ES2237090T3 - Controles termicamente sensibles. - Google Patents

Abstract

Un control térmicamente sensible (6; 200; 300; 400) para un calefactor eléctrico de película gruesa (4) que comprende un actuador bimetálico (658, 216, 316, 416) dispuesto para hacer un buen contacto térmico con el calefactor, y un contacto eléctrico móvil (78) para acoplarse con un contacto (34) dispuesto en el calefactor, siendo dicho contacto móvil (78) acoplable funcionalmente al actuador bimetálico (68) de tal manera que al usarlo con el funcionamiento del actuador (68) se desacopla del contacto del calefactor para interrumpir el suministro eléctrico a dicho calefactor; de modo que dicho actuador bimetálico (68) y el citado contacto móvil (78) están montados en medios comunes de resorte de lámina (64, 212, 320) que actúan de manera elástica para forzar el actuador (68) a entrar en contacto térmico con el calefactor (4) y el contacto móvil (78) en contacto eléctrico con el mismo.

Description

Controles térmicamente sensibles.

El presente invento hace referencia a controles térmicamente sensibles para calentadores eléctricos, y más particularmente para los calentadores eléctricos de película gruesa utilizados en vasijas para calentar líquido.

Los calentadores eléctricos denominados de película gruesa comprenden una pista de resistencia eléctrica calefactora depositada, por ejemplo impresa, sobre un substrato eléctricamente aislante provisto normalmente como una placa cerámica o un soporte metálico aislado. En las vasijas para calentar líquidos, la placa de soporte metálico puede estar formada por la base de la propia vasija, o por una placa montada en una abertura existente en la base de la vasija. Por ejemplo, en las patentes WO-96/18331 y WO-96/17497 se presentan ejemplos de tales calentadores.

Típicamente la pista calefactora tiene un recorrido tortuoso que termina en un par de terminales a través de los cuales se suministra corriente a la pista. El suministro de corriente a la pista se controla normalmente por medio de un control térmicamente sensible que sirve para abrir un juego de contactos en el control para desconectar el suministro de corriente en el caso, por ejemplo, de que el calentador se sobrecaliente. Los conductores de corriente pueden estar soldados a los terminales y conectados al control, o tal como aparece en la patente GB-A-2.283.156 el control térmicamente sensible puede estar provisto de contactos de resorte que realizan la conexión eléctrica con los terminales cuando hay el control montado al calefactor.

Una reciente propuesta del solicitante, en la patente GG-2.322.274, consiste en el uso del contacto dispuesto en el calefactor como uno del par de contactos interruptores, mientras el otro contacto se encuentra en un control o unidad de control montada contra el calefactor. Caso de que el calefactor se sobrecaliente, un actuador bimetálico dispuesto con buen contacto térmico con el calefactor funciona para levantar el contacto de control del contacto del calefactor a fin de interrumpir el suministro de energía al calentador, evitando así el grave sobrecalentamiento del calentador y posibles daños a la vasija para calentar líquidos.

En propuestas anteriores, el contacto montado y el actuador bimetálico de control van montados por separado en el control. No obstante, esto no es eficaz en términos de tolerancias de montaje y costes. El presente invento pretende superar estos inconvenientes, y, por consiguientes, desde un primer aspecto el invento proporciona un control térmicamente sensible para un calefactor eléctrico de película gruesa que comprende un actuador bimetálico dispuesto para hacer un buen contacto térmico con el calefactor, y un contacto eléctrico móvil para acoplarse con un contacto dispuesto en el calefactor, siendo dicho contacto móvil acoplable funcionalmente al actuador bimetálico de manera que al usarlo, con el funcionamiento del actuador, se desacopla del contacto del calefactor para interrumpir el suministro eléctrico a dicho calefactor, estando dicho actuador bimetálico y el citado contacto móvil montados en medios comunes de resorte de lámina que actúan de manera elástica para forzar el actuador a entrar en contacto térmico con el calefactor y el contacto móvil en contacto eléctrico con el mismo.

Así pues, de acuerdo con este aspecto del invento, se evita la necesidad de montajes separados para el contacto móvil y el actuador, y se emplea un resorte de lámina tanto para el montaje del actuador como de los contactos y para forzarlos elásticamente en contacto térmico y eléctrico con el calefactor. Los medios de resorte de lámina ejercen así una doble función, evitando duplicar las piezas. Además, el contacto y el actuador pueden montarse previamente antes de montarlos en la unidad de control, por ejemplo, reduciendo con ello el tiempo y los costes de montaje. Esto permite el posicionamiento exacto de los respectivos componentes entre sí. Asimismo, el resorte de lámina tendrá una capacidad térmica relativamente baja, lo cual reduce la cantidad de calor sacada del actuador a fin de aumentar así su respuesta térmica.

El invento también abarca uno de tales montajes previos, de manera que en un segundo aspecto, el invento proporciona un montaje para usar en un control térmicamente sensible para un calefactor eléctrico de película gruesa, comprendiendo el montaje un actuador bimetálico y un contacto eléctrico móvil, estando dicho actuador bimetálico y el citado contacto montados en medios comunes de resorte de lámina que al funcionar actúan para forzar elásticamente el actuador en contacto térmico con el calefactor y el contacto móvil en contacto eléctrico con el mismo.

Los medios de resorte de lámina pueden comprender, en una simple forma de realización, un resorte de lámina de una sola pata, con el actuador y el contacto montados en diferentes posiciones de montaje en dicho resorte de lámina. Sin embargo, en la forma de realización preferida, los medios de resorte de lámina pueden comprenden un resorte de lámina que posea por lo menos dos patas conectadas en las cuales se monten respectivamente el actuador y el contacto. Esto es preferible a fin de que la fuerza de empuje de los respectivos componentes pueda adaptarse para cumplir las condiciones requeridas al elegir la fuerza de resorte apropiada en cada pata.

Preferiblemente, el actuador es un actuador bimetálico, preferentemente un actuador de acción brusca, y más preferentemente uno del tipo descrito en la patente GB-1.542.252.

