°C  \pm 
15.}
El sensor térmico preferentemente de tipo bimetal esta dispuesto dentro de una cavidad de aire del calefactor bajo la placa de cocción, en donde se montan las resistencias de caldeo. En una realización de la invención el tipo de interruptor térmico incorporado es un sensor bimetal con un cuerpo compacto, cuyo lado receptor del calor para el elemento sensible, es orientado hacia la radiación de las resistencias de caldeo directamente. Posicionado de esta manera, el sensor bimetal está aislado de la influencia del calentamiento externo provocado por los calefactores adyacentes de cocción puestos en marcha simultáneamente. Se consigue además una respuesta rápida del sensor al calentamiento de la placa, y también durante el enfriamiento la detección de la temperatura con precisión, bien correlacionada con el valor real en la zona de placa calentada. El tiempo de respuesta al enfriamiento no se alarga innecesariamente, debido a que el sensor bimetal está aislado de la cubierta metálica del propio calefactor, al interponerse la pared aislante periférica y la propia cavidad de aire en la que se encierra el sensor dentro del calefactor.
El calefactor radiante conforme a la invención tampoco emplea medios de fijación adicionales para el sensor bimetal, puesto que se sitúa contra una superficie de la base aislante portadora de las resistencias, sujeto y presionado aquí por la fuerza elástica de los cables rígidos de conexión eléctrica. De esta manera su posición relativa a las resistencias de caldeo es fija, y tampoco varía por las tensiones térmicas en el cuerpo de sensor.
Descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en planta de un calefactor eléctrico radiante adaptado a una placa de cocción, con un interruptor térmico de señalización incorporado.
La figura 2 es una vista parcial en sección del calefactor radiante bajo la placa de cocción según la línea II-II de la figura 1.
La figura 3 es una vista en detalle del calefactor radiante de la figura 1, mostrando una construcción diferente del interruptor térmico.
La figura 4 es un diagrama de la temperatura resultante en la zona de placa de cocción de la figura 1, comparada con la medida de temperatura en el sensor bimetal.
Descripción detallada de la invención
En referencia a las figuras 1-3, una realización preferente de calefactor radiante 1, se adosa a la placa de cocción 2 de una encimera de cocción con varios calefactores radiantes unos junto a otros (no representados en los dibujos), y esta formado por una cubierta o bandeja metálica 3, una base aislante 4 portadora de las resistencias de caldeo 5, un aro aislante 6 periférico en contacto con la placa de cocción, un interruptor térmico compacto o sensor bimetal 7, dispuesto dentro de una cavidad 13 de aire formada bajo la zona de placa 2a calentada, entre la base aislante 4 y el aro aislante 6, y un conector eléctrico 8 que transmite la potencia a las resistencias 5 directamente.
El sensor bimetal 7 tiene un cuerpo 7a compacto aislante eléctrico, con una base metálica 7b externa en un lado expuesta a la radiación directa de al menos una resistencia de caldeo 5, y un disco bimetal 7c sensible a la temperatura alojado en el lado receptor del cuerpo 7a, que acciona un contacto eléctrico 9 del sensor normalmente abierto, cuyo cierre provoca el encendido de una lámpara de señalización (no representada en los dibujos) de la temperatura residual de la zona de placa 5a sobre el calefactor. Las resistencias de caldeo 5 pueden ser hechas de forma plana o de espiral de hilo, y se montan sobre la superficie de la base aislante 4 guiadas en una ranura 10. La potencia del calefactor aquí descrito como ejemplo de realización es de 250 W, normalmente inferior a la potencia de los focos adyacentes de cocción de 750-1250 W.
