ES2269286T3 - Dispositivo de aire caliente. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de aire caliente con un elemento de calefac- ción dispuesto en la corriente de aire con un soporte (5) de un material aislante cerámico y resistente a las temperaturas que presenta filamentos de calefacción (23) dispuestos en ca- nales de aire (7) así como por lo menos un sujetador metálico (4) para el soporte para sujetar el soporte en el elemento de calefacción, caracterizado por el hecho que el dispositivo de aire caliente presenta un circuito eléctrico (14) y el suje- tador metálico (4) tiene contacto eléctrico con el soporte al menos parcialmente y está conectado con el circuito eléctrico (14) para controlar y/o ajustar el circuito de alimentación (17) mediante una corriente que depende del calentamiento del soporte (5) que circula entre el filamento de calefacción (23) helicoidal situado en los canales de aire (7) que solo contacta eléctricamente el material aislante por secciones y no está incluido en el material aislante, y el sujetador me- tálico (4) a través del material aislante resistente a las temperaturas, que está determinada por la resistencia del aislamiento variable según la temperatura.
Description
Dispositivo de aire caliente.
La invención se refiere a unos dispositivos de
aire caliente con un elemento de calefacción dispuesto en la
corriente de aire con un soporte de un material aislante resistente
a las temperaturas que presenta filamentos de calefacción
dispuestos en canales de aire así como por lo menos un sujetador
metálico para el soporte para sujetar el soporte en el elemento de
calefacción.
Los dispositivos de aire caliente de esta índole
están disponibles en el mercado y conocidos como instrumentos,
módulos o sistemas de aire caliente. El soporte dispuesto en la
corriente de aire o de gas consiste habitualmente de cerámica o de
otro material apropiado y se encuentra en un tubo de calefacción en
una de cuyas extremidades se sopla por ejemplo aire o gas. Estos
dispositivos de aire caliente existen con varios tipos de la
generación de aire o gas. Existen aparatos en los cuales está
dispuesto un soplador directamente en la carcasa e igualmente
aparatos con una generación externa de corriente de aire. En la otra
extremidad del tubo de calefacción se pueden conectar habitualmente
varias toberas. En el tubo de calefacción se encuentra el elemento
de calefacción con el soporte de un material resistente a las
temperaturas, usualmente un material cerámico, que se mantiene por
ejemplo mediante un vástago central en una cabeza de conexión
dispuesta en el lado dirigido hacia el soplador. A través de esta
cabeza de conexión se realiza igualmente la conexión eléctrica de
los filamentos de calefacción dispuestos en el soporte. En el lado
dirigido hacia la tobera se encuentra por regla general
adicionalmente un disco delgado de cerámica que presenta también
esencialmente canales de aire, en cuyo caso este disco de
protección no se calienta a través de los filamentos de calefacción.
El disco de protección es movible y está separado del soporte, pero
también se encuentra en el vástago que, en su extremidad libre, está
por ejemplo aplastado para evitar que se deslicen el soporte y el
disco protector.
Por la patente DE 198 39 044 A1 es conocido un
dispositivo de esta índole, en el cual los filamentos de calefacción
están dispuestos helicoidalmente en canales de aire. En otros
dispositivos conocidos los filamentos de calefacción discurren en
canales de aire paralelos al eje.
Sin embargo, un problema es representado por el
caso de que el elemento de calefacción funcione a pesar de quedar
debajo del límite de corriente de aire mínimo, por ejemplo causado
por un soplador defectuoso o por estrechamiento del paso o de la
salida de aire (toberas). Por regla general, la consecuencia de ello
es la destrucción del elemento de calefacción. Por este motivo los
aparatos de aire caliente disponibles en el mercado presentan un
sensor adicional, por ejemplo elementos térmicos, sensores ópticos,
mediciones de resistencia etc., para evitar este sobrecalentamiento
no deseado.