La patente GB-A-21.949.217 describe asimismo un control térmicamente sensible para un calefactor eléctrico, en que el calefactor se desconecta en respuesta al funcionamiento de un actuador bimetálico de acción brusca.

En el caso de un tal actuador, normalmente el actuador puede forzarse contra el calefactor con una fuerza elástica de 25 g, aun cuando pueden usarse fuerzas más bajas. Una fuerza de empuje de 25 g asegurará un buen contacto térmico entre el actuador y el calefactor, al tiempo que permitirá la deformación térmica del calefactor, pero no es tan grande como para cambiar las características operativas del actuador. Preferiblemente, el actuador va montado con su lengüeta sobre la pata del resorte de lámina, a fin de acoplarse con el calefactor alrededor de su periferia, lo cual proporciona una gran área de contacto térmico a la vez que se evitará la necesidad de un compuesto de reducción del calor, que resulta caro.

La fuerza de contacto será suficiente para garantizar un buen contacto eléctrico entre el contacto móvil y el contacto del calefactor, pero no tan grande como para que no pueda ser superada por el actuador. Para un contacto de plata pura, sirve una fuerza de contacto de 10 g para los fines de contacto eléctrico, y es fácilmente superada por la fuerza de trabajo del actuador, que normalmente es del orden de 250 g. Para contactos de aleación de plata, será necesaria una fuerza de resorte más elevada para conseguir un contacto eléctrico satisfactorio.

En la forma de realización preferida, el miembro del resorte de lámina tiene generalmente forma de U, con el contacto y el actuador montados en las correspondientes patas laterales de la U. La pata de montaje del miembro de contacto está dispuesta preferiblemente de manera que solapa una porción móvil del actuador, de modo que cuando se mueve dicho actuador mueve la pata de montaje del contacto para mover el contacto. La pata que lleva el contacto puede tener un apéndice doblado hacia arriba para acoplarse al actuador, minimizando así el movimiento del actuador necesario para levantar el contacto, y obviando la necesidad de una varilla de empuje separada o similar para transmitir el movimiento del actuador al contacto móvil, reduciendo con ello el material y los costes de montaje.

El miembro de resorte de lámina, y más particularmente la pata base del miembro de resorte en forma de U, puede estar formado con medios aptos para montarlo en una caja de control. Por ejemplo, puede estar provisto de un arco elástico que se aloje en una ranura complementaria existente en una caja de control.

Preferiblemente, el medio de resorte de lámina también dispone de un terminal, por ejemplo un terminal de pala para permitir su fácil conexión a un suministro de corriente externo, por ejemplo un conector provisto en el extremo de un hilo de un cable de corriente.

Tal como se ha dicho antes, el miembro de resorte de lámina puede estar montado en una caja de control que a su vez va montada al calentador o vasija para calentar líquidos. No obstante, en otras formas de realización, puede estar montado directamente, por ejemplo por adhesión, al mismo calefactor, o con remaches a una pieza terminal separada.

El invento también abarca un calefactor de película gruesa en combinación con un control o montaje de acuerdo con el invento.

El control del invento puede emplearse de manera más ventajosa como protector de sobrecalentamiento para un calefactor de película gruesa, que funciona al sobrecalentarse el calefactor, por ejemplo en el caso de que la vasija para calentar líquido hierva en seco o esté conmutada en seco. Sin embargo, también puede servir como control de ebullición, en cuyo caso el actuador está colocado en una parte del calefactor que aumentará localmente de temperatura cuando hierva el líquido de la vasija, es decir en disposiciones como las descritas en las patentes GB-2.283.155 o WO-97/04694.

El control descrito puede emplearse en vasijas que solo calienten líquido hasta la ebullición o en vasijas controladas termostáticamente. Si, por ejemplo, la vasija únicamente se necesita para hervir agua, puede disponerse un protector de sobrecalentamiento de acuerdo con el invento en un polo del suministro al calefactor y el otro polo del suministro puede conectarse directamente al otro terminal del calefactor. Esto puede realizarse de la manera más fácil a través de un contacto montado en un resorte de lámina que se fuerza para entrar en contacto con un terminal de la pista calefactora. Sin embargo, si se precisa una vasija controlada termostáticamente, puede incorporar un control termostático en el otro polo del suministro.

Así pues, una forma de realización preferida del invento puede incorporar un control termostático que comprende un actuador bimetálico de acción deslizante portador de corriente que lleve un contacto eléctrico que al funcionar establezca contacto con un contacto dispuesto en el calefactor, estando la disposición de tal como que, al ser utilizada cuando se calienta líquido en la vasija, el actuador se calienta y deflecta de tal manera que, a la temperatura o aproximadamente a la temperatura deseada, se desvía de tal modo que levanta el contacto montado en el actuador del contacto del calefactor para interrumpir el suministro de corriente al calefactor.

Con tal disposición, el actuador inicialmente forzará el contacto para que establezca conexión con el contacto del calefactor y, al calentarse, gracias a una combinación del flujo de corriente a través del propio actuador y el calor recibido del calefactor, se moverá para reducir inicialmente la presión de contacto y, eventualmente, a la temperatura o aproximadamente a la temperatura deseada para el líquido, abrirá los contactos, interrumpiendo así el suministro de corriente al calefactor. Al enfriarse el líquido en la vasija, lo mismo hará el actuador bimetálico, y eventualmente se desviará volviendo a su configuración inicial a fin de cerrar de nuevo los contactos y volver a conectar el suministro eléctrico al calefactor, permitiendo así el recalentado del líquido existente en la vasija. Este ciclo continuará para mantener al líquido a una determinada temperatura deseada.

