ES2254283T5 - Unidad de calentamiento eléctrico, particularmente para líquidos - Google Patents
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Description
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Unidad de calentamiento electrico, particularmente para liquidos
[0001] La invencion se refiere a una unidad de calentamiento electrico, particularmente para liquidos, segun el preambulo de la reivindicacion 1.
[0002] Para calentar liquidos en estado de reposo y/o continuo, por ejemplo en calentadores de agua, aparatos de agua caliente, hervidores de agua, calentadores de agua instantaneos, lavavajillas o similares, se usan actualmente con frecuencia calentadores electricos tubulares o dispositivos basados en estos ultimos. Particularmente en el caso de los hervidores de agua o similares se emplean tambien unidades calentadoras electricas, que comprenden por ejemplo un soporte ceramico, sobre el cual, para formar al menos una zona de calentamiento se aplica al menos una resistencia calentadora electrica por una tecnica de conductores planos, particularmente por una tecnica de capas gruesas. Se muestra un ejemplo de ello en la DE 43 41 035. Para la desconexion y/o regulacion de la temperatura se usan por regla general en semejantes unidades de calentamiento los conmutadores bimetal mecanicos o sensores de temperatura fijados por separado y electronicamente evaluables. El cableado asf como el montaje de sistemas de caldeo de este tipo es costoso debido al gran numero de conexiones electricas a fabricar.
[0003] Por la DE 35 45 454 A se conoce una unidad de calentamiento electrico realizada como elemento calentador de placas de coccion, en la que el soporte no solo lleva una resistencia calentadora electrica producida por una tecnica de capas gruesas, sino tambien un sensor de temperatura atribuido a la zona de calentamiento, conformado para emitir una senal de temperatura electrica, en forma de una pista resistiva de medicion producida igualmente por una tecnica de capas gruesas. Para la simplificacion de la conexion electrica de la unidad de calentamiento esta previsto que los contactos del conductor electrotermico destinados a la conexion electrica de la resistencia calentadora en una zona no recalentada en el borde del soporte fuera de la zona de calentamiento ocupada por la resistencia calentadora electrica esten fijados al soporte. Allf se puede establecer un contacto por ejemplo por medio de un enchufe en el borde enchufable sobre el borde del soporte. Los contactos sensores destinados a la conexion electrica de las pistas de resistencia de medida estan dispuestos en una zona central no recalentada del soporte muy cerca de un perno de fijacion, que sirve para la fijacion mecanica del elemento calentador en una encimera. En la zona de los contactos sensores estan previstos en el soporte unos aisladores continuos para los conductores electricos necesarios para la conexion del sensor de temperatura, por ejemplo en forma de tubo de ceramica. Tambien en esta unidad de calentamiento electrico, la conexion electrica y el montaje son relativamente complicados.
[0004] La DE 196 48 199 A presenta una placa de coccion vitroceramica, en cuyo lado inferior estan previstos circuitos planos electricos, que sirven para determinar la temperatura asf como para la medicion de la capacidad. Se establece un contacto electrico con los circuitos mediante lenguetas de contacto flexibles, que se sujetan en un bloque de conexiones y que estan provistas de un cable de conexion. Estas lenguetas de contacto se adhieren a un extremo libre de los circuitos.
[0005] La DE 29702813 U1 presenta una unidad de calentamiento electrico con las caracterfsticas del preambulo de la reivindicacion 1. De este modo los hilos de conexion estan soldados o estanados a la superficie de conexion.
[0006] La invencion se basa en la tarea de crear una unidad de calentamiento electrica destinada especialmente al calentamiento de sustancias lfquidas, segun el preambulo de la reivindicacion 1, que puedan conectarse electricamente con el mfnimo esfuerzo.
[0007] Para solucionar esta tarea la invencion propone una unidad de calentamiento electrico con las caracterfsticas distintivas de la reivindicacion 1. Los perfeccionamientos ventajosos estan indicados en las reivindicaciones dependientes. El texto de todas las reivindicaciones esta realizado con referencia al contenido de la descripcion.
[0008] Una unidad de calentamiento electrico segun la invencion tiene por consiguiente un soporte, al que esta fijada al menos una resistencia calentadora electrica para producir al menos una zona de calentamiento por una tecnica de conductores planos, particularmente por una tecnica de capas gruesas. Al soporte ademas esta fijado al menos un sensor de temperatura atribuido a la zona de calentamiento, que esta realizado para emitir senales electricos de temperatura, de modo que las senales del sensor de temperatura son electronicamente evaluables. Al soporte estan asociados unos contactos conductores electrotermicos para la conexion electrica de la resistencia calentadora y contactos sensores para la conexion electrica del sensor de temperatura y los contactos conductores electrotermicos y contactos sensores son reunidos en una zona de conexion tan estrecha que pueda establecerse un contacto por un solo dispositivo de conexion comun.
