ES2287809T3 - Dispositvo de seguridad para un dispositivo de calentamiento, dispositivo de calentamiento, y agua caliente instantanea. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de seguridad para un dispositivo de calentamiento (1) para fluidos, donde el dispositivo de calentamiento (1) incluye un elemento de calentamiento (2) y un elemento de transferencia de calor (3) que, para transferir calor producido por el elemento de calentamiento (2) al fluido, está dispuesto en conexión térmicamente conductora con el elemento de calentamiento (2) y el fluido, con un fusible (10) que interrumpe el circuito de calentamiento del elemento de calentamiento (2) si el elemento de transferencia de calor (3) ya no puede transferir energía térmica al fluido, caracterizado porque se ha previsto además un dispositivo de calentamiento térmico (27) que está dispuesto en conexión térmica con el fusible (10) y que alimenta adicionalmente una cantidad limitada de calor al fusible (10) con el fin de acelerar el proceso de disparo del fusible (10).
Description
Dispositivo de seguridad para un dispositivo de
calentamiento, dispositivo de calentamiento, y agua caliente
instantánea.
La invención se refiere a un dispositivo de
seguridad para un dispositivo de calentamiento para fluidos, donde
el dispositivo de calentamiento incluye un elemento de calentamiento
y un elemento de transferencia de calor que, para la transferencia
del calor producido por el elemento de calentamiento al fluido, está
dispuesto en conexión térmicamente conductora con el elemento de
calentamiento y el fluido, con un fusible que interrumpe el
circuito de calentamiento del elemento de calentamiento cuando el
elemento de transferencia de calor ya no puede transferir energía
térmica al fluido. La solicitud se refiere además a un dispositivo
de calentamiento y un calentador de flujo continuo con un
dispositivo de calentamiento de dicho tipo.
Los dispositivos de calentamiento y calentadores
de flujo continuo del tipo indicado se usan, por ejemplo, en
lavavajillas o lavadoras. Para calentar el fluido, actualmente se
utilizan predominantemente dispositivos de calentamiento basados en
cuerpos calentadores tubulares. Los cuerpos calentadores tubulares
constan generalmente de un hilo de resistencia que se encuentra en
el centro en un tubo de acero inoxidable de modo que no sean
posibles rupturas de voltaje. El espacio entre el hilo de
resistencia y el tubo de acero inoxidable se llena con un material
aislante, generalmente un polvo de óxido de magnesio, para fijación
precisa del hilo de resistencia en el centro del tubo y para mejora
del aislamiento.
El uso de cuerpos calentadores tubulares se
puede llevar a cabo de formas diferentes. Así, por ejemplo, se
pueden disponer en un calentador de flujo continuo, a través del que
fluye el fluido, en el flujo de fluido. El cuerpo tubular de
calentamiento también se puede disponer en un tubo de conducción de
fluido, en un caso dado con interposición de un elemento de
transferencia de calor, a cuyo través pasa el fluido. Otra variante
simple contempla que el cuerpo tubular de calentamiento, que está en
el interior del depósito, sea lavado por el fluido.
Es común a todas las variantes descritas que el
dispositivo de calentamiento tenga un cierto grado de inercia
debido al modo de construcción del cuerpo tubular de calentamiento.
Debido a las salidas de menor área alcanzables del cuerpo tubular
de calentamiento, resultan componentes de grandes dimensiones.
Igualmente frecuentemente surgen problemas en la formación del
contacto del cuerpo tubular de calentamiento y además componentes
asociados tales como, por ejemplo, un elemento de conmutación, que
ha de evitar el funcionamiento del dispositivo de calentamiento o
del calentador de flujo continuo en estado seco.
Un calentador de flujo continuo de dicho tipo
con un complicado sistema de sellado y una unidad de supervisión
integrada en forma de un microconmutador para protección contra
corriente en seco estado se puede deducir, por ejemplo, de DE 36 26
955 C2.
Se utilizan generalmente fusibles para
protección mecánica de los dispositivos de calentamiento. Se funden
por la admisión de energía térmica y así interrumpen el circuito de
calentamiento, por lo que el dispositivo de calentamiento se separa
del voltaje.