Preferiblemente existen medios para variar la temperatura de funcionamiento del control. Esto se consigue, en la forma de realización preferida, proporcionando medios para variar la fuerza de empuje del actuador hacia el calefactor, y por tanto la temperatura en que la deflexión del actuador será suficiente para abrir los contactos. Dichos medios de empuje comprenden preferiblemente un resorte que actúa sobre el actuador bimetálico y medios para variar la fuerza ejercida por el resorte sobre el actuador. Más preferiblemente, los medios elásticos comprenden un resorte de lámina y los medios para variar la fuerza del resorte comprenden preferiblemente una leva, más preferiblemente una leva giratoria, que actúa para deflectar el muelle a partir de una posición inicial.

El control termostático también puede actuar como un interruptor de encendido y apagado de la vasija de modo que en una posición de la leva de control, el contacto montado en el actuador queda separado del correspondiente contacto en el calefactor. El movimiento de la leva a partir de dicha posición mueve entonces el actuador bimetálico de manera que cierra los contactos, mientras que la fuerza elástica aplicada al actuador a través del resorte de lámina determina entonces la temperatura de abertura.

Como en el control antes tratado, preferentemente el actuador bimetálico está provisto con medios para montarlo en una caja de control y también con medios terminales que permitan una fácil conexión a un alambre de un cable de corriente.

Preferiblemente, los diversos componentes de control descritos antes están todos montados en una caja de control a modo de bandeja que luego puede ser montada al fondo de la vasija para calentar líquido, a fin de establecer al mismo tiempo una conexión eléctrica y térmica con el calefactor.

Se observará que el invento también abarca un calefactor de película gruesa en combinación con un control del invento y también un aparato para calentar líquido, por ejemplo una vasija o un recipiente calentador de líquidos que comprenda dicha combinación.

Tal como se ha dicho antes, la disposición montada en el resorte de acuerdo con el invento puede utilizarse como un interruptor de protección en seco, como un control de ebullición, y/o conjuntamente con un control termostático.

Naturalmente sería posible utilizar la disposición de actuador y contacto montada en el resorte como un simple control termostático, eligiendo una temperatura adecuada de funcionamiento para el actuador. Con tal disposición, cuando el actuador se calienta o enfría funciona alternativamente para alzar o bajar el contacto del calefactor, estableciendo ciclos de alimentación de la corriente al calefactor.

Así pues, puede preverse una disposición que, en la forma de realización termostáticamente variable antes descrita, se sustituya el termostato variable por un actuador montado en resorte, tal como se ha descrito con anterioridad.

Allí donde no se requiera un control termostático, aún puede ser conveniente proporcionar un doble nivel de protección al sobrecalentamiento del calefactor. Esto puede conseguirse fácilmente utilizando dos grupos actuadores montados en resorte, de acuerdo con el invento, ajustados para funcionar a una temperatura apropiada.

Preferiblemente, los actuadores se ajustan para funcionar generalmente a la misma temperatura, dentro de las tolerancias normales de fabricación, es decir dentro de 25 a 30º de uno a otro.

Preferiblemente, los grupos van dispuestos en los polos respectivos de suministro al calefactor.

El grupo o grupos de actuador/contacto pueden estar adaptados y dispuestos de manera que se reajusten automáticamente cuando la temperatura del actuador descienda por debajo de un valor predeterminado, reciclando continuamente el suministro de corriente al calefactor. Sin embargo, los grupos también pueden estar adaptados de manera que precisen el reajuste manual después del funcionamiento. A tal objeto, el funcionamiento del actuador puede activar una palanca provista de resorte que mantenga el contacto montado en el resorte separado del contacto del calefactor hasta que sea reajustado manualmente por parte del usuario. Por ejemplo, el resorte que monta el contacto, o un miembro acoplado al mismo, puede actuar sobre la palanca de disparo a fin de activarlo. Sin embargo, alternativamente, el actuador puede actuar primero para mover la palanca de disparo y luego ser el movimiento de la palanca la que mueva el contacto.

En las antes descritas disposiciones de doble grupo actuador/contacto, los actuadores pueden estar dispuestos de manera que el funcionamiento de uno u otro de los actuadores accione la palanca de disparo, asegurando así que ambos contactos son levantados del calefactor.

La palanca de disparo puede estar acoplada a un botón de accionamiento o similar para que sea activado por el usuario, y puede servir como un interruptor de encendido y apagado para el calefactor.

La palanca de disparo puede estar asociada a un actuador sensible al vapor que, al hervir el líquido en la vasija, active la palanca de disparo y abra el contacto o los contactos. Se describe un ejemplo de la asociación de actuador sensible al vapor con una palanca de disparo en la patente WO-95/34187.

Es habitual disponer en los aparatos eléctricos para calentar líquidos una luz de neón u otro medio para indicar la presencia de corriente a fin de mostrar que el calefactor de la vasija recibe energía. En la forma de realización anterior donde la conmutación se produce directamente en la pista, es difícil un suministro de corriente al indicador para saber si el calefactor recibe energía. Sin embargo, esto puede solucionarse realizando las conexiones de la luz de neón al calefactor de manera que cuando el suministro de corriente al calefactor se desconecte, no se ilumine la luz de neón u otro indicador.

Esto puede realizarse haciendo conexiones de alambre a las regiones de contacto apropiadas del calefactor, pero, en una forma de realización preferida, existen contactos elásticos del indicador en la unidad de control que establecen contacto eléctrico con una parte apropiada del calefactor cuando se monta el control al mismo.

Preferiblemente, los contactos dispuestos en el control comprenden resorte de lámina.

Más convenientemente, el contacto del indicador al calefactor dispone sustancialmente del mismo potencial que el contacto del interruptor principal. Por tanto, el contacto del indicador del calefactor puede estar conectado eléctricamente al contacto del interruptor del calefactor por medio de un material de baja resistencia, tal como plata. Más fácilmente, puede existir una disposición de doble contacto a cada extremo de la pista del calefactor, de manera que el indicador, al funcionar, está conectado en paralelo con la pista del calefactor.

Un control del invento puede integrarse con un conector eléctrico para el calefactor, preferiblemente un conector eléctrico sin cable y, más preferiblemente, uno que se acople con un conector de unidad de base en cualquier orientación angular relativa. Se describe un conector de este tipo en la patente WO-95/08204.