[0009] Esto es suficiente para la conexion completa de la unidad de calentamiento electrico, para fijar el dispositivo de conexion adaptado adecuadamente a la unidad de calentamiento, para tanto conectar el suministro de potencia electrico para el o los conductor(es) electrotermico(s), como tambien crear una comunicacion por conduccion de senales del sensor de temperatura con un dispositivo de evaluacion para la senal de temperatura. El area de conexion, situada preferiblemente en la parte marginal del soporte en una zona sin resistencia calentadora, tiene
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ventajosamente una expansion lateral maxima de unos pocos centfmetros, por ejemplo menos de 5 cm o 4 cm, de modo que todos los contactos fijos del soporte puedan contactarse juntos y en su caso manualmente en una operacion o de manera mecanica mediante un dispositivo de conexion adecuado y manipulable ya sea manualmente o mecanicamente. De este modo es posible la conexion electrica completa de la unidad de calentamiento a traves de un unico contacto de conexion comun de grupos, minimizando asf los gastos en contactar la unidad de calentamiento.
[0010] Preferiblemente al menos un sensor de temperatura esta fijado sobre el soporte, igualmente por una tecnica de conductores planos, particularmente por una tecnica de capas gruesas, pudiendo realizar una construccion especialmente plana. Se puede tratar en este caso particularmente de una resistencia de medida, es decir de un conductor termosensible con coeficiente de temperatura de la resistencia electrica bastante negativo (NTC) o bastante positivo (PTC). Asf pueden generarse senales de temperatura unfvocas faciles de evaluar electronicamente.
[0011] El soporte es realizado preferiblemente para establecer un contacto directo con la sustancia a calentar y conforme a ello tiene una o varias superficies de calentamiento, con las cuales puede hacer contacto superficial con la sustancia a calendar. En la invencion el soporte presenta un nucleo de soporte preferiblemente en forma de placa metalica, por ejemplo de acero inoxidable, que esta montada sobre al menos una capa aislante, que lleva la resistencia calentadora y el sensor de temperatura. La capa aislante particularmente puede ser aplicada por el metodo de capas gruesas, por ejemplo por serigraffa. Su espesor puede estar en el orden de p. ej. 20 pm hasta 250 pm, por ejemplo entre 50 pm y 100 pm. Tambien las superficies externas del centro del soporte, apartadas de la resistencia calentadora, pueden estar provistas parcial o completamente de un revestimiento aplicado por ejemplo por un metodo de capas gruesas, para aislar el soporte electricamente y/o para protegerlo contra la corrosion por la sustancia a calentar.
[0012] En soportes parcialmente metalicos esta previsto segun un perfeccionamiento preferido, que al menos un contacto a tierra este destinado a la zona de conexion, es decir junto a los contactos conductores electrotermicos y los contactos sensores, para la puesta a tierra del dispositivo calentador. De este modo puede llevarse a cabo adicionalmente, ademas de la alimentacion de la red y la conexion del sensor, la conexion para la puesta a tierra de la unidad de calentamiento a traves de un dispositivo de conexion comun. En centros de soporte metalico y capas aislantes puede preverse que esta ultima este dotada de al menos una escotadura o interrupcion en la zona de conexion para establecer el contacto electrico del centro de soporte o para la conexion de un contacto a tierra con el centro de soporte. Puesto que el centro de soporte es directamente accesible a la zona de las escotaduras de capa aislante, esta zona se aprovechara tambien para fijar al soporte de manera segura a la traccion un dispositivo de conexion separado, por soldadura.
[0013] Los contactos conductores electrotermicos y contactos sensores superficiales, asf como eventualmente al menos un contacto a tierra fijados al soporte se contactaran durante la conexion del elemento calentador de una manera, que los hilos, elementos de contacto o similares sean estanados o soldados directamente a las superficies de contacto o que sean unidos de otra manera por conduccion electrica con las superficies de contacto. En la invencion esta previsto un dispositivo de contacto enchufable fijado mecanicamente al soporte con contactos enchufables, que esten electricamente comunicados con los contactos conductores electrotermicos, los contactos sensores y eventualmente los contactos a tierra. Un dispositivo de grupos de contactos enchufables de este tipo convenientemente esta formado por un unico componente del soporte que se puede fabricar por separado, que, una vez acabado, se fijara al soporte y, provisto de sus componentes electricamente activos, sirve como componente de una conexion por enchufe electrica desmontable, que permite una conexion electrica especialmente comoda durante el montaje. Los contactos enchufables metalicos estan unidos con los respectivos contactos asociados y fijados al soporte o superficies de contacto, particularmente conforme a una union por soldadura, por estano y/o una union por apriete (que se pueda establecer sin medios auxiliares y eventualmente en frfo).