El sensor bimetal 7 es dispuesto dentro de la cavidad de aire 13, apoyado sobre la superficie de la base aislante 4 y quedando la base metálica 7b enfrentada a una de las resistencias 5, a una distancia de separación "A". La altura "H" de la cavidad 5 es como en otros calefactores la normal de 20-25 mm. El cuerpo 7a del sensor bimetal es preferiblemente de sección cuadrada, para conseguir un apoyo más estable sobre la base aislante 4. La base metálica 7b queda de esta manera en posición vertical enfrentada a la resistencia 5, pero siempre en contacto directo con el disco bimetal 7c, puesto que es elegido un modelo de sensor comercial por razón de coste económico. La base metálica 7b del sensor puede ser plana como es mostrado en la figura, o escuadrada como es mostrado en la figura 3, o doble escuadrada por encima de la resistencia 5, para mejorar la recepción de la radiación en la base metálica 7b. La superficie receptora de la base metálica 7b es adaptada a una altura "D" (figura 3) de la parte sobresaliente de la resistencia 5, mediante aumento de la profundidad "C" del receso 4a de apoyo en la base aislante.
El cuerpo del sensor 7a queda aislado de la influencia térmica externa distanciado del aro aislante 6 un espacio de separación "S", cuya dimensión depende de la distribución de las resistencias 5 de caldeo y de su configuración en forma de espiral, y se determina encontrando un punto de reglaje del interruptor 9 adecuado en las dos direcciones de conmutación. El cuerpo del sensor 7a es situado entre dos resistencias 5 como es mostrado en la figura 1, o bien quedando la base metálica 7b del sensor a una distancia de separación "A" desde una porción de resistencia 5 periférica.
Otros modelos de interruptor térmico 7 compactos del tipo bimetal pueden ser usados en el lugar del sensor arriba descrito con una base metálica 7b receptora, con el lado del cuerpo de sensor 7a en donde se aloja el elemento sensible 7c orientado a la resistencia de caldeo 5, y los terminales eléctricos saliendo del lado opuesto.
Entre la placa 5 y el sensor bimetal 7 debe quedar un espacio de separación "B", porque una placa de cocción es considerada conductora eléctrica cuando es calentada. Se elige un espacio "B" de al menos 3 mm, por lo cual el centro del disco bimetal 7c es acercado a la resistencia 5, para mejorar la transmisión de la radiación. Con igual finalidad, la superficie de apoyo del cuerpo del sensor 7a en la base aislante 4 se moldea en forma de un receso 4a de igual o mayor profundidad "C" que la ranura de guía 10. Este apoyo además de facilitar el montaje del sensor 7, evita además su desplazamiento posterior.
El contacto eléctrico 9 del sensor está unido por dos cables rígidos 11 al conector eléctrico 8 periférico, desde el cual a través de una línea 12 enciende la lámpara de señalización. Para la sujeción del sensor bimetal 7 en el calefactor, la elasticidad de los cables metálicos 11 extendidos con un pequeño ángulo de inclinación, produce una fuerza "F" aplicada al cuerpo del sensor 7a contra la superficie de apoyo 4a. La posición del sensor 7 es así mantenida fija contra los movimientos producidos por las tensiones térmicas. En lugar de usar cables rígidos 11 de conexión intermedios, el cuerpo 7a del sensor puede estar fijado mediante la conexión directa de terminales 11 rígidos de salida del contacto 9, a los terminales rígidos del conector eléctrico 8.
En la figura 4 son mostrados en un diagrama temperatura (T)/tiempo (t) los resultados de la medición real en la zona de placa 2a, representada por la curva ZT, y de la temperatura detectada por el sensor bimetal 7, representada por la curva ST, en donde el sensor bimetal 7 ha sido posicionado como arriba se ha descrito, y mostrado en la realización de las figuras 1-2. La curva PA representa la evolución de la temperatura en el sensor bimetal en un calefactor del estado de la técnica citado. Las curvas de la figura 4 están trazadas con los valores reales de temperatura "T" medidos en un ensayo de calentamiento y enfriamiento de la zona de placa 2a sobre el calefactor, que ha alcanzado en el proceso alrededor de 150°C con un recipiente de alimentos, y en un caso más desfavorable para el reglaje del punto de conmutación del contacto 9 más adecuado en ambas direcciones, que ocurre bajo la influencia de los calefactores de cocción adyacentes también en marcha.