Preferiblemente, el control comprende un cuerpo moldeado en el que van montados los componentes de control. En la forma de realización preferida hay uno o más de los resortes de lámina que llevan el contacto unido directamente a un correspondiente terminal del conector.

Ahora se describirán algunas formas de realización preferidas del invento, únicamente a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 es una vista esquemática, en sección, mostrando una unidad de control de acuerdo con el invento montada a un calefactor de película gruesa en el fondo de una vasija para calentar líquidos;

La figura 2 es una vista en planta del calefactor de película gruesa representado en la figura 1;

La figura 3 es una vista en planta de la unidad de control representada en la figura 1, mirando hacia la cara de la unidad de control que al funcionar se acoplará al calefactor;

La figura 4 es una vista en planta de la unidad de control de la figura 2 y del calefactor de la figura 3 montados entre sí, pero con detalles del control visibles para ayudar a comprender cómo las partes operativas del calefactor y del control están dispuestas unas con respecto a otras;

La figura 5 es una vista en planta de un submontaje de la unidad de control de la figura 2;

La figura 6 es una vista lateral del submontaje de la figura 5;

La figura 7 es una vista en alzado de otros componentes de la unidad de control;

La figura 8 es una primera vista en perspectiva de una segunda forma de realización del invento;

La figura 9 es una segunda vista en perspectiva de la forma de realización de la figura 8;

La figura 10 es una sección a lo largo de la línea I-I de la figura 8;

La figura 11 es una vista en planta superior de otra forma de realización del invento;

La figura 12 es una vista en planta inferior de la figura 11;

La figura 13 es una vista en perspectiva de la forma de realización de la figura 11;

La figura 14 es una vista en perspectivo de todavía otra forma de realización del invento; y

La figura 15 es un detalle de una modificación de la forma de realización de la figura 14.

Con referencia a la figura 1, una vasija para calentar agua 2 está provista de un calefactor plano de película gruesa 4 y tiene una unidad de control térmicamente sensible.

La vasija 2, por ejemplo un jarro de agua caliente, comprende un cuerpo de plástico 8 que tiene una abertura 10 formada en la parte base 12 del mismo. La parte base 12 está formada con un faldón 14, tres protuberancias de montaje roscadas interiormente 16, una brida de cierre radial 18 y una brida de cierre colgante 20.

El calefactor plano de película gruesa 4, que se ha representado con más detalle en la figura 2, comprende una placa metálica 22 que tiene una porción central plana 24 sobre la cual hay una capa aislante 26 y una pista calefactora de resistencia de película gruesa 28, de manera ya conocida. También existe un vitrificado protector (no representado) sobre la pista calefactora, de una manera ya conocida. La pista calefactora 28 está formada por una serie de secciones paralelas cuyos extremos están interconectados mediante puentes 30 de plata u otro material de baja resistencia. Los extremos respectivos de la pista disponen de contactos eléctricos 32, 34 que, por ejemplo, pueden ser contactos unidos a las áreas terminales de la pista 28. La placa 22 está provista de un reborde de refuerzo 36, formado con las correspondientes bridas periféricas 38, 40 (figura 1). La brida que se extiende radialmente está provista de festones semicirculares 42 para acoplarse sobre las protuberancias de montaje de la vasija 16 y con ranuras 44 para ser montada con formaciones complementarias en la unidad de control 6.

La pista 28 está provista de una región 46 formada por una serie de secciones de pista corta 48. Tal como puede verse en la figura 4, dicha región está destinada a recibir el actuador 48 de un protector de sobrecalentamiento 62, y está configurada para minimizar la caída de potencia en la pista a través del área del actuador 68, para desalentar así que se forme cortocircuito de la pista 28 al actuador 68 a través del vitrificado protector del calefactor.

El calefactor 4 está fijado en la abertura 10 a través de la unidad de control 6. En particular, la unidad de control 6 comprende una caja de plástico moldeado a modo de bandeja 50, la cual tiene tres orificios dispuestos periféricamente 52 para recibir las protuberancias de montaje de la vasija 16 y los tornillos de montaje 54. La pared inferior 56 de cada orificio 52 está alisada para acoplarse a la cara inferior de la brida del calefactor que se extiende radialmente 40 y para comprimir una junta 56 entre las bridas 38, 40 de la placa calefactora y aquellas 18, 20 del cuerpo de la vasija 12, una vez apretados los tornillos 54.

Haciendo ahora referencia, con mayor detalle, a las figuras 3 a 7, la unidad de control 6 comprende un protector de sobrecalentamiento 60 y un control termostático 62 cuya construcción y funcionamiento se describirán a continuación.

El protector de sobrecalentamiento 60 comprende un resorte de lámina 64, generalmente en forma de U. Una pata 66 del resorte de lámina 64 tiene montado un actuador bimetálico de acción rápida 68, del tipo descrito en la patente GB-1.542.252. La construcción y funcionamiento de tales actuadores es extremadamente bien conocida en el sector y no es preciso que sea aquí descrita. En particular, la lengüeta 70 del actuador 68 se aloja dentro de una ranura elevada 72 formada en la pata 66. Tal como puede verse en las figuras 1 y 6, la pata 66 no es plana, sino que está doblada hacia abajo en dirección a su extremo libre 74 a fin de facilitar el adecuado acoplamiento del actuador 68 con el calefactor 4, acoplándose la periferia del actuador 68 al calefactor.

La otra pata 76 del miembro elástico de lámina 64 lleva un contacto de plata 78 en su extremo libre 80. Al trabajar, este contacto 78 establece conexión eléctrica con al contacto de la pista 32. El extremo libre 80 de la pata 76 se extiende interiormente hacia la otra pata 66 de manera que el contacto 78 está generalmente alineado al eje 82 de la pata 66. Hay un apéndice 84 doblado hacia arriba fuera de la pata 76 para la colocación próxima en la zona inferior de una parte periférica móvil 86 del actuador 68.