[0014] Los contactos enchufables son realizados preferiblemente como lenguetas de enchufe planas paralelas, dispuestas en una camara de enchufe formada en una carcasa del dispositivo de contactos enchufables. Se hallan en este caso preferiblemente segun una trama predeterminada a una distancia predeterminada el uno del otro o un multiplo de esta, en paralelo el uno respecto al otro y, en serie, el uno al lado del otro en la camara de enchufe. Debido a que varias conexiones de enchufe planas correspondientes a un conductor de entrada o salida o mazo de cableado de entrada y salida estan dispuestos en el interior de una camara de enchufe, se encuentran completamente protegidas, es decir tanto de influencias contra la seguridad mecanica como tambien la seguridad electrica. Las conexiones pueden preverse en una trama muy estrecha, por ejemplo de 5 mm, sin que se tuviesen que temer cortocircuitos o sobrecalentamientos.
[0015] El dispositivo de contactos enchufables preferiblemente esta provisto de una codificacion mecanica, que sirve para asegurar que un acoplamiento del dispositivo de contactos enchufables fijado al soporte sea seguro y sin confusiones, con una hembrilla complementaria prevista en un conductor de conexion. De este modo puede descartarse un potencial de error esencial durante el montaje y en una reparacion eventualmente necesaria de la unidad de calentamiento, puesto que se excluyen contactos deficientes. La codificacion mecanica puede comprender por ejemplo escotaduras y/o salientes que se extiendan en paralelo en la direccion de enchufe, variando
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en relacion a su numero, dimension y/o posicion con respecto a la camara de enchufe en dispositivos de enchufe a conectar de diferente manera.
[0016] La senal de temperatura electrica emitida por el sensor de temperatura puede utilizarse para la indicacion y/o la regulacion o el control de la temperatura del elemento calentador. Especialmente puede detectarse una sobretemperatura con ayuda del sensor de temperatura en caso de uso impropio del elemento calentador, por ejemplo en caso de funcionamiento sin reduccion del calor, y el elemento calentador puede desconectarse a traves de la regulacion electronica conectada y asf protegerse de danos. La unidad de calentamiento comprende preferiblemente un limitador de carga integrado, que puede proteger el elemento calentador de una sobrecarga y eventualmente del deterioro independientemente de una evaluacion semejante de la senal de temperatura y por consiguiente puede servir eventualmente como una segunda seguridad integrada. El limitador de carga puede ser realizado especialmente en forma de al menos una vulnerabilidad, a modo de fusible, que este dispuesto en la extension del conductor entre los contactos conductores electrotermicos. En este caso puede tratarse por ejemplo de una resistencia impresa, que tenga una resistencia electrica mas baja que el conductor electrotermico, por ejemplo con solo 1% a 2% de la resistencia del conductor electrotermico y que se halle en serie, en un conductor alimentador de la tension de alimentacion, sobre el soporte. La potencia de superficie de la resistencia adicional convenientemente se elige mas alta en estado frfo que la potencia de superficie del conductor electrotermico, de modo que en caso de un funcionamiento impropio, por ejemplo en caso de funcionamiento en seco de la unidad de calentamiento, se destruya esta resistencia y se desconecte el calentamiento. La vulnerabilidad puede estar formada tambien por un estrechamiento de la pista conductora en la extension de la resistencia calentadora.
[0017] La forma del soporte y la correspondiente colocacion de la resistencia calentadora y del sensor de temperatura puede elegirse conforme a la aplicacion prevista. Asf estan previstos esencialmente los discos de soporte planos, particularmente redondos, por ejemplo para hervidores de huevos, calentadores de agua o similares. En su caso un soporte puede presentar al menos en un punto un refuerzo producido preferiblemente por deformacion del soporte contra oscilaciones, especialmente en forma de una seccion marginal desdoblada. De este modo puede reforzarse el soporte tanto contra las fuerzas de oscilacion introducidas desde fuera, por los dispositivos funcionales electricos fijados al mismo, como el conductor electrotermico y el sensor de temperatura no sufran danos a causa de las oscilaciones.
[0018] En otras formas de realizacion utilizables por ejemplo para la estructuracion de calentadores de agua instantaneos, el soporte es realizado como tubo de soporte, al que estan fijados preferiblemente en su lado exterior, el conductor electrotermico o la resistencia calentadora y al menos un sensor de temperatura. En este caso puede ocurrir particularmente, que al menos un sensor de temperatura este colocado en direccion longitudinal del tubo, a ambos lados de una zona de calentamiento calentada, por medio del o los conductor(es) electrotermico(s). Asf se puede medir en el lado de entrada y en el lado de salida la temperatura de la sustancia a calentar, que fluye por el tubo. Mediante una evaluacion de estas senales de temperatura se puede averiguar por ejemplo el caudal.