La patente CH 537 687 revela un dispositivo en
un aparato de calefacción por resistencia eléctrica para la
limitación de la temperatura del radiador a un valor determinado, en
el cual un radiador tubular comprende un filamento de resistencia
integrado en un material aislante en forma de polvo empaquetado. Un
tubo envolvente metálico rodea el material aislante con el
filamento, y las extremidades del tubo envolvente están cerradas
herméticamente por tapones aislantes. Al sobrepasar una cierta
temperatura máxima la corriente de derivación entre el filamento de
resistencia y el tubo envolvente, como consecuencia de la curva
característica negativa de la resistencia del óxido de magnesio en
forma de polvo, se utiliza para interrumpir el circuito de
alimentación.
El objeto de la presente invención es proponer
un dispositivo de aire caliente mejorado con la cual se logre una
protección efectiva del elemento de calefacción sin sensores
adicionales, como por ejemplo elementos térmicos, sensores ópticos,
mediciones de resistencia etcétera, y adicionalmente se extienda la
posibilidad de regulación de temperatura.
Este objeto es alcanzado de acuerdo con la
invención mediante un dispositivo de aire caliente con las
características de la reivindicación 1. Otras realizaciones
ventajosas se desprenden de las subreivindicaciones.
De acuerdo con la invención, el soporte tiene
contacto eléctrico con el soporte metálico parcialmente, de modo
preferente totalmente. El soporte está conectado con un circuito
eléctrico para gobernar y/o ajustar el circuito de alimentación de
calefacción mediante una corriente que depende del calentamiento del
soporte y fluye por el material resistente a las temperaturas,
entre el filamento helicoidal de calefacción en los canales de aire
y el soporte metálico. El circuito eléctrico puede desconectar el
circuito de alimentación de calefacción al sobrepasar cierto valor
de medición y/o reducir la potencia. Como magnitud de medición se
puede utilizar la corriente de derivación que, debido al
calentamiento, fluye a través del material cerámico aislante, o la
resistencia del aislamiento medida a través de una corriente
impuesta por el material cerámico. Básicamente, por la patente CH
es conocido que con el aumento de la temperatura la corriente que
fluye a través del material aislante resistente a las temperaturas
puede ser determinada y utilizada para el mando de la temperatura.
En este caso, el filamento de calefacción está incrustado en el
material aislante, de modo que se obtiene un contacto directo entre
el filamento de calefacción y el material aislante. De modo
sorprendente, se observó que este principio lleva a unos resultados
de medición reproducibles también en aquellos dispositivos
existentes de aire caliente, en los cuales los filamentos de
calefacción están dispuestos en una corriente de aire, es decir, no
están incrustados en el material, a efectos de gobernar y/o ajustar
el circuito de alimentación de calefacción. En este caso, el
soporte es contactado en su perifería exterior o mediante uno o
varios taladros longitudinales. Para ello es importante que se
logre un contacto suficiente y bueno entre el sujetador metálico y
el material del soporte. En este caso, la superficie de contacto
puede constituirse por toda la superficie o solo una parte de la
superficie contactable en diferentes zonas de temperatura del
soporte, según cual sea la intensidad máxima de corriente que se
desea y precisa para la elaboración ulterior de señales -
mando/regulación de la temperatura. Cuanto más reducidas sean las
resistencias de paso de los filamentos de calefacción a la
superficie contactable, con más intensidad la corriente puede
aplicarse. Para determinar esta corriente es relevante la
resistencia de paso de los filamentos de calefacción al soporte
cerámico, la resistencia interior del soporte y la resistencia de
paso del soporte al elemento de contacto. Con temperaturas más altas
se obtiene una ionización del aire en el respectivo canal de aire.
Gracias a ello, una corriente adicional puede fluir entre el
filamento de calefacción y el soporte que influye la corriente
entera a través del material cerámico. Esta corriente a través del
material aislante cerámico, determinada por la resistencia de
aislamiento dependiente de la temperatura y la tensión aplicada
entre el filamento de calefacción y el sujetador metálico se designa
en lo sucesivo como corriente de medición.