La pata transversal 90 del miembro elástico de lámina 64 está formada con una profunda doblez 92 para colocar dentro de un bloque de montaje 94 existente en la caja de control 50. El extremo del miembro transversal 90 está formado como un terminal de pala 96 para la conexión a un terminal parejo 98 existente en un cable 100 del conductor de corriente 102, debidamente fijado mediante bridas 104. Las bridas 104 están formadas, por lo menos parcialmente, en una tapa moldeada 106 que va atornillada sobre el fondo del molde 106 a través de orificios avellanados 108.

Se verá en las figuras 1 a 3 que, al funcionar, el actuador 68 será empujado contra la región 46 de la pista del calefactor 28 por medio de la pata 66 del miembro elástico de lámina 64. La fuerza de empuje es normalmente del orden de 25 g, lo cual es suficiente para garantizar y mantener un buen contacto térmico con el calefactor 4, incluso con deformación térmica del calefactor 4. El contacto 78 también es empujado contra el contacto del calefactor 34 por la pata elástica 76, normalmente con una fuerza elástica de unos 10 g.

En el caso de que el calentador se sobrecaliente, es decir caso de que la vasija hierva en seco o haya sido conectada sin contener agua, funcionará el actuador 68, normalmente a una temperatura de 135 a 150ºC. Al hacerlo invierte su curvatura, haciendo que la porción periférica 86 se mueva para entrar en contacto con el apéndice 84 de la pata que monta el contacto 76, lo cual hace desviar la pata 76 hacia abajo y abre el par de contactos 32, 78, interrumpiendo así el suministro de energía al calefactor. Una vez el calefactor se ha enfriado bastante, el actuador 68 se restablecerá, permitiendo así que los contactos 32, 78 se cierren, de manera que nuevamente suministran energía al calentador 4. Este ciclo de funcionamiento se prolongará hasta que la vasija sea desconectada o se añada agua a la misma.

Volviendo ahora al control termostático 62, este comprende un actuador bimetálico de acción de disparo 110, generalmente plano, montado por un extremo 112 a un bloque de montaje 114 dispuesto en la caja de control 50. Dicho extremo 112 del actuador también está formado con un conector de pala 116 para establecer contacto con un conector 118 dispuesto en el extremo del otro cable 120 del conductor de corriente 102. El extremo libre 122 del actuador 110 monta un miembro de contacto 124 que al funcionar establece conexión eléctrica con el contacto de la pista 34.

El actuador 110, en uso, es forzado hacia al calefactor 4 por medio de un resorte de lámina doblado 126 que va montado por un extremo 128 en un bloque de montaje 130 dispuesto en la caja de control 50. El extremo libre 132 del resorte de lámina 126 hace tope con la parte inferior del actuador 110. El resorte de lámina 126 flexiona en mayor o menor acoplamiento con el actuador 110 por medio de una leva giratoria 134 montada en el extremo de un eje de control 136 montado en cojinetes 138 existentes en la caja de control 50, y que se acopla con la porción doblada 160 del resorte de lámina 126. El eje 136 pasa a través de una ranura formada en la pared externa 142 de la caja de control para recibir un botón de control (no representado).

En la condición representada en la figura 7, la leva 134 se halla en una posición "off" (desconectada), con el resorte de lámina 126 sin apretar sustancialmente sobre el actuador 110. En esta posición, los contactos 124, 34 están abiertos, y el calefactor no recibe corriente. Sin embargo, si se hace girar la leva 134 en dirección contraria a las agujas del reloj (en el sentido de la figura 7), la superficie de leva 144 hará flexar el resorte 126 y lo forzará elásticamente en contacto con el actuador 110. El movimiento de la primera fase de la leva 134 hará que el contacto del actuador 124 toque el contacto del calefactor 34, permitiendo la alimentación de energía al calefactor. Al hacer girar más la leva 134, el resorte de lámina 126 fuerza el actuador 110 más hacia al calefactor 4. Cuando se calienta el líquido en la vasija, el calor será transferido al actuador 110, que al calentarse probará de separarse del calefactor 4 para abrir los contactos 34, 124. No obstante, para hacerlo el actuador 110 debe superar la fuerza elástica, y cuanto más alta sea la fuerza del resorte mayor deberá ser la temperatura del actuador para superar la fuerza elástica. Una vez alcanzada la temperatura requerida, los contactos 34, 124 se abrirán y quedará interrumpido el suministro eléctrico al calefactor. Al enfriarse el líquido de la vasija, también lo hará el actuador 110 y, eventualmente se desviará retrocediendo lo suficiente para cerrar de nuevo los contactos 34, 124, con lo cual restablecerá el suministro eléctrico. En pruebas realizadas con un calefactor de 750 W a 110 V, se ha descubierto que una vez el líquido de la vasija se halla a la temperatura, el control normalmente actuará en unos 0,5 segundos para abrirse y 10 segundos para cerrarse, siendo debida la rápida desconexión al efecto térmico de la corriente (7A) que pasa a través del actuador, en vez del aumento de la temperatura del líquido en la vasija.

Los ajustes del control para obtener una temperatura deseada para el líquido pueden determinarse empíricamente, pero se verá que las temperaturas hasta la ebullición, y manteniendo la ebullición, pueden conseguirse con el control termostático descrito.

Se observará que el control de protección al sobrecalentamiento 60 y el control termostático 62 antes descritos pueden emplearse de manera independiente. No obstante, si se combinan de la manera descrita proporcionan una estructura versátil pero de simple control.

Con referencia a las figuras 8 a 10, en ellas se describe otra forma de realización del invento, de nuevo para usar con un calefactor plano de película gruesa, similar al representado en la forma de realización precedente.