[0019] En todas las unidades de calentamiento segun la invencion es posible aplicar el calentamiento al soporte aislante en un sistema sencillo de circuitos o en varios circuitos de calentamiento. En sistemas de varios circuitos puede distribuirse la potencia a voluntad sobre los circuitos de potencia. El o los conductor(es) electrotermico(s) pueden estar dispuestos entonces en serie o en paralelo, por lo cual preferiblemente se elige una disposicion paralela, un circuito de calentamiento funcional en este caso en serie, para que en caso de una averfa de un conductor electrotermico siga funcionando la unidad de calentamiento como tal. Mediante la seleccion adecuada de los circuitos de calentamiento pueden conmutarse tambien diversas variantes de tension.
[0020] Estas y otras caracterfsticas se deducen ademas de las reivindicaciones tambien de la descripcion y de los dibujos, pudiendo ser realizadas cada una de las caracterfsticas individualmente o varias en forma de combinaciones alternativas en una forma de realizacion de la invencion y en otros campos y pudiendo representar formas de realizacion ventajosas asf como indicadas para su proteccion.
[0021] Los ejemplos de realizacion de la invencion estan representados en los dibujos y se describen detalladamente a continuacion. En los dibujos muestran:
Fig. 1 una vista en perspectiva caballera del lado inferior de una unidad de calentamiento electrico segun la
invencion, utilizable como fondo para un hervidor de agua, con un dispositivo de contactos enchufables
fijado permanentemente al soporte de la unidad de calentamiento;
Fig. 2 una seccion a lo largo de la lfnea II-II de la figura 1 y
Fig. 3 una representacion esquematica de un desarrollo de una unidad de calentamiento electrico en forma
de un calentador de agua continuo.
[0022] La representacion en perspectiva caballera de la figura 1 muestra una seccion del lado inferior de una unidad de calentamiento electrico 1, que puede formar por ejemplo el fondo de un hervidor de agua. La unidad de calentamiento comprende un soporte 2 circular, plano, cuya cara superior 3 forma una superficie de calentamiento, que puede hacer contacto directo con el lfquido a calentar. El soporte tiene un nucleo de soporte 4 metalico en forma de una placa de acero inoxidable circular, provista de un radio de curvatura o un borde 5 circular, dirigido hacia arriba, por un proceso de conformado, que entre otras cosas sirve de refuerzo del soporte contra fuerzas de
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oscilacion introducidas desde fuera.
[0023] Sobre el lado inferior plano del centro del soporte 4 se ha aplicado una capa aislante 6 por un procedimiento de serigraffa, que presenta fases vitrosas y ceramicas y que ha sido producida por tratamiento termico de una correspondiente pasta en capa gruesa. La capa aislante adherente aplicada sobre el lado inferior del cuerpo de soporte 4 tiene un espesor esencialmente uniforme de aprox. 80 pm y cubre todo el lado inferior plano, con excepcion de dos escotaduras 7, 8 esencialmente rectangulares, cuyo tamano respectivo es de aprox. 1/2 cm2 y en cuya zona esta descubierto el lado inferior metalico del centro del soporte 4.
[0024] En la superficie libre esencialmente plana de la capa aislante 6, apartada del cuerpo de soporte, se adhiere una resistencia calentadora electrica 10 fija por contacto superficial. La resistencia calentadora o el conductor electrotermico 10 forma la fuente de calor, por la que circula la corriente de la unidad de calentamiento 1 electrico, y se ha aplicado sobre la capa aislante 6 o el soporte 2 electricamente aislante por una tecnica de capas gruesas por serigraffa y sucesivo tratamiento termico. La resistencia calentadora 10 comprende varios segmentos de pista de conductor electrotermico circulares, dispuestos de manera concentrica el uno respecto al otro, que calientan una zona de calentamiento que adopta la forma de un anillo no cerrado completamente, que esta limitado en direccion radial desde fuera por segmentos de pista de resistencia calentadora 12, 13 exteriores y hacia el interior por un segmento de pista de resistencia calentadora 14 interior. Alrededor del centro del soporte esta formada en el interior del segmento de pista de resistencia calentadora 14 interior una zona 15 aproximadamente circular y desprovista de conductor electrotermico, a la que sigue en direccion radial una zona radial 16, desprovista de conductor electrotermico, formada entre los extremos circunferenciales de los segmentos de pista de conductor electrotermico, en cuya zona tambien se hallan las escotaduras 7, 8 dispuestas a una distancia radial la una respecto a la otra. Los segmentos de pista de conductor electrotermico, dispuestos en direccion radial siempre a una distancia de aprox. 1 mm el uno respecto al otro, estan unidos entre si en el area de sus extremos circunferenciales, parcialmente con tiras de union 17 aplicadas igualmente por una tecnica de capas gruesas, de tal manera, que todos los segmentos de pista de conductor electrotermico esten conectados en serie. Desde los extremos de los segmentos de pista de conductor electrotermico 12, 13 exteriores, que estan orientados el uno hacia el otro, las pistas de alimentacion 18 aplicadas sobre la capa aislante por una tecnica de capas gruesas, conducen igualmente hasta dos superficies de contacto conductor electrotermico, de las cuales solo la superficie de contacto 19 es reconocible en la figura 1. Al someter los contactos conductores electrotermicos 19 a una tension de alimentacion, se calienta superficialmente toda la zona de calentamiento mediante la resistencia calentadora 10 electrica y esencialmente a una potencia distribuida uniformemente por metro cuadrado.
