ES2258709T3 - Placa calentadora. - Google Patents

Abstract

Placa calentadora (1) con espacios huecos (2) en los que están dispuestos cuerpos calentadores (3) eléctricamente calentables y un medio caloportador para la transmisión del calor cedido por los cuerpos calentadores a la placa, estando provistos los espacios huecos (2) con medios de conexión (9, 10) para la circulación del medio caloportador, caracterizada porque los espacios huecos (2) están alargados y los cuerpos calentadores (3) están realizados en forma de varillas y porque los cuerpos calentadores están provistos de distanciadores (6), que impiden un contacto directo entre las paredes interiores de los espacios huecos y los cuerpos calentadores (3).

Description

Placa calentadora.

La invención se refiere a una placa calentadora con espacios huecos en los que están dispuestos cuerpos calentadores eléctricamente calentables y un medio caloportador para la transmisión del calor cedido por los cuerpos calentadores a la placa, estando provistos los espacios huecos con medios de conexión para la circulación del medio caloportador.

Las placas calentadoras de este tipo se usan, en particular, en laminadores para la fabricación de módulos fotovoltaicos u otros para la fabricación de placas unidas mediante termoadhesivos o materiales termoplásticos. En las aplicaciones de este tipo es muy importante una temperatura homogénea a lo largo de toda la superficie de la placa calentadora, puesto que ya pequeñas diferencias de temperatura pueden conducir a productos defectuosos.

Un primer tipo de placas calentadoras conocidas presenta varillas calentadoras eléctricas incorporadas, que ceden el calor mediante conducción del calor a la placa. En este caso, la distribución de la temperatura a lo largo de las varillas calentadoras no es controlable. Además, las varillas calentadoras deben caber lo más exactamente posible en orificios correspondientes de la placa, para que esté garantizado una buena transferencia de calor. No obstante, esto puede conducir a tensiones por la expansión térmica. Si la placa calentadora y las varillas calentadoras están hechas de materiales distintos, puede producirse, además, una corrosión por contacto. Si para mejorar la transferencia de calor se usan pastas conductoras de calor, estas pueden secarse con el tiempo, por lo que pueden generarse, de nuevo, diferencias de temperatura a lo largo de la superficie de la placa calentadora.

En un segundo tipo de placas calentadoras conocidas, están previstos espacios huecos, por los que circula un medio caloportador, por ejemplo aceite, calentándose el medio caloportador en el exterior de la placa calentadora. El medio caloportador se enfría naturalmente durante la circulación por los espacios huecos, lo cual conduce ya a diferencias de temperatura no deseadas en la superficie de la placa calentadora.

Por el modelo de utilidad alemán DE 296 10 952 U1 se conoce una placa calentadora en la que están dispuestos elementos calentadores eléctricos en espacios huecos de la placa calentadora, conteniendo los espacios huecos un medio caloportador circulante. Puesto que en esta placa calentadora los espacios huecos están divididos por paredes de apoyo con perforaciones para el medio caloportador, estos espacios huecos son relativamente grandes y se necesita una cantidad correspondientemente elevada de medio caloportador. Las perforaciones provocan pérdidas de flujo no deseadas, que conducen a una gran caída de presión. Debido a las perforaciones, el flujo en los espacios huecos es difícil de controlar; pueden formarse zonas en las que el medio caloportador prácticamente no fluye. Esto puede conducir a un enfriamiento local o a un sobrecalentamiento local del medio caloportador en la zona de los elementos calentadores, por lo que vuelven a formarse diferencias de temperatura indeseadas en la superficie de la placa calentadora. Si se usa aceite como medio caloportador, éste puede adherirse a los elementos calentadores y dificultar de esta forma la transmisión de calor.

En el documento US3942781 con el título "Penetrable Support" está descrita una placa calentadora, que contiene cuerpos calentadores en forma de varillas, que están dispuestos en espacios huecos alargados. No obstante, por estos espacios huecos no circula un medio caloportador.

Partiendo de este estado de la técnica, la invención tiene el objetivo de proponer una placa calentadora mediante la cual se superen los inconvenientes que presentan las placas calentadoras según el estado del técnica. En particular, la invención tiene el objetivo de proponer una placa calentadora que pueda funcionar con un volumen relativamente pequeño de medio caloportador y en la que sean mejores las condiciones de flujo del medio caloportador que en las placas calentadoras según el estado de la técnica.