Los instantes de tiempo t0 a t5 marcados en el diagrama de la figura 4 corresponden a, t0: calefactor ON; t1: la placa 2a alcanza subiendo el valor umbral de la temperatura de señalización TU=65°C\pm15; t2: conmutación de cierre del contacto eléctrico 9; t3: calefactor OFF; t4: la placa 2a alcanza bajando el valor umbral de la temperatura de señalización TU= 65°C\pm15; t5: conmutación de apertura del contacto eléctrico 9.
En el ejemplo descrito de la figura 4, se ha encontrado un valor alrededor de 100°C para el reglaje del punto de conmutación del interruptor 9, el cual es adecuado en ambas direcciones. Durante la subida en el instante "t2" de conmutación, enciende la lámpara de señalización en un punto de temperatura SWC por ejemplo de 100°C, sin demora con respecto a la TU nominal de 65°C en la zona de la placa 2a, mientras que en el instante "t5" de conmutación durante la bajada, es abierto el contacto 9 en un punto de temperatura SWO por ejemplo de 90°C, para apagar la lámpara de señalización, incluido el intervalo \DeltaThy = 10ºC debido al efecto histéresis en el enfriamiento propio de un interruptor bimetal. Con respecto al instante "t4" de bajada hasta la temperatura máxima admisible TU (max)= 80°C de la placa, la demora
\hbox{t5-t4}
de tiempo sin que la lámpara haya sido apagada es aceptable por el usuario, alrededor de 10 minutos.
En referencia a la curva PA de la figura 4 obtenida en el calefactor del estado de la técnica, el sensor bimetal está insertado en la pared periférica del calefactor. Debido a su calentamiento indirecto desde los calefactores de cocción adyacentes, el sensor no detecta durante el enfriamiento la variación de la temperatura de la zona de placa por debajo de 100°C, por lo cual el interruptor debe reglarse en un punto de apertura muy alto con respecto a la temperatura de placa más alta TU (max)= 80°C admisible, o en caso contrario la demora en la conmutación, instante "t5'", puede alargarse indefinidamente, incluso cuando la temperatura "ZT" de la placa ha descendido por debajo del valor umbral mínimo "TU (min)"= 50°C. En el ejemplo del estado de la técnica, el intervalo diferencial obtenido en la zona de placa, entre ambas respuestas al calentamiento y al enfriamiento puede ser tan grande como 70°C, muy desviado del intervalo TU= 65°\pm 15 admisible.
Con la disposición del sensor bimetal 7 de acuerdo con la invención, se consigue un intervalo diferencial menor que 40°C entre los dos valores de ZT en la placa, correspondientes a los instantes "t1" de cierre y "t5" de apertura del interruptor 9, el cual está en correspondencia con un intervalo de actuación nominal de TU= 65°\pm15, estando fijado el cuerpo del sensor 7a dentro de la cavidad 13 del calefactor y en una posición "A" relativa a una de las resistencias 5 de caldeo, y separado un espacio "S" desde la pared aislante 6 periférica, y también un espacio "B" desde la placa de cocción 2 para su aislamiento eléctrico.