La unidad de control 200 representada en las figuras 8 a 10 es un protector de sobrecalentamiento de doble polo, comprendiendo un primer y un segundo protectores de sobrecalentamiento 202, 204 montados en una caja de plástico moldeada tipo bandeja 206. Los protectores van dispuestos en los correspondientes polos del suministro eléctrico al calefactor. La caja 206 se moldea con orificios de montaje 208 para recibir tornillos, pasadores o similares (no representados) para montar la unidad de control 200 al calefactor o a un soporte para el calefactor.

Cada protector de sobrecalentamiento 202, 204 tiene sustancialmente la misma construcción que el protector 60 de la primera forma de realización antes descrita. Así, cada protector comprende un resorte de lámina generalmente en forma de U 212, una de cuyas patas 214 monta un actuador bimetálico de acción brusca 216 del tipo descrito en la patente GB-1.542.252. Cada actuador 216 tiene la misma temperatura nominal de funcionamiento, generalmente de 135 a 150ºC. Como en la forma de realización precedente, la pata 214 no es plana, sino que está doblada por su extremo libre de modo que facilita el adecuado acoplamiento del actuador 216 con el calefactor, para garantizar un buen contacto térmico entre el actuador y el calefactor.

La otra pata 218 de cada miembro elástico de lámina 212 monta un contacto de plata 220 que, el funcionar, establece conexión eléctrica con un respectivo contacto de la pista 221. Hay un apéndice 222 doblado hacia arriba desde la pata 218 para quedar colocado cerca de debajo de una parte periférica móvil del actuador 220.

La pata transversal 224 de cada miembro elástico de lámina 212 está formada, tal como se ha representado, para colocar dentro de pinzas de montaje 226 existentes en el moldeado 206. El extremo de cada miembro transversal 224 está formado como un terminal de pala 228 para su conexión a un terminal parejo dispuesto en el cable de suministro de corriente (no representado).

La pata de montaje de contacto 218 de cada miembro elástico de lámina 212 está formada con una extensión 230 la cual se acopla, con tolerancia, en ranuras 232 formadas en un extremo de la palanca de disparo 234. Tal como puede verse más claramente en la figura 10, la palanca de disparo 234 va montada en el costado inferior del moldeado 206. En particular, la palanca de disparo 234 está provista de pilares verticales separados lateralmente 236 que tiene bordes de cuchilla salientes 236 los cuales se insertan en ranuras 240 existentes en partes salientes 242 del moldeado 206. El otro extremo de la palanca de disparo 234 dispone de una ranura 244 que recibe un extremo de un resorte en C 246. El otro extremo 250 del resorte en C 246 se aloja en una ranura 248 dispuesta en el moldeado 206.

El extremo 250 de la palanca de disparo 234 cuenta con un par de anillos de montaje 252 que reciben un botón (no representado) que al utilizarse se extiende a una posición en que puede ser manipulado por el usuario.

El anterior mecanismo de la palanca de disparo sirve para evitar el ritmo del ciclo de control durante el funcionamiento, y también como un mecanismo de conexión y desconexión, tal como se describirá ahora con más detalle al tratar del funcionamiento de la unidad de control.

En el uso, cada uno de los respectivos actuadores 216 será empujado contra el calefactor por la pata 214 del correspondiente miembro de lámina elástica 212 y los contactos 220 empujados contra el calefactor por las patas del resorte 218. Durante el funcionamiento normal del calefactor, los respectivos pares de contactos 220, 221 permanecen cerrados y se suministra corriente al calefactor. Caso de que el calefactor se sobrecaliente, uno u otro de los actuadores alcanzará su temperatura de funcionamiento, invirtiendo su curvatura con una acción brusca, y haciendo que la pata 218 se desvíe para levantar el contacto 220 del contacto 221, con lo cual se interrumpirá el suministro de energía al calefactor.

El movimiento de la pata 218 también hace que la extensión 230 del mismo tome la palanca de disparo 234 a través de una pared de la correspondiente ranura 232. Este movimiento mueve la palanca de disparo 234 sobre el centro con respecto a su montura del resorte en C, de manera que el resorte en C entonces actúa para mover la palanca de disparo 234 a una posición en que las otras paredes de las respectivas ranuras 232 cogen ambas extensiones 230 y mueven ambas patas respectivas 218 a una posición abierta en que ambos juegos de contactos son abiertos. La corriente no puede volver a suministrarse al calefactor hasta que se haya restablecido la palanca de disparo 234 por parte del usuario empujándola sobre el centro en sentido opuesto, lo que permite que los contactos vuelvan a cerrarse de nuevo.

Si durante el funcionamiento normal del calentador un usuario desea desconectarlo, él o ella puede mover el botón de funcionamiento desde su posición "on" (conectado) de manera que el costado de la ranura 232 tome las extensiones 230 de cada protector 202, 204, como antes, y levante los contactos 220 de los contactos del calefactor 221.

Por tanto, esta forma de realización proporciona un simple protector de doble polo que también puede servir como interruptor para conectar y desconectar el calentador. La montura independiente de los actuadores también permite que cada uno de ellos sea empujado individualmente para establecer contacto térmico óptimo con el calefactor.

Ahora se describirá otra forma de realización del invento haciendo referencia a las figuras 11 a 13. Dichas figuras muestran una unidad integrada de control térmicamente sensible y un conector eléctrico para usar con un calefactor de película gruesa en una vasija para calentar agua, tal como una marmita o jarro de agua caliente.

La unidad 300 comprende un moldeado conector 302 que lleva en su superficie superior 304 una placa de montaje 306 y dos grupos actuador/conector 308, 308'. El moldeado conector 302 aloja terminales eléctricos dispuestos en la misma configuración que los descritos en la anterior solicitud publicada por el solicitante WO-95/08024 que se emplean en su conector P72 disponible en el mercado. Tal como resultará familiar para aquellos entendidos en la materia, dichos terminales comprenden un terminal anular para masa 310, un terminal anular neutro 312 y una patilla de línea 314, todos dispuestos concéntricamente.