[0025] En el area de la zona central 15, desprovista de conductor electrotermico se ha aplicado un sensor de temperatura 20 a una distancia radial de la zona de calentamiento, ocupada con resistencias calentadoras, igualmente por el procedimiento de capas gruesa, sobre la capa aislante 6 o el soporte 2. El sensor de temperatura esta formado esencialmente por una pista conductora 21, en forma de meandro, de material electrico resistivo con un coeficiente de temperatura fuertemente positivo de la resistencia electrica (resistencia PTC) y por ejemplo puede estar fabricado esencialmente de platino. La pista conductora del material sensor que se desarrolla estrechamente en forma de meandro, permite que sobre la superficie relativamente pequena, limitada esencialmente en perpendicular, del sensor de temperatura, este emplazada una pista conductora muy larga del material resistivo en un espacio tan estrecho, que la resistencia del sensor de temperatura varfe en total claramente y de una forma mensurable con los cambios de temperatura. Ambos extremos de la pista conductora 21 estan unidos con las superficies de contacto del sensor, aplicadas sobre el soporte por una tecnica de capas gruesas, por medio de vfas de enlace 22, 23 aplicadas por una tecnica de capas gruesas sobre la capa aislante 6, de las cuales solo la superficie de contacto del sensor 24 es reconocible en la figura 1. Las vfas de enlace 22, 23 pueden estar formadas tal como en las tiras de union 17, entre los segmentos de la pista de material de calentamiento y las pistas de enlace 18 entre los contactos conductores electrotermicos 19 y el material resistivo, por un material con resistencia electrica relativamente escasa, por ejemplo plata.
[0026] Para el aislamiento electrico hacia fuera asf como para la proteccion contra el deterioro mecanico y otros danos causados por ejemplo por la corrosion, esta prevista otra capa aislante 25 aplicada por una tecnica de capas gruesas, que cubre hacia el exterior, con excepcion de las superficies de contacto del conductor electrotermico 19, todos los elementos conductores de corriente electrica del calentamiento por resistencia electrica y, con excepcion de las superficies de contacto del sensor 24, todos los elementos del sensor de temperatura por donde pasa la corriente electrica y sus conductores de alimentacion. La capa protectora 25 se aplica de tal manera, que queden descubiertas tambien las zonas de las escotaduras 7, 8 ademas de las superficies de contacto 19, 25, de modo que en la zona de la escotadura 7, 8 quede un acceso electricamente conductivo al centro del soporte 4 metalico.
[0027] Una particularidad es que las superficies de contacto del conductor electrotermico 19 se hallen a poca distancia lateral reciproca, para la conexion electrica de las resistencias calentadoras a una unidad de control del dispositivo que comprende la unidad de calentamiento 1, asf como las superficies de contacto del sensor 24 para la conexion del sensor de temperatura 20 a la unidad de control en una zona de conexion 26 de superficie bastante pequena. El area de conexion se encuentra dentro de la zona 16 sin conductor electrotermico entre los extremos circunferenciales opuestos de las pistas de resistencia calentadora y comprende tambien las dos escotaduras 7, 8, en cuya zona puede contactarse el nucleo de acero inoxidable 4 del soporte, para poner a tierra el centro del soporte
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[0028] En la forma de realizacion mostrada, la unidad de calentamiento 1 puede establecer un contacto electrico completo por medio de una conexion por enchufe unica, por lo cual, la conexion por enchufe a establecer facilmente p. ej. durante el montaje y que se puede eliminar en cualquier momento por ejemplo para la reparacion, comprende todas las conexiones para la resistencia calentadora electrica, todas las conexiones para el sensor de temperatura 20 y tambien las conexiones para la puesta a tierra de la unidad de calentamiento. La parte de la conexion por enchufe fijada al soporte esta formada por un dispositivo de contactos enchufables 30, provisto de una carcasa de material sintetico 31 en forma de una caja abierta hacia el lado de conexion y cerrada en gran parte hacia el soporte por un fondo 32. Las paredes verticales a la superficie de soporte de la carcasa asf como el fondo encierran una camara de enchufe, en la que estan dispuestos los contactos enchufables en forma de lenguetas de enchufe planas 34 a 38, que estan alineadas en paralelo la una respecto a la otra, separandose verticalmente del fondo 32 hacia fuera y que estan dispuestas en serie a una distancia segun una trama uniforme de 5 mm en el ejemplo. Otro contacto por enchufe plano 39 esta emplazado fuera de la camara de enchufe en si, dentro de una escotadura de un revestimiento frontal 40 fijado a la carcasa. Las lenguetas de enchufe plano 34 a 39 estan formadas cada una por secciones de cabezal de iguales dimensiones que los elementos de contacto metalicos, que atraviesan el fondo 32, estando bien ancladas en el fondo y presentando a su vez secciones de base 41 a 44, dispuestas y dimensionadas de tal manera, que las secciones de base, al colocar el dispositivo de contactos enchufables en su posicion correcta, se hallen sobre el soporte en la zona de las superficies de contacto 19 o 24 o en la zona de las escotaduras 7, 8.