De acuerdo con una configuración preferente, la
corriente de medición se deriva a través de un sujetador ya
existente, particularmente un sujetador central. Esto puede
efectuarse por ejemplo utilizando como sujetador un tubo hueco,
preferentemente un tubo poligonal, que, después de montar el
sujetador, es ensanchado desde su interior, para adaptarse a las
tolerancias siempre existentes del material resistente a las
temperaturas y para contactar el mismo de manera suficiente. El
ensanchamiento desde el interior puede realizarse de manera
mecánica, neumática o hidráulica. Otra posibilidad consiste en la
utilización de manguitos con muelles redondos o angulares que se
ponen encima de un vástago metálico, para realizar de este modo un
contacto suficiente entre el sujetador y el material resistente a
las temperaturas. La sujeción en forma de un vástago metálico o del
tubo hueco también puede realizarse por fundición mediante un
material de contacto, por ejemplo cerámica líquida, en el espacio
entre la circunferencia del sujetador central y el canal del
soporte.
En caso de que no sea obligatorio para el
contacto con el sujetador central, se puede utilizar un vástago
hueco o un vástago masivo. De acuerdo con una forma de realización
preferente, se utiliza un vástago hueco a través del cual se
conduce el sensor de temperatura hacia la punta del soporte. De este
modo se puede introducir adicionalmente, de una manera sencilla y
poco gravosa, la determinación de temperatura necesaria para la
regulación de los filamentos de calefacción en el punto de la
salida de aire del soporte. De manera preferente, el sensor de
temperatura contacta con su vaina el soporte respectivamente el tubo
hueco, y deriva la corriente de medición de esta manera.
De acuerdo con una configuración especialmente
preferente, el soporte como superficie de contacto presenta por lo
menos una superficie con conductividad eléctrica. A este efecto, el
soporte tiene un revestimiento de un material conductor como por
ejemplo plata u otro material que resista a las temperaturas
generadas en dispositivos de aire caliente. La superficie revestida
puede estar dispuesta en la circunferencia exterior o en el
interior de un taladro en el cual se introduce un elemento de
contacto (tubo o sensor de temperatura) y, tal como ya se ha
detallado anteriormente, tener las dimensiones apropiadas y estar
dispuesta en el soporte de tal modo que la corriente de medición no
sobrepase ciertos límites. La utilización de una superficie con
conductividad eléctrica tiene por efecto que la corriente de
medición ya no se mide puntualmente estando sujeta a fuertes
oscilaciones, sino que la integral es registrada a través de todas
las corrientes que impactan sobre la superficie conductiva y es
derivada.
De acuerdo con una realización ventajosa de la
invención, el circuito eléctrico gobierna y/o ajusta el circuito de
alimentación de calefacción en función de la resistencia de
aislamiento medida del material aislante resistente a las
temperaturas. Para medir la resistencia de aislamiento, el filamento
de calefacción es separado de la red de alimentación y se aplica
una corriente de medición a través del sujetador metálico y una
conexión de filamento de calefacción. La medida resultante de la
resistencia del aislamiento se utiliza posteriormente para el
ajuste y/o el mando del circuito de alimentación de calefacción. A
efectos de poder realizar mediciones durante la operación corriente
se precisa que el circuito eléctrico interrumpa el circuito de
alimentación de calefacción en el momento de la medición, y
posteriormente lo vuelva a conectar.
A continuación se detalla la invención a través
de unos ejemplos de realización en relación con los dibujos
acompañantes. En los dibujos
La figura 1 muestra la representación de un
dispositivo de aire caliente;
La figura 2 muestra una representación
esquemática en corte por el tubo/elemento de calefacción del
dispositivo de aire caliente según la figura 1;
La figura 3 muestra una vista frontal sobre un
soporte del dispositivo de aire caliente en el tubo de
calefacción;
La figura 4 muestra la conexión principal del
dispositivo para interrumpir el circuito de alimentación de
calefacción;
La figura 5 muestra una posibilidad de contacto
del soporte con un corte por el soporte y una vista agrandada en
planta sobre la extremidad libre del soporte, siendo sin embargo
representadas solo las partes esenciales en las cuales tiene lugar
el contacto,
La figura 6 muestra otra posibilidad en la
representación correspondiente a la figura 5, y
La figura 7 muestra otra posibilidad en la
representación correspondiente a las figuras 5 y 6.