Claims (7)

1. Calefactor radiante eléctrico adaptado a una encimera de cocción con una placa de cocción, comprendiendo, una base aislante (4) substancialmente plana y paralela a la placa de cocción (2), una resistencia de caldeo (5) montada sobre la superficie de la base aislante (4) y extendida sobre ella según una determinada configuración bajo la zona de placa (2a) calentada, un aro aislante (6) periférico en contacto con la placa de cocción (2), y una cubierta exterior o bandeja metálica (3) formando una pared externa (3,6) periférica del calefactor, y una cavidad (13) de aire bajo la zona de placa (2a) calentada alojando la resistencia de caldeo (5), un interruptor o sensor térmico (7) del tipo bimetal incorporado en el calefactor (1), y un conector eléctrico (8) de la potencia fijado en dicha pared externa (3,6), en donde el calefactor radiante (1) está adosado a la placa de cocción (2) y calienta una zona de placa (2a), y dicha cavidad de aire está delimitada lateralmente por dicha pared periférica (3,6), en donde el sensor bimetal (7) recibe un calentamiento en concordancia con la evolución de la temperatura (ZT) de la zona de placa (2a) calentada, conmutando un contacto eléctrico (9) asociado al sensor para la señalización visual de la existencia de una temperatura residual (TU) de dicha zona de placa (2a) calentada, caracterizado en que el interruptor (7) bimetal teniendo un cuerpo compacto hecho de material aislante y resistente a la temperatura (7a), y un elemento sensible (7c) bimetal alojado en el interior del cuerpo compacto (7), está fijado dentro de dicha cavidad de aire (13) y apoyado sobre una superficie (4a) de la base aislante, quedando dicho elemento bimetal (7c) expuesto a la transmisión de calor desde al menos una parte de la resistencia de caldeo (5), para la detección de una temperatura correlacionada (ST) con la temperatura real (ZT) de la zona de placa (2a).
2. El calefactor radiante eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado en que dicho elemento sensible del interruptor térmico (7) es un disco bimetal (7c) que recibe el calor de la resistencia de caldeo (5) a través de una base (7b) hecha de material conductor térmico (7b), la cual es posicionada enfrentada a dicha parte de la resistencia de caldeo (5) orientada a ella recibiendo su radiación, y separada de ella un espacio (A), el cual es determinado por un punto de temperatura de reglaje para el accionamiento de dicho contacto eléctrico, en las dos direcciones de calentamiento y enfriamiento de la zona de la placa (2a).
3. El calefactor radiante eléctrico según la reivindicación 2, caracterizado en que estando dicho cuerpo de sensor (7a) posicionado apoyado sobre una superficie de la base aislante (4a), dicha base (7b) receptora del calor queda enfrentada a dicha parte de la resistencia de caldeo (5) separada de ella un espacio "A" determinado, y se extiende hasta una altura determinada (D) más allá de dicha parte de la resistencia de caldeo (5), para facilitar la recepción de la radiación en la base de material conductor térmico (7b).
4. El calefactor radiante eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado en que dicha resistencia de caldeo (5) estando hecha de cinta plana o de una espiral de hilo, el cuerpo compacto (7a) del sensor bimetal es posicionado apoyado enteramente sobre un receso (4a) de la base aislante, a una profundidad (C) relativa aun plano de montaje (10) de la resistencia, para la detección en el elemento sensible (7c) de dicha temperatura (ST) correlacionada.
5. El calefactor radiante eléctrico según la reivindicación 2, caracterizado en que dicha base de material conductor térmico (7b) queda enfrentada a dicha parte de la resistencia de caldeo (5) separada de ella un espacio "A" determinado, y tiene un borde escuadrado (7b') extendido por encima de dicha parte de la resistencia de caldeo (5) a una altura determinada (D) de la base aislante, para facilitar la recepción de la radiación en la base de material conductor térmico (7b).
6. El calefactor radiante eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado en que dicho elemento sensible (7c) del interruptor térmico está conformado como una pletina bimetal, recibiendo la radiación a través de una abertura en un extremo del cuerpo (7a) e donde se aloja dicha pletina bimetal, y el sensor bimetal (7) es posicionado apoyado sobre una superficie de la base aislante (4a), con el cuerpo (7a) y su elemento sensible (7c) orientado hacia dicha parte de resistencia de caldeo (5).
7. El calefactor radiante eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado en que estando dicho cuerpo del sensor térmico apoyado sobre una superficie (4a) de la base aislante, y distanciado de la placa de cocción un espacio (B) de aislamiento eléctrico, los terminales del contacto eléctrico (9) son extendidos hacia dicha pared periférica (3,6) y empalmados rígidamente al conector eléctrico (8) periférico del calefactor (1), ejerciendo una fuerza (F) elástica que presiona el cuerpo del sensor (7a) fijándolo contra dicha superficie (4a) de la base aislante.
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