Cada grupo actuador/contacto 308, 308' está construido esencialmente con el mismo principio que los grupos descritos en las formas de realización anteriores, estando el actuador 316, 316' y el contacto 318, 318' montados en las respectivas patas de un miembro elástico de lámina 320, 320', generalmente en forma de U. El grupo actuador/contacto neutral 308' va montado a presión en una espiga 322' formada en el moldeado 302 y se halla conectado directamente al terminal neutro anular 312 del conector en virtud de apéndices receptores 324 que se extienden desde el extremo superior del terminal neutro anular 312.

El grupo lateral de línea 308 también está montado en la parte superior del moldeado conector a través de una espiga 322 y va conectado a un apéndice 328 destinado a recibir un conector de un interruptor de vapor separado (no representado). Otro apéndice 330, al cual está conectado al otro costado del interruptor de vapor, va conectado a la patilla de línea 314 por medio de un conductor, no representado.

La placa de montaje 306 está fijada al moldeado del conector 302 por medio de apéndices 332 que se extienden hacia arriba desde el terminal a masa 310 a través de la placa y que luego están doblados. La placa de montaje 306 tiene tres orificios de montaje 336 para acoplarse sobre pasadores de montaje dispuestos en el calefactor.

También se observará que el moldeado del conector 302 tiene dos extensiones en forma de aleta 340. Dichas aletas 340 están abiertas por encima y por debajo, sirviendo puramente para facilitar el manejo de la unidad de control y evitar daños accidentales a los grupos actuador/contacto 308, 308'.

Se observará que, al funcionar, cuando la unidad 300 está montada sobre los pasadores dispuestos en el calefactor, los actuadores 316, 316' serán forzados a conseguir un buen contacto térmico con una porción del calefactor, y los contactos 318, 318' se acoplarán con los respectivos contactos en la pista del calefactor. Por consiguiente, caso de que el calentador se sobrecaliente localmente, uno u otro de los actuadores 316, 316' funcionará, levantando así el contacto asociado 318, 318' del calefactor del modo antes descrito y desconectado por tanto el suministro de corriente al calefactor.

Ahora se describirá todavía otra forma de realización del invento, haciendo referencia a la figura 14. Esta forma de realización explica una adaptación de la unidad de las figuras 11 a 13 destinada para incorporar un actuador sensible al vapor. A tal extremo, la unidad 400 comprende un moldeado 402, generalmente similar al moldeado 302 de la forma de realización anterior, pero incluyendo una extensión 404 para montar una palanca de disparo 406, dispuesta giratoria y accionada por resorte, que está conectada a un botón de control (no representado).

El principio de funcionamiento de la palanca de disparo 406 es similar al de la disposición descrita en las figuras 8 a 10. Para ello tiene, en un extremo 410, dos brazos asociados con respectivos grupos de actuador/contacto 418, 418. Cada brazo 412, 414, tiene una porción 421 que se extiende sobre el resorte de lámina del montaje de contacto 420 y otro 422 que se extiende debajo del mismo. Igual como en la forma de realización de la figura 8, el actuador funcionará inicialmente para mover el resorte de contacto 420 que luego toma la porción del brazo 422 de la palanca de disparo 406, el cual mueve a su vez la palanca de disparo 406 sobre el centro, de modo que la porción de brazo 421 se acoplará con el resorte de lámina del montaje de contacto 420 para moverlo completamente aparte del calefactor existente debajo. El contacto del otro grupo 416 también será abierto por la palanca de disparo 406, funcionamiento que significa que justamente un actuador producirá una conmutación de doble polo.

La extensión moldeada 404 aloja un actuador bimetálico (no representado) que está expuesto al vapor producido en la vasija para calentar líquido, el cual está dirigido al actuador a través de una abertura de vapor 430 de un modo similar al descrito en la patente WO-95/34187. Cuando el actuador funcione hará que la palanca de disparo 406 se mueva sobre el centro y así haga que el resorte de lámina que lleva el contacto 420 de ambos grupos 416, 418 sea cogido por las porciones situadas encima 421 de los respectivos brazos 412, 414 y separe el contacto de la pista calefactora.

Cuando el brazo de disparo es reajustado por un usuario, entonces el resorte de lámina del montaje de contacto 420 estará en condiciones de volver a su posición original por su propia elasticidad.

Otra característica de la forma de realización de la figura 14 es que hay un par de resortes de lámina 450 que se extienden desde la unidad para acoplarse con lugares de contacto dispuestos en el calefactor. Dichos resortes de lámina están conectados, por el otro costado del control, mediante conectores apropiados, a un indicador de neón que indica cuando la pista recibe energía. Caso de que se interrumpa la corriente a la pista por el funcionamiento de los actuadores de vapor o sobrecalentamiento, no se suministrará corriente al calefactor, lo cual significa que el neón, cuya única fuente de energía procede del calefactor, se extinguirá.

En la modificación de la forma de realización de la figura 14, representada en la figura 15, cada costado el extremo de la palanca de disparo 450 tiene dos brazos 452, 454, estando ambos colocados debajo del actuador bimetálico 456. El brazo 452 tiene una nervadura 458 que está colocada debajo del actuador 456, mientras el otro brazo 454 se extiende sobre el resorte de lámina 460 que monta el contacto 462. En esta disposición, el actuador 456, después de la operación, actuará inicialmente sobre la nervadura 458 a fin de iniciar el giro de la palanca de disparo sobre el centro. Este movimiento producirá que el segundo brazo 454 tome el anillo de lámina 460 y mueva así el contacto 462 separándolo del contacto de la pista calefactora. Esta disposición tiene la ventaja de que aprovecha al máximo el movimiento y la fuerza generada por el actuador 446. Naturalmente, puede ser posible que el actuador 456 todavía impacte sobre el resorte 460, en función de la particular posición del resorte con respecto al actuador.

Se observará que el invento puede aplicarse a una amplia gama de productos tales como vasijas para calentar líquido, tales como marmitas y jarros, cafeteras, freidoras de inmersión en grasa y otras.