La figura 1 muestra un dispositivo de aire
caliente 1 con una carcasa 2 para la recepción de un soplador y los
elementos de ajuste. Con el dispositivo de aire caliente
representado se trata de una versión en la cual el soplador está
situado en la carcasa 2. En otra formas conocidas de realización la
generación de corriente de aire se efectúa de modo externo, de
manera que desemboque en la carcasa por ejemplo un segundo tubo para
la entrada de la corriente de aire. La invención es independiente
de la manera de generación de corriente de aire. Adyacente a la
carcasa 2 se encuentra el tubo de calefacción 3.
En la figura 2 se muestra una representación
esquemática agrandada del tubo de calefacción 3 en el cual, mediante
un sujetador 4 en forma de vástago, está sujetado un soporte 5 de
cerámica a través de un sujetador 6 en forma de disco. En esta
figura, el soporte de cerámica 5 presenta unos canales de aire 7 no
visibles, por ejemplo paralelos (figura 3) en los cuales están
introducidos filamentos de calefacción de manera conocida. En la
figura 3 están representados los patrones de conexión a modo de
ejemplo. Los filamentos de calefacción no se representan.
De acuerdo con la figura 2, adyacente al soporte
de cerámica 5 sigue un disco de protección conocido 8 que está
sujetado junto con el soporte de cerámica 5 mediante el vástago 4 en
el sujetador en forma de disco. En el ejemplo de realización en la
figura 2 el vástago está configurado como vástago hueco, de modo
que, en su interior, aun se pueda colocar un sensor de temperatura,
por ejemplo un elemento térmico, con los hilos 9 y 10 de sensor de
temperatura. El sujetador en forma de disco 6 presenta conexiones
eléctricas 11 y 12 para los conductores de calefacción en los
canales de aire 7 del soporte de cerámica 5. El sujetador 4 en forma
de vástago está provisto igualmente de una conexión 13 para
alimentar la corriente de medición que fluye por el soporte 5 de
cerámica, en caso de calentamiento no permitido de un dispositivo 14
(figura 4) para la separación del circuito de alimentación de
calefacción.
La figura 3 muestra los canales de aire 7 en el
soporte de cerámica 5 así como un taladro longitudinal central 15,
rectangular en este caso, para la recepción de un soporte en forma
de vástago 4. Para obtener una corriente de medición suficiente es
importante que el sujetador 4 tenga el contacto mejor posible con el
soporte de cerámica 5 para mantener la resistencia de paso la más
baja posible.
En la figura 4 se ilustra la conexión principal
de un circuito eléctrico 14 y la interrupción del circuito de
alimentación de calefacción. El diagrama de bloque esquemático
simboliza las diversas posibilidades de conexión eléctrica antes
mencionadas. El circuito eléctrico 14 puede presentar por ejemplo,
según el caso de aplicación, un interruptor mecánico o electrónico
para la separación del circuito de alimentación de calefacción.
Adicionalmente el circuito eléctrico puede comprender una conexión
para el ajuste de la temperatura del elemento de calefacción en
función de la corriente de derivación o la resistencia del
aislamiento. Con 13 se indica a modo de ejemplo el conductor que
lleva al sujetador metálico 4 y con 16 un potencial de
referencia.
En uno de los ejemplos de realización, el
circuito 14 presenta un relé que está conectado entre el sujetador
4 (a través del conductor 13) y el conductor neutro 16. Al alcanzar
los valores de límite de la corriente de medición, con el relé se
separa el circuito de alimentación de calefacción que es indicado
con el número 17. Solo después de desconectar completamente la
alimentación de los aparatos de aire caliente se puede iniciar un
proceso nuevo de calefacción.