[0029] El establecimiento de un contacto electrico entre los contactos de capas gruesas 19, 24 para la conexion de las resistencias calentadoras o del sensor de temperatura y del dispositivo de contactos enchufables, que se puede denominar tambien enchufe de contactos tipo cuchilla, puede realizarse en un procedimiento de soldadura, un procedimiento de estanado y/o un procedimiento de apriete. Mediante este establecimiento del contacto se crea simultaneamente tambien una fijacion mecanica del dispositivo de contactos enchufables al soporte.
[0030] Especialmente ventajoso en la forma de realizacion mostrada es que las secciones de base 43, 44 del primer o ultimo contacto enchufable del enchufe de contactos tipo cuchilla, sean fijadas por soldadura al nucleo de acero inoxidable 4 del soporte 2. Asf es posible por una parte una puesta a tierra del soporte de acero inoxidable por establecimiento de contacto de las lenguetas de enchufe planas 34 y/o 39 asociadas. A traves de la fijacion a los lados opuestos se garantiza ademas una descarga de las fuerzas mecanicas fiable para el enchufe de contactos tipo cuchilla 30, de modo que se asegura que tambien en caso de establecer y deshacer varias veces la conexion por enchufe o en caso de cableado desfavorable del mazo de cables se descarte en gran parte un deterioro en la zona del dispositivo de contactos enchufables 30. Especialmente se descargan de fuerzas mecanicas externas las uniones que conducen a contactos con capas gruesas 19, 24.
[0031] Otra ventaja de esta tecnica de grupos de enchufe consiste en que en la ejecucion mostrada se ha creado una conexion de enchufe inconfundible mediante formacion especial de la caja de enchufe 31, por la que se evitan cableados defectuosos. Para ello se preve una codificacion mecanica en el dispositivo de contactos enchufables 30, que asegura solo la conexion de un mazo de cables o conductor electrico con las correspondientes hembrillas correctas. La codificacion mecanica comprende escotaduras 46 o salientes 47 formadas en las paredes laterales alineadas verticalmente al fondo 32 o hacia la superficie de soporte de la carcasa 31, que, en caso de diferentes dispositivos de enchufe en lo que se refiere al numero, a la dimension y/o la posicion con respecto a la camara enchufable, pueden estar formadas de manera tan diferente que solo pueda insertarse la hembrilla de insercion correcta. De esta manera se descarta un potencial de error esencial durante el montaje y tambien en una reparacion eventual del aparato electrico que comprende la unidad de calentamiento.
[0032] Con ayuda de la Fig. 3 se explica la estructura de otra forma de realizacion de una unidad de calentamiento 50, en la que el soporte 51 tiene la forma de un tubo cerrado en direccion perimetral 52, a traves del cual fluye el medio a calentar, por ejemplo agua, en direccion longitudinal 53 por la unidad de calentamiento electrico. La Fig. 3 muestra esquematicamente un fuerte desarrollo del lado externo de tal calentador de agua continuo. El soporte consiste esencialmente en un tubo de acero inoxidable 49, sobre su lado externo se aplicado una capa aislante 54 por una tecnica de capas gruesas. Este comprende dos escotaduras 56, 57 en el area de conexion 55, en cuya zona esta descubierto el material de soporte metalico. Sobre la capa aislante 54 se ha aplicado una resistencia calentadora electrica 58 por una tecnica de capas gruesas, cuya pista de conductor electrotermico tiene una extension en forma de meandro con secciones largas en paralelo a la direccion longitudinal 53 y con secciones cortas en direccion perimetral y que calienta una zona de calentamiento, que calienta la mayor parte de la circunferencia, por ejemplo sobre un angulo periferico de entre 300° y 340°.
[0033] Sobre la capa aislante 54 se aplican ademas tres sensores de temperatura 59, 60, 61 por una tecnica de capas gruesas, que estan distanciados el uno del otro en direccion de la corriente continua 53. En este caso, ambos sensores de temperatura 59, 60 dispuestos a una altura axial de la zona de conexion se encuentran en direccion de
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la corriente delante de la zona de calentamiento determinada por las espiras del conductor electrotermico 58, mientras que el tercer sensor de temperatura 61 se encuentra detras de la zona de calentamiento. Esta disposicion del conductor puede estar protegida y cubierta externamente por otra capa aislante.