Un dispositivo de calentamiento para fluidos con
al menos un elemento de calentamiento, que incluye un elemento de
transferencia de calor que, para transferir al fluido el calor
producido por el elemento de calentamiento, está dispuesto en
conexión operativa con el elemento de calentamiento y el fluido se
conoce por DE 199 34 319 A1. El dispositivo de calentamiento
descrito tiene un tubo de conducción de fluido, en cuyo lado
exterior está montado el elemento de calentamiento. Para supervisar
el elemento de calentamiento del dispositivo de calentamiento y
también el fluido a calentar, se ha previsto un dispositivo de
supervisión de temperatura en forma de una resistencia NTC, que
está conectada con un dispositivo de control para controlar el
elemento de calentamiento. Aparte de eso, también se describe una
protección contra sobrecargas en forma de un fusible, que
interrumpe el elemento de calentamiento en el caso de funcionamiento
en seco.
La desventaja de tales fusibles consiste en que
el tiempo de respuesta del fusible es muy prolongado. Esto puede
ser atribuido al hecho de que las capacidades térmicas del
dispositivo de calentamiento que se usa, por ejemplo un cuerpo
tubular de calentamiento, son muy altas y así el comportamiento de
respuesta del dispositivo de calentamiento es muy lento. En el caso
del funcionamiento en seco indeseado, esto significa que el
dispositivo de calentamiento, más exactamente el elemento de
calentamiento, tiene que operar más tiempo sin que se dañe. Debido
a este largo período de tiempo el fusible se calienta y funde para
interrumpir por ello el circuito de calentamiento, tanto si el
dispositivo de calentamiento descrito en DE 199 34 319 A1, en el que
el elemento de calentamiento se construye como un cuerpo tubular de
calentamiento o como un calentador de resistencia eléctrica, su
efecto de protección parece cuestionable.
Además, DE 199 46 826 A1 describe un dispositivo
de seguridad para un circuito de potencia en vehículos de motor con
un fusible y un calentamiento térmico externo, que está dispuesto en
conexión térmica con el fusible y alimenta a éste una cantidad
limitada de calor con el fin de ponerlo en el estado de disparo en
el caso de una corriente nominal excesiva. Con ello se puede
efectuar una interrupción más rápida del circuito de potencia en
comparación con un solo fusible.
Por lo tanto, la tarea de la presente invención
es proporcionar un dispositivo de seguridad para un dispositivo de
calentamiento para fluidos que está en condiciones de proteger
fiablemente, de manera simple y económica, un dispositivo de
calentamiento con pequeña capacidad térmica tal como, por ejemplo,
un calentador de resistencia eléctrica en forma de un elemento de
capa gruesa, que tiene un comportamiento de respuesta rápido. Otra
tarea de la presente invención es mostrar un dispositivo de
calentamiento y un calentador de flujo continuo en el que se
protege efectivamente el funcionamiento en estado seco.
Estas tareas se logran con un dispositivo de
seguridad con las características de la reivindicación de patente
1, con un dispositivo de calentamiento para fluidos con las
características de la reivindicación de patente 11 y con un
calentador de flujo continuo con las características de la
reivindicación de patente 13. Refinamientos ventajosos son
evidentes respectivamente por las reivindicaciones dependientes
secundarias.
Según la invención, el dispositivo de seguridad
tiene, aparte del fusible, otro dispositivo de calentamiento
térmico que está dispuesto en conexión térmica con el fusible y que
alimenta adicionalmente al fusible una cantidad limitada de calor
con el fin de acelerar el proceso de disparo del fusible.