Este objetivo se consigue según la invención porque los espacios huecos están alargados y los cuerpos calentadores están realizados en forma de varillas y porque los cuerpos calentadores están provistos de distanciadores, que impiden un contacto directo entre las paredes interiores de los espacios huecos y los cuerpos calentadores. Por "alargado" se entiende en este contexto que la relación entre el diámetro interior y la longitud de los espacios huecos es al menos de uno a diez.

Esta solución según la invención permite el uso de varillas calentadoras relativamente largas, que pueden tener, por ejemplo, una longitud de uno a seis metros, pudiendo elegirse la relación de diámetros entre el espacio hueco y la varilla calentadora de tal forma que sea posible trabajar con un mínimo de medio caloportador. De esta forma se consiguen, en particular, tiempos de reacción cortos del conjunto del sistema en el calentamiento y enfriamiento. La diferencia entre la temperatura de entrada y salida es según la invención muy reducida, puesto que la fuente de calor y el sumidero de calor están en el mismo lugar y que la temperatura se compensa a lo largo de la varilla calentadora gracias a un medio caloportador que fluye a una velocidad suficientemente elevada.

Según una realización especial de la invención, los espacios huecos tienen una sección transversal circular. Estro permite la fabricación de éstos mediante taladrado. Por supuesto, los espacios huecos también pueden estar formados por cuerpos tubulares insertados. Los cuerpos calentadores pueden tener también una sección transversal no redonda y pueden estar torcidos, por lo que se favorece un flujo turbulento del medio caloportador. Preferiblemente, los espacios huecos están dispuestos paralelamente unos a otros, porque de esta forma puede conseguirse de forma especialmente sencilla una distribución homogénea de la temperatura en la superficie de la placa calentadora. Una distribución homogénea de la temperatura también puede favorecerse porque los espacios huecos están unidos entre sí por medios de conexión en una conexión en serie o una conexión en paralelo. En determinados casos, por ejemplo, en el caso de superficies muy grandes que han de calentarse, puede ser ventajoso combinar una conexión en serie y en paralelo de los espacios huecos. En este caso, los espacios huecos pueden unirse mediante los medios de conexión de tal forma entre sí que en al menos dos grupos de espacios huecos los espacios huecos están unidos entre sí en una conexión en serie y que los grupos de espacios huecos están unidos entre sí en una conexión en paralelo.

Para hacer funcionar la placa calentadora según la invención son pensables distintos procedimientos. El medio caloportador puede circular, por ejemplo, en un circuito o en un sistema abierto por los espacios huecos de la placa calentadora. Según una realización especial del procedimiento, el medio caloportador se calienta adicionalmente antes de la entrada en la placa calentadora para un calentamiento más rápido. Para que se alcance una temperatura homogénea en la superficie de la placa calentadora ya en la fase de calentamiento, es ventajoso controlar el volumen de paso y la velocidad de paso del medio caloportador de tal forma que salga durante una fase de calentamiento continua más caliente de la placa de lo que ha entrado en la placa. La placa calentadora según la invención también puede enfriarse haciéndose circular un líquido caloportador frío por los espacios huecos. Esto pude hacerse porque el medio caloportador se enfría mediante un intercambiador de calor externo o porque se hace circular otro medio caloportador frío por los espacios huecos.

A continuación, se explicarán realizaciones especiales de la invención más detalladamente a título de ejemplo haciéndose referencia a los dibujos adjuntos. Muestra:

la figura 1, una vista esquemática, en perspectiva, en corte de un ejemplo de realización de la placa calentadora según la invención,

la figura 2, un corte transversal esquemático por el ejemplo de realización según la figura 1 y

las figuras 3a a 3c, tres variantes de la conducción del flujo por la placa calentadora según la invención.

La figura 1 muestra de forma esquemática en una vista en perspectiva desde el lado frontal un corte por una placa calentadora 1, que puede estar hecha de un metal, por ejemplo, una aleación de aluminio. En la placa calentadora 1 están dispuestos espacios huecos 2 alargados, que pueden estar hechos, por ejemplo, mediante taladrado. En los espacios huecos 2 están dispuestas de forma coaxial varillas calentadoras 3 de tal forma que entre éstas y las paredes interiores de los espacios huecos se forme un paso anular 8, que está previsto para que el medio caloportador circule por el mismo. En un ejemplo de realización llevado a la práctica, el diámetro de los espacios huecos es de 2 cm y la longitud de los mismos es de 3,6 metros.