Asimismo, se observará que pueden realizarse varios cambios en las formas de realización antes descritas sin apartarse del ámbito del invento. Por ejemplo, aun cuando la segunda forma de realización ha sido descrita como protector de sobrecalentamiento de doble polo, puede elegirse uno de los actuadores para que tenga una tal temperatura de funcionamiento que actúe como un simple termostato, estableciendo el ciclo de suministro de corriente al calefactor. En tal caso, no existe ningún mecanismo de disparo asociado al actuador. Sin embargo, el otro actuador aún puede actuar como protector de sobrecalentamiento, eligiéndose para que funcione a una temperatura más alta, y, si se desea, puede existir aún un mecanismo de palanca de disparo asociado con el actuador. Sin embargo, dicha palanca de disparo puede estar dispuesta para abrir un juego de contactos asociados con el termostato que establece el ciclo, proporcionando así una interrupción de doble polo.

Claims (23)

1. Un control térmicamente sensible (6; 200; 300; 400) para un calefactor eléctrico de película gruesa (4) que comprende un actuador bimetálico (658, 216, 316, 416) dispuesto para hacer un buen contacto térmico con el calefactor, y un contacto eléctrico móvil (78) para acoplarse con un contacto (34) dispuesto en el calefactor, siendo dicho contacto móvil (78) acoplable funcionalmente al actuador bimetálico (68) de tal manera que al usarlo con el funcionamiento del actuador (68) se desacopla del contacto del calefactor para interrumpir el suministro eléctrico a dicho calefactor; de modo que dicho actuador bimetálico (68) y el citado contacto móvil (78) están montados en medios comunes de resorte de lámina (64, 212, 320) que actúan de manera elástica para forzar el actuador (68) a entrar en contacto térmico con el calefactor (4) y el contacto móvil (78) en contacto eléctrico con el mismo.

2. Un control de acuerdo con la reivindicación 1, en que dichos medios de resorte de lámina (64) comprenden un resorte de lámina que tiene por lo menos dos patas conectadas (66, 76) las cuales montan respectivamente el actuador (68) y el contacto (78).

3. Un control de acuerdo con la reivindicación 2, en que dicho medio de resorte de lámina (64) tiene generalmente forma de U, con el contacto (78) y el actuador (68) montados en las respectivas patas laterales (66, 67) de la U.

4. Un control de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, en que la pata (66) que monta el miembro de contacto (78) va dispuesta de manera que solape una porción móvil del actuador (68).

5. Un control de acuerdo con la reivindicación 4, en que la pata que lleva el contacto (76) comprende un apéndice doblado hacia arriba (84) para acoplarse con el actuador (68).

6. Un control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en que el actuador (68) es un actuador de acción brusca.

7. Un control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en que el actuador (68) está dispuesto para actuar directamente sobre la parte (76) de los medios de resorte de lámina en que va montado el contacto (78).

8. Un control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en que dicho miembro de resorte de lámina está provisto de un terminal (96) para la conexión a un suministro de corriente exterior.

9. Un control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en que el miembro de resorte de lámina va montado en una caja de control (50) para montar a la vasija (2) o al calefactor (4).

10. Un control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en que dicho actuador (216; 416) produce el movimiento de una palanca de disparo cargada por resorte (234; 406) que sirve para mantener el contacto (220; 422) abierto hasta su reajuste.

11. Un control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en que dicho control constituye unos medios protectores de sobrecalentamiento (60) para el calefactor, que actúan caso de que el calefactor se sobrecaliente.

12. Un control de acuerdo con la reivindicación 11, comprendiendo un par de actuadores (216; 316; 416) montados en los correspondiente medios de resorte (212; 320).

13. Un control de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, comprendiendo además medios de control termostático (62) para calentar líquido en la vasija a una temperatura deseada.

14. Un control de acuerdo con la reivindicación 13, en que dicho control termostático comprende un actuador bimetálico de acción deslizante (110) que monta un contacto eléctrico (124) que al funcionar establece contacto con un contacto (34) dispuesto en el calefactor (4), de manera que al utilizarse cuando el líquido en la vasija alcanza una temperatura predeterminada, el actuador se desvía hasta el punto de levantar el contacto del actuador (124) del contacto del calefactor (34).

15. Un control de acuerdo con la reivindicación 14, comprendiendo además medios para variar la temperatura de funcionamiento del control termostático.

16. Un montaje para usar en un control térmicamente sensible para un calefactor eléctrico de película gruesa (4), comprendiendo el montaje un actuador bimetálico de acción brusca (68), y un contacto eléctrico móvil (78); de modo que dicho actuador bimetálico (68) y el citado contacto (78) están montados en medios comunes de resorte de lámina (64) que al funcionar actúan para forzar elásticamente el actuador (68) en contacto térmico con el calefactor (4) y el contacto móvil (78) en contacto eléctrico con el mismo.

17. Un montaje de acuerdo con la reivindicación 16, en que dichos medios de resorte de lámina (64) comprenden un resorte de lámina que tiene por lo menos dos patas conectadas (66, 76) las cuales montan respectivamente el actuador (68) y el contacto (78).

18. Un montaje de acuerdo con la reivindicación 17, en que dichos medios de resorte de lámina (64) tienen generalmente forma de U, con el contacto (78) y el actuador (68) montados en las respectivas patas laterales (66, 67) de la U.

19. Un montaje de acuerdo con la reivindicación 17 ó 18, en que la pata (76) que monta el miembro de contacto va dispuesta de manera que solape una porción móvil del actuador (68).

20. Un montaje de acuerdo con la reivindicación 19, en que la pata que lleva el contacto (76) comprende un apéndice doblado hacia arriba (84) para acoplarse con el actuador (68).

21. Un montaje de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 20, en que dichos medios de resorte de lámina (64) están provistos de un terminal (96) para la conexión de un suministro de corriente exterior.

22. Un calefactor de película gruesa en combinación con un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

23. Una vasija para calentar líquido (2) que comprende una combinación de calefactor de película gruesa de acuerdo con la reivindicación 22.