Como con los fusibles convencionales, en el caso
del dispositivo de seguridad según la invención, el fusible es
disparado por admisión de energía térmica, es decir separa el
circuito de calentamiento. La separación del circuito de
calentamiento se realizaría, como en el caso del dispositivo
descrito en DE 199 34 319 A1, aunque no se disponga el dispositivo
de calentamiento térmico. Sin embargo, la duración de tiempo hasta
el disparo del fusible sería entonces posiblemente de tal duración
que se destruiría un dispositivo de calentamiento, hecho en forma
de un calentador de resistencia eléctrica y que tiene simplemente
una pequeña capacidad térmica. En el caso de destrucción del
dispositivo de calentamiento, entonces sería concebible una conexión
a tierra, por lo que, por ejemplo se dispararían los conmutadores
de fallo de corriente usuales en casa. La provisión del dispositivo
de calentamiento térmico asegura ahora que el fusible se dispare
antes de la destrucción del calentador y respuesta de dichos
conmutadores de fallo de corriente domésticos. El acortamiento del
tiempo se puede lograr mediante la provisión del dispositivo de
calentamiento adicional.
El dispositivo de seguridad según la invención
reacciona exclusivamente al calor desprendido por el dispositivo de
calentamiento, más exactamente el elemento de calentamiento. En
particular, la cantidad de calor producida por el dispositivo de
calentamiento térmico es alimentada al fusible incluso en operación
normal, donde la cantidad de calor alimentada en operación normal
es menos que la energía requerida para disparar el fusible. En ese
caso, el dispositivo de calentamiento térmico no se dispara, como en
DE 199 46 826 A1, en base a una señal de control que detecta una
corriente en el circuito de calentamiento, sino en base al calor que
surge en el elemento de calentamiento. El dispositivo de seguridad
según la invención prescinde completamente de un sistema lógico de
evaluación y control. La detección de la corriente nominal del
dispositivo de calentamiento, en particular del elemento de
calentamiento, se podría gestionar solamente con un desembolso
sustancial debido a las corrientes muy altas necesarias.
Con el fin de obtener una disposición que sea lo
más simple y económica posible, se prescinde de una supervisión
electrónica en el dispositivo de seguridad según la invención. No
obstante, para asegurar un disparo fiable y rápido del dispositivo
de seguridad, se ha previsto operar el dispositivo de calentamiento
térmico incluso en la operación normal del dispositivo de
calentamiento. Esto se puede realizar de manera especialmente simple
porque el dispositivo de calentamiento está formado por el elemento
de calentamiento. Se prefiere que el elemento de calentamiento
tenga un número de secciones de calentamiento y que el dispositivo
de calentamiento térmico esté formado por al menos una de las
secciones de calentamiento.
La cantidad de calor alimentada por el
dispositivo de calentamiento térmico al fusible depende así
sustancialmente de cuánto fluido sea calentado por medio del
dispositivo de calentamiento. El dispositivo de calentamiento
térmico produce así la misma cantidad de calor no solamente en
operación normal, sino también en caso de fallo. La cantidad de
calor que se alimenta a estos elementos (por una parte, el fusible,
y por la otra, el fluido a calentar), viene determinada así
sustancialmente exclusivamente por el fluido. En operación normal la
mayor parte de la cantidad de calor producido por el dispositivo de
calentamiento térmico es disipada por medio del fluido. Si éste ya
no está presente, es decir, si el dispositivo de calentamiento opera
en funcionamiento en seco, la cantidad de calor ya no puede ser
disipada, por lo que el dispositivo de calentamiento térmico
calienta muy rápidamente el fusible y separa fiablemente el circuito
de calentamiento.
El fusible se dispone preferiblemente en el
elemento de transferencia de calor del dispositivo de calentamiento
en una región en la que las secciones de calor tienen los radios más
pequeños. En estas regiones, la concentración de corriente es
mayor, por lo que tiene lugar muy rápidamente un calentamiento local
excesivo. La velocidad a la que se dispara el fusible, puede ser
establecida así también por la región del dispositivo de
calentamiento en la que éste esté dispuesto.
En un refinamiento de la invención el fusible se
suelda al circuito de calentamiento del elemento de calentamiento,
por lo que la retención eléctrica y mecánica del fusible la efectúan
los puntos de contacto formados en ese caso y donde la interrupción
del circuito de calentamiento tiene lugar en la región de al menos
un punto de contacto. La separación del circuito de calentamiento
se puede llevar a cabo fundiendo simplemente un punto de contacto.
Se prefiere que ambos puntos de contacto durante la fusión se
separen aproximadamente al mismo tiempo.