[0034] Un dispositivo de contactos enchufables 65 fijado al soporte sirve analogamente al dispositivo de enchufe 30 descrito en correspondencia con las figuras 1 y 2 para la conexion electrica tanto de los tres sensores de temperatura 59, 60, 61, como tambien del conductor electrotermico 58 con un haz de conductores no mostrado, que contiene tanto las lfneas de alimentacion para la calefaccion, como tambien las lfneas de senalizacion para la captacion de la temperatura. El enchufe de contactos de tipo cuchilla 65, extendido en direccion longitudinal del tubo, dispuesto en sentido corriente arriba de la resistencia calentadora 58 en la zona de entrada del tubo, contiene nueve contactos enchufables planos, de los cuales el par de conectores planos 66 sirve para la conexion del conductor electrotermico, los tres pares de conectores planos 67 sirven para la conexion del sensor de temperatura y los contactos enchufables planos 68 para la puesta a tierra del soporte, para lo cual el elemento de contacto que forma la lengueta de conexion plana 68 en la zona de la escotadura del borde 56 de la capa aislante es soldado directamente al tubo metalico del calentador de agua continuo 50. Asf se da simultaneamente tambien una fijacion segura contra la traccion mecanica junto a una correspondiente fijacion en el extremo opuesto del enchufe de contactos de tipo cuchilla 65.
[0035] Una particularidad de este elemento calentador realizado en forma de tubo consiste en poder determinar la temperatura de la sustancia a calentar en la entrada y en la salida del tramo de calentamiento, gracias a la existencia de varios sensores de temperatura, de los cuales al menos uno (sensores 59, 60) esta situado en direccion longitudinal 53 delante de la zona de calentamiento y al menos uno se encuentra detras de la zona de calentamiento. De estos dos valores de temperatura se puede deducir el caudal. Segun esto, la unidad de calentamiento 50, p. ej. con los sensores de temperatura 59 y 61, comprende tambien un sensor integrado para la medicion del caudal o para la determinacion del caudal. Resulta conveniente en este caso que los materiales conductivos termosensibles de los sensores de temperatura tengan una distancia al conductor electrotermico, que al menos corresponda al espesor del material del soporte. Una distancia de un sensor de temperatura previsto para determinar la temperatura de la sustancia es preferiblemente al menos el doble del espesor del material del soporte. De esta manera se logra que la temperatura en el lugar del sensor sea determinada esencialmente por la temperatura del fluido a medir, puesto que el calor producido en el conductor electrotermico es desviado predominantemente al fluido y practicamente no puede llegar directamente al sensor de temperatura.
[0036] Tambien es posible detectar con ayuda de uno o varios conductores termosensibles la produccion de una sobretemperatura, para desconectarlo mediante el regulador electronico para asegurar el elemento calentador contra deterioros. Para ello es oportuno que el conductor termosensible de un sensor de temperatura previsto para este fin, p. ej. el sensor 60, tenga una distancia al conductor electrotermico inferior al doble del espesor del material del soporte. De este modo pueden garantizarse tiempos de reaccion rapidos. El conductor termosensible en este caso puede estar dispuesto p. ej. tambien por debajo o por encima del conductor electrotermico y estar aislado electricamente de este por una capa aislante.
[0037] Otra particularidad de la unidad de calentamiento 50 esta en que tiene un limitador de carga o fusible de sobretemperatura independiente de la regulacion del dispositivo calentador. Para ello se pree una resistencia fusible impresa 69, que se conecta en serie en el conductor de alimentacion de la tension de alimentacion para el conductor electrotermico 58 pasando asf la corriente de alimentacion a traves de la misma. El material de la resistencia fusible 69 tiene un coeficiente de temperatura positivo mas alto que el material del conductor electrotermico, de modo que su resistencia aumenta mas intensamente con la subida de la temperatura que aquella del conductor electrotermico. La potencia por superficie de la resistencia adicional 69 en estado frfo preferiblemente se elige mas alta que la potencia por superficie del conductor electrotermico. En caso de un uso impropio de la unidad de calentamiento, por ejemplo en caso de funcionamiento en seco, es decir en funcionamiento sin reduccion del calor, se destruira esta resistencia y se interrumpira la alimentacion entre el dispositivo de conexion 65 y la resistencia calentadora 58. Naturalmente puede preverse tambien una vulnerabilidad de este tipo que funcione como un fusible en las formas de realizacion del tipo mostrado en la Fig. 1 y 2.