La figura 2 muestra de forma esquemática la disposición de las varillas calentadoras 3 en la placa calentadora 1 y la conducción del medio caloportador en el interior y en el exterior de la placa calentadora 1. La entrada y la salida para el medio caloportador están referenciadas con 5. Para la conducción estanca del medio caloportador están previstos medios de conexión conocidos, que permiten en al menos un lado de la placa calentadora el paso estanco de una varilla calentadora 3 o de una línea de alimentación eléctrica para ésta. En las figuras 3a y 3b está representado de forma esquemática el aspecto que los medios de conexión 9 y 10 de este tipo pueden tener en una vista en planta desde arriba. El medio caloportador está referenciado con 7 y se hace circular en un circuito mediante una bomba 4. En lugar de la bomba, también es pensable otro medio para aumentar la presión. Unos distanciadores 6, que están previstos en la varilla calentadora 3 de forma distribuida a lo largo de su contorno exterior, hacen que la varilla calentadora no entre en contacto directo con la pared interior del espacio hueco 2. En lugar de los distanciadores o adicionalmente a éstos, las varillas calentadoras 3 pueden presentar una sección transversal no redonda y pueden estar torcidas, para provocar un flujo turbulento en el medio caloportador y, por lo tanto, una buena transferencia de calor.

Las figuras 3a, 3b y 3c muestran distintas formas como pueden estar unidos entre sí los distintos espacios huecos en cuanto al flujo. Según la figura 3a, los espacios huecos 2 dispuestos paralelamente uno a otro están unidos mediante piezas de conexión 9 curvados de tal forma entre sí que el medio caloportador circule por ellos sucesivamente, es decir, en serie. La figura 3b muestra una disposición en la que los espacios huecos 2 dispuestos paralelamente están unidos mediante piezas de conexión 10 de tal forma que el medio caloportador circule paralelamente por los mismos. En la figura 3c está representada una disposición en la que grupos de espacios huecos 2 están conectados en serie, estando conectados los grupos en paralelo uno a otro.

Claims (11)

1. Placa calentadora (1) con espacios huecos (2) en los que están dispuestos cuerpos calentadores (3) eléctricamente calentables y un medio caloportador para la transmisión del calor cedido por los cuerpos calentadores a la placa, estando provistos los espacios huecos (2) con medios de conexión (9, 10) para la circulación del medio caloportador, caracterizada porque los espacios huecos (2) están alargados y los cuerpos calentadores (3) están realizados en forma de varillas y porque los cuerpos calentadores están provistos de distanciadores (6), que impiden un contacto directo entre las paredes interiores de los espacios huecos y los cuerpos calentadores (3).

2. Placa calentadora según la reivindicación 1, caracterizada porque los espacios huecos (2) tienen una sección transversal circular.

3. Placa calentadora según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los cuerpos calentadores (3) tienen una sección transversal no redonda y están torcidos.

4. Placa calentadora según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los espacios huecos (2) están dispuestos paralelamente unos a otros.

5. Placa calentadora según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los espacios huecos (2) están unidos entre sí por medios de conexión (9) en una conexión en serie.

6. Placa calentadora según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los espacios huecos (2) están unidos entre sí mediante medios de conexión (10) en una conexión en paralelo.

7. Placa calentadora según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los espacios huecos (2) están unidos entre sí mediante los medios de conexión (9, 10) de tal forma que los espacios huecos están unidos entre sí en una conexión en serie en al menos dos grupos de espacios huecos y que los grupos de espacios huecos están unidos entre sí en una conexión en paralelo.

8. Procedimiento para hacer funcionar la placa calentadora según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el medio caloportador se hace circular en un circuito por los espacios huecos de la placa calentadora.

9. Procedimiento para hacer funcionar la placa calentadora según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el medio caloportador se hace circular en un sistema abierto por los espacios huecos de la placa calentadora.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado porque, para un calentamiento más rápido, el medio caloportador se calienta adicionalmente antes de la entrada en la placa calentadora.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el volumen de paso y la velocidad de paso del medio caloportador se controlan de tal forma que salga durante una fase de calentamiento continua más caliente de la placa de lo que ha entrado en la placa.