El fusible, en la posición instalada, se coloca
convenientemente con relación al elemento de calentamiento y la
unidad de transferencia de calor de tal manera que la separación de
la conexión soldada tenga lugar con la asistencia de la fuerza
gravitacional que actúa en el fusible. El disparo del fusible se
efectúa, por una parte, por el muy alto calentamiento del
dispositivo de calentamiento, en particular el elemento de
calentamiento en la región del fusible, dado que, debido al
calentamiento intrínseco del fusible, se licua la suelda en los
puntos de contacto del fusible. En virtud de la posición instalada
hacia abajo, la fuerza del peso del fusible excede de la fuerza de
retención de la suelda, por lo que el fusible cae irreversiblemente.
Por ello, el circuito se interrumpe fiablemente.
En otro refinamiento el elemento de
calentamiento incluye una resistencia con curva característica de
temperatura positiva. El elemento de calentamiento tiene así una
característica PTC. Esto significa que el sobrecalentamiento se
limita hasta un cierto nivel si no se ha de evitar un funcionamiento
en seco.
El elemento de calentamiento se forma
preferiblemente por una resistencia de calentamiento eléctrica, en
particular un calentamiento de película gruesa. En el caso de estos
no es posible usar, debido a la baja capacidad térmica, fusibles
lentos, dado que el período de tiempo hasta la respuesta o el
disparo del fusible es demasiado largo y el dispositivo de
calentamiento, más exactamente el elemento de calentamiento, se
destruiría debido a la alta carga térmica.
En otra realización preferida se puede prever un
dispositivo de supervisión de temperatura de operación electrónica
que regula la alimentación de energía a través del elemento de
calentamiento en dependencia de la temperatura del fluido. El
dispositivo de supervisión de temperatura de operación electrónica
se puede construir, por ejemplo, en forma de una resistencia NTC,
cuyo valor de resistencia dependiente de la temperatura es detectado
y usado para controlar o regular el dispositivo de calentamiento.
El dispositivo de supervisión de temperatura representa una
protección que opera independientemente, que también deberá
reconocer generalmente el funcionamiento en seco del dispositivo de
calentamiento y consiguientemente deberá interrumpir el elemento de
calentamiento. Para el caso de que el dispositivo de calentamiento
clave tenga un defecto y éste no se haya observado, el fusible en
conexión con el dispositivo de calentamiento térmico es una
protección final, fiable y simple para el dispositivo de
calentamiento.
En ese caso se prevé que el dispositivo de
supervisión de temperatura y el fusible no tengan interacción o
influencia mutua con respecto a su función de supervisión. En otros
términos, esto significa que el resultado obtenido por el
dispositivo electrónico de supervisión de temperatura no es usado
para la finalidad de controlar el accionamiento del fusible o el
dispositivo de calentamiento térmico y hacer que el fusible se
dispare.
El dispositivo de calentamiento según la
invención para fluidos para instalación en un calentador de flujo
continuo incluye al menos un elemento de calentamiento ejecutado
como un calentador de resistencia eléctrica y al menos un elemento
de transferencia de calor que, para transferir al fluido el calor
producido por el elemento de calentamiento, está dispuesto en
conexión térmicamente conductora con el elemento de calentamiento y
el fluido, por lo que se facilita un dispositivo de seguridad según
la invención. Con ello se obtienen las mismas ventajas, como se ha
explicado anteriormente en unión con el dispositivo de
seguridad.
Lo mismo se aplica también a un calentador de
flujo continuo según la invención con dicho dispositivo de
calentamiento y una parte conformada, que está conectada mecánica y
positivamente con él de forma resistente a la presión y a la
temperatura, para la formación de un espacio de fluido, donde la
parte conformada tiene al menos un agujero de entrada y al menos un
agujero de salida.
En la medida en que se prevé un elemento de
supervisión de temperatura, se prefiere que éste esté dispuesto en
el elemento de transferencia de calor del dispositivo de
calentamiento en una región situada cerca del agujero de entrada en
esta parte conformada. Por ello es posible detectar exactamente de
manera especialmente simple la temperatura del fluido que fluye al
calentador de flujo continuo y reconocer rápidamente en
funcionamiento en seco.