Claims (10)
- 51015202530354045505560651. Unidad de calentamiento electrico, particularmente para liquidos, con un soporte (2, 51), sobre el cual estan fijados, para constituir al menos una zona de caldeo, al menos una resistencia calentadora electrica (10, 58) aplicada por una tecnica de conductores planos, particularmente por una tecnica de capas gruesas, asf como al menos un sensor de temperatura (20, 59, 60, 61) correspondiente a la zona de calentamiento y realizado para emitir senales electricas de temperatura, por lo cual para la conexion electrica de la resistencia calentadora se atribuyen al soporte unos contactos conductores electrotermicos (19) y, para la conexion electrica del sensor de temperatura unos contactos sensores (24), los contactos conductores electrotermicos y los contactos sensores estando reunidos espacialmente de manera tan estrecha en un area de conexion (26, 55), que su contacto pueda establecerse de manera conjunta por un dispositivo de conexion comun (30, 65), donde el soporte (2, 51) presenta un centro de soporte metalico (4, 49), sobre el cual se aplica al menos una capa de aislamiento electrico (6, 54) para soportar la resistencia calentadora (10, 58) y eventualmente tambien el sensor de temperatura (20, 59, 60, 61), caracterizado por el hecho de que esta previsto aplicar un dispositivo de contacto enchufable (30; 65) en el soporte (2; 51), que tiene los contactos enchufables (34 a 39, el 66 a 68) que estan conectados de manera electricamente conductible con el conductor de calefaccion de vez en cuando emparejado (19), en contacto con un sensor (24) y, posiblemente, con el suelo de contacto (7, 8; 56), en el que el dispositivo de contacto de enchufe (30 ; 65) para la formacion de conexiones electricamente conductoras fijas mecanicamente esta soldado, estanado y/o fijado por medio de una conexion de presion de los contactos fijos en el soporte (19, 24, 7, 8), en el que preferiblemente el contacto enchufable (30; 65) en al menos un punto, preferiblemente en dos posiciones opuestas, va soldado a un nucleo de soporte metalico (4; 49) del soporte.
- 2. Unidad de calentamiento segun la reivindicacion 1, caracterizada por el hecho de que al menos un sensor de temperatura (20, 59, 60, 61), esta aplicado sobre el soporte (2, 51) por una tecnica de conductores planos, especialmente por una tecnica de capas gruesas, siendo el sensor de temperatura preferiblemente una resistencia de medida.
- 3. Unidad de calentamiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por el hecho de que el centro del soporte metalico (4, 49) tiene forma de placa.
- 4. Unidad de calentamiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que se preve en el area de conexion (26, 55) cerca de los contactos conductores electrotermicos (19) y de los contactos sensores (24), al menos un contacto a tierra (7, 8, 56) para la puesta a tierra del dispositivo calentador.
- 5. Unidad de calentamiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que para formar un cortacircuitos de sobretemperatura se dispone al menos un sensor de temperatura (60) tan cerca de una resistencia calentadora (58), que en caso de ausencia de un fluido a calentar se obtenga una conduccion termica rapida entre la resistencia calentadora y el sensor de temperatura, por lo cual una distancia entre la resistencia calentadora (58) y el sensor de temperatura (60) preferiblemente es inferior al doble de la distancia entre el conductor electrotermico y el fluido a calentar y particularmente inferior al valor doble del espesor del material del soporte.
- 6. Unidad de calentamiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que para formar un dispositivo calentador que pueda ser atravesado por un flujo de substancia a calentar, el soporte (51) esta realizado como tubo de soporte, estando aplicados la resistencia calentadora (58) y/o el sensor de temperatura (59, 60, 61) preferiblemente en el lado exterior del tubo de soporte.
- 7. Unidad de calentamiento segun la reivindicacion 6, caracterizada por el hecho de que en direccion longitudinal (53) del tubo de soporte se dispone al menos un sensor de temperatura (59, 61) delante de una zona de calentamiento ocupada por una resistencia calentadora (58) y al menos un sensor de temperatura (61) detras de la zona de calentamiento.
- 8. Unidad de calentamiento segun la reivindicacion 6 o 7, caracterizada por el hecho de que comprende un sensor integrado para determinar el caudal del medio a traves del tubo de soporte, por lo cual el sensor comprende al menos un sensor de temperatura (59) aplicado delante de una zona de calentamiento en direccion continua (53) y al menos un sensor de temperatura (61) detras de una zona de calentamiento en direccion continua, presentando los sensores de temperatura (59, 61) del sensor de caudal particularmente una distancia con respecto al conductor electrotermico (58), que corresponde al menos al espesor del material de soporte.
- 9. Unidad de calentamiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que para determinar la temperatura del fluido calentado se preve al menos un sensor de temperatura, cuya distancia de un conductor electrotermico supone mas del doble del espesor del material de soporte.
- 10. Unidad de calentamiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que para obtener un buen acoplamiento termico entre la resistencia calentadora y el sensor de temperatura, al menos un sensor de temperatura fabricado preferiblemente por una tecnica de conductores planos esta dispuesto por encima opor debajo de un conductor electrotermico fabricado por una tecnica de conductores pianos y esta electricamente aislado del mismo por una capa aislante.
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