En la figura 5a se ilustra un soporte 5 con un
taladro central 21 en el cual el sujetador central está configurado
como tubo cuadrado. En el ejemplo de realización, el tubo cuadrado 4
tiene contacto puntual en dos lados con el soporte 5 en el taladro
central 21. A través de las conexiones 11 y 12 el filamento de
calefacción 23 es alimentado de energía y la corriente de medición
es derivada mediante la conexión 13. La figura 5b muestra una
disposición similar a la de la figura 5a, pero la pared interior del
taladro central 21 tiene un revestimiento de una capa 20 con
conductividad eléctrica, por ejemplo plata. De esta manera en los
puntos de contacto del tubo cuadrado 4 con la superficie conductiva
20 se deriva la totalidad de la corriente de medición generada,
mientras que en la variante en figura 5a solo se deriva la corriente
tomada puntualmente en los respectivos puntos de contacto.
En la variante de acuerdo con la figura 6a, se
coloca un tubo cuadrado como sujetador 4 en el taladro central 21,
de modo similar a la figura 5a. Adicionalmente, en el tubo cuadrado
4 se encuentra un sensor de temperatura 18 que tiene contacto con
el tubo cuadrado 4 a través de su vaina 19. Aquí, la corriente de
medición es derivada a través del conductor 13 mientras que los
filamentos del sensor de temperatura 9, 10 se utilizan para la
determinación de la temperatura. De manera correspondiente, en la
figura 6b la pared interior del taladro central 21 está provista
otra vez de una superficie conductiva 20 para no solo captar
corrientes puntuales.
La figura 7a muestra un sujetador exterior de
elemento de calefacción que está colocado en la circunferencia del
soporte 5. En el interior de un taladro central 21 se encuentra el
sensor de temperaturas 18 que tiene contacto con la pared del
mismo. La figura 7b muestra una configuración similar, pero con un
revestimiento adicional 20 del taladro central 21 que tiene
contacto con la vaina 19 del sensor de temperaturas 18. De modo
correspondiente, las conexiones se realizan tal como representado en
las figuras 6a y 6b.
Claims (7)
1. Dispositivo de aire caliente con un elemento
de calefacción dispuesto en la corriente de aire con un soporte (5)
de un material aislante cerámico y resistente a las temperaturas que
presenta filamentos de calefacción (23) dispuestos en canales de
aire (7) así como por lo menos un sujetador metálico (4) para el
soporte para sujetar el soporte en el elemento de calefacción,
caracterizado por el hecho que el dispositivo de aire
caliente presenta un circuito eléctrico (14) y el sujetador
metálico (4) tiene contacto eléctrico con el soporte al menos
parcialmente y está conectado con el circuito eléctrico (14) para
controlar y/o ajustar el circuito de alimentación (17) mediante una
corriente que depende del calentamiento del soporte (5) que circula
entre el filamento de calefacción (23) helicoidal situado en los
canales de aire (7) que solo contacta eléctricamente el material
aislante por secciones y no está incluido en el material aislante, y
el sujetador metálico (4) a través del material aislante resistente
a las temperaturas, que está determinada por la resistencia del
aislamiento variable según la temperatura.
2. Dispositivo de aire caliente según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho que el sujetador
(4) está configurado en forma de tubo hueco que incorpora un sensor
de temperatura (18) cuya vaina (19) tiene contacto eléctrico al
menos parcialmente con el sujetador metálico (4).
3. Dispositivo de aire caliente según la
reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho que el
sujetador (4) está dispuesto en un taladro longitudinal central
(15).
4. Dispositivo de aire caliente según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho que un taladro
longitudinal (21) incorpora un sensor (18) de temperaturas cuya
vaina (19) tiene un contacto eléctrico por lo menos parcial con el
soporte (5) y porque un sujetador metálico cilíndrico hueco (4) está
dispuesto en la periferia exterior.
5. Dispositivo de aire caliente según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho que
el soporte (5) presenta al menos una superficie (20) con
conductividad eléctrica que sirve de superficie de contacto entre
el soporte (5) y el sujetador metálico (4).
6. Dispositivo de aire caliente según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho que
el circuito eléctrico (14) manda y/o ajusta el circuito de
alimentación (17) mediante la corriente de derivación a través del
material aislante y resistente a las temperaturas.
7. Dispositivo de aire caliente según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho que
el circuito eléctrico (14) manda y/o ajusta el circuito de
alimentación (17) en función de la resistencia de aislamiento
medida del material aislante y resistente a las temperaturas.
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