A continuación se describen refinamientos
ventajosos así como ejemplos de realización del dispositivo de
calentamiento según la invención así como el calentador de flujo
continuo según la invención.
A este respecto:
La figura 1 representa una vista en planta de la
superficie exterior de un dispositivo de calentamiento según la
invención.
La figura 2 representa una vista en sección del
dispositivo de calentamiento de la figura 1 a lo largo de la línea
A-A.
La figura 3 representa una vista lateral del
dispositivo de calentamiento según la invención, donde se ilustra
en su posición de instalación posterior con la superficie exterior
hacia abajo.
La figura 4 representa una vista de detalle del
borde, delimitado en líneas de trazos, del dispositivo de
calentamiento.
La figura 5 representa una vista en perspectiva
de un calentador de flujo continuo según la invención compuesto de
un dispositivo de calentamiento y una parte conformada.
La figura 6 representa una vista en perspectiva
de un dispositivo de calentamiento y un dispositivo de seguridad
según la invención dispuesto en su circuito de calentamiento.
Y la figura 7 representa una vista ampliada del
dispositivo de seguridad según la invención de la figu-
ra 6.
ra 6.
A continuación se describe un dispositivo de
calentamiento con referencia a las figuras 1 a 4, en cuyo
dispositivo se usa el dispositivo de seguridad según la
invención.
La figura 1 representa un dispositivo de
calentamiento 1 en una vista en planta en su superficie exterior
14. El dispositivo de calentamiento 1 tiene una forma
sustancialmente circular. Un elemento de calentamiento 2 está
dispuesto en una región central 4 de un elemento de transferencia de
calor 3, que consta, por ejemplo, de acero inoxidable. El elemento
de transferencia de calor se hace de un metal, por ejemplo acero
inoxidable, que tiene pobre conductividad térmica en dirección
lateral. Perpendicularmente, es decir, en un plano perpendicular al
plano del dibujo, el elemento de transferencia de calor tiene, en
cambio, buena conductividad térmica de modo que se asegura una
transferencia efectiva del calor producido por el elemento de
calentamiento al fluido. El elemento de calentamiento 2 consta en
total de, por ejemplo, siete segmentos circulares concéntricos de
un círculo, de los que cada uno forma una sección de calentamiento
5. Las secciones de calentamiento 5 están dispuestas una con
relación a otra de tal manera que extremos adyacentes de los
segmentos de círculo se pongan en interconexión eléctrica por medio
de un recorrido conductor corto 7. En este caso, el único circuito
de calentamiento se extiende así desde un extremo terminal 11 por
medio del aro concéntrico exterior y cada uno de los demás aros
concéntricos al otro extremo terminal 12.
El elemento de calentamiento 2 del dispositivo
de calentamiento presente 1 tiene un solo circuito de calentamiento.
En otros términos, todas las secciones de calentamiento 5 del
elemento de calentamiento 2 están conectadas en serie conjuntamente
por medio de correspondientes secciones de recorrido conductor 7. Un
componente de este circuito de calentamiento también es un fusible
10 que es parte del dispositivo de seguridad según la invención y
está dispuesto sustancialmente en el centro de la región central 4
en la que los segmentos de calentamiento 5 tienen los radios más
pequeños.
Las figuras 2 y 3 muestran el dispositivo de
calentamiento 1 en su posición de instalación posterior, por
ejemplo en un lavavajillas o una lavadora. La posición de
instalación se define de tal manera que la superficie exterior 14
en la que se disponen el elemento de calentamiento 2, el fusible 10,
otro elemento de supervisión de temperatura 8 descrito más tarde y
el dispositivo de formación de contacto 9, mire hacia abajo. En
cambio, la superficie interior 13, que entra en contacto con el
fluido, se dispone hacia arriba.
En el caso de funcionamiento en seco del
dispositivo de calentamiento, el fusible 10 evitará el daño del
elemento de calentamiento 2 porque los extremos terminales 26 del
fusible 10 se fundirán en puntos de contacto 28 conectados con el
recorrido conductor 7 del circuito de calentamiento por medio de
suelda. Debido a los pequeños radios de los segmentos de
calentamiento surgirán en estas regiones concentraciones de
corriente que promueven el disparo del fusible. En virtud de su
posición de instalación la separación de los puntos de contacto 28
en el caso de fusión de la suelda puede ser facilitada por la
fuerza gravita-
cional.
cional.
La figura 6 representa una vista en perspectiva
del dispositivo de calentamiento 1 y de un dispositivo de seguridad
según la invención que está en su circuito de calentamiento. La
figura 7 representa una vista ampliada del dispositivo de seguridad
según la invención de la figura 6. Consta del fusible ya mencionado
10 y de un dispositivo de calentamiento 27. El dispositivo de
calentamiento 27 está formado por una sección de calentamiento 5
del elemento de calentamiento 2, que está conectada eléctricamente
con un punto de contacto 28 del fusible 10 por medio de un tramo
conductor 29. El otro punto de contacto 28 del fusible 10 está
conectado eléctricamente con otra sección de calentamiento 5 del
elemento de calentamiento 2 por medio de un tramo conductor 30. En
los puntos de contacto 28 hay una conexión de suelda entre el
fusible 10 y los respectivos tramos conductores 29 y 30. En el caso
de funcionamiento en estado seco las conexiones de suelda se funden
en los puntos de contacto 28 con el fin de producir por ello la
separación del fusible 10 del elemento de transmisión de calor. En
el caso de las ilustraciones de figuras 6 y 7 se ha de tomar en
consideración que éstas, para mayor claridad, no muestran la
posición de instalación real. La posición de instalación real se
reproduce en las ilustraciones en sección transversal de las
figuras 2 y 3. Consiguientemente, la separación del fusible 10 del
elemento de transferencia de calor 3 está asistida por la fuerza
gravitacional. El dispositivo de calentamiento térmico 27, que es
parte del elemento de calentamiento 2, promueve el calentamiento
rápido del fusible. Dado que éste consta de material buen conductor
térmico, por ejemplo un metal, la cantidad de calor introducida por
el dispositivo de calentamiento térmico 27 se propaga a lo largo de
los extremos terminales 26 hacia los puntos de contacto 28 con el
fin de fundir la
suelda.
suelda.
Es fácilmente evidente por las figuras 6 y 7 que
el dispositivo de calentamiento térmico 27 no es un componente
separado que necesita un control de activación especial, por ejemplo
por medio de una señal de control. Más bien, el dispositivo de
calentamiento térmico es un componente del elemento de calentamiento
2, por lo que, incluso en operación normal (es decir, no hay
funcionamiento en seco), se suministra una cantidad de calor al
fusible 10, pero no es suficiente para fundir la suelda en los
puntos de contacto 28. Esto es debido al hecho de que la cantidad
de calor producido por el dispositivo de calentamiento térmico es
alejada sustancialmente por el fluido que circula en el lado
interior 13. Sin embargo, tan pronto como falla este alejamiento,
aumenta la cantidad de calor inducida al fusible, lo que da lugar a
disparo.
Es fácilmente evidente por la figura 6 que el
fusible se dispone en el centro de la región central 4. Dado que
las secciones de calentamiento 5 se construyen en forma de segmentos
concéntricos de un círculo, el dispositivo de seguridad se dispone
en la región en la que las secciones de calentamiento tienen los
radios más pequeños. En estos puntos la concentración de corriente
es más alta, de modo que, en el caso de funcionamiento en seco, el
riesgo de daño por calentamiento también es mayor en estos
puntos.
Obviamente, no es necesario disponer en
principio el dispositivo de seguridad en el centro del dispositivo
de calentamiento. La selección de la posición real depende
sustancialmente del diseño del elemento de calentamiento. Debido a
lo indicado anteriormente, se prefiere disponer el dispositivo de
seguridad, es decir el fusible y el dispositivo de calentamiento
térmico, en la región en la que las secciones de calentamiento
tienen los radios más pequeños.
Con el dispositivo de seguridad descrito se
facilita de manera especialmente simple un dispositivo de seguridad
térmico/mecánico independiente del control electrónico y, en
particular, del dispositivo de supervisión de temperatura de
operación electrónica previsto adicionalmente. El tiempo de
respuesta del dispositivo de seguridad es menor que el tiempo
requerido para la destrucción del dispositivo de calentamiento o el
elemento de calentamiento. En particular, el dispositivo de
seguridad se dispara antes que un interruptor de protección contra
fallos en una vivienda.
Aunque el elemento de calentamiento, es decir
las secciones de calentamiento construidas como calentamiento de
resistencia eléctrica, tiene un coeficiente de temperatura positivo,
en una región de montaje 6 se facilita un elemento de temperatura 8
con un coeficiente de temperatura negativo. En virtud de las
características del elemento de transferencia de calor 3, el
dispositivo de supervisión de temperatura 8, que se construye, por
ejemplo, como una resistencia NTC, detecta simplemente la
temperatura del fluido que circula por la superficie interior 13,
pero no el calor producido por el elemento de calentamiento 2. El
dispositivo de supervisión de temperatura 8 está así desacoplado
del elemento de calentamiento.
A pesar del desacople térmico del dispositivo de
supervisión de temperatura del elemento de calentamiento, se pueden
extraer conclusiones acerca del comportamiento del elemento de
calentamiento, porque la temperatura del fluido que circula por el
lado interior del elemento de transferencia de calor es detectada y
evaluada. El uso de una resistencia NTC como un dispositivo de
supervisión de temperatura tiene la ventaja de que la evaluación de
la señal suministrada, en comparación con una resistencia PTC, es
posible de forma mucho más simple. Una resistencia PTC requiere, en
contraposición a una resistencia NTC, gradientes de temperatura
especialmente fuertes de manera que sea capaz de detectar un cambio
suficiente en la resistencia.
El dispositivo de supervisión de temperatura 8 y
el dispositivo de seguridad forman sistemas de supervisión
complementarios, pero sin influencia mutua.
También se dispone un dispositivo de formación
de contacto 9 en la región de montaje 6 no cortada por el elemento
de calentamiento 2 en la región central 3 del elemento de
transferencia de calor 3. Los extremos terminales 11 y 12 del
elemento de calentamiento 2 están conectados eléctricamente con el
dispositivo de formación de contacto 9 por medio de respectivos
recorridos conductores 24 y 25. El dispositivo de formación de
contacto 9 tiene, en su interior, lengüetas de contacto
correspondientes por medio de las que se puede conectar mecánica y
eléctricamente con un enchufe de construcción correspondiente. El
voltaje necesario y la corriente necesaria son alimentados al
elemento de calentamiento 9 por medio del dispositivo de formación
de contacto 9.
El dispositivo de supervisión de temperatura
está dispuesto en la proximidad inmediata del dispositivo de
formación de contacto 9 y conectado eléctricamente con él. Así,
todas las cargas eléctricas previstas en el dispositivo de
calentamiento pueden ser contactadas por medio de un solo contacto
de enchufe mediante el dispositivo de formación de contacto.
El diseño del dispositivo de transferencia de
calor 3 es más claro por la ilustración en sección transversal de
la figura 2, que representa una sección a lo largo de la línea
A-A de la figura 1, y la vista lateral de la figura
3. La región central 4 está rodeada por un borde circundante 15. El
borde 15 está formado por una pared 17, que se extiende hacia
arriba de la región central 4 en un ángulo, y una pared de canal 18,
que se extiende hacia abajo del borde 15. La pared de canal 18 es
parte de un canal 16 que también tiene una pared exterior de canal
19 y una base de canal 22. El canal 16, que rodea la región central
fuera del borde 15, sirve para la recepción de una sección de pared
de la parte conformada con el fin de montar el dispositivo de
calentamiento en la parte conformada con estabilidad a la presión y
a la temperatura. La pared de canal 19 está formada por una fila de
tiras 20 que son para la recepción de ganchos de retención, que
están formados en la sección de pared de la parte conformada 50 de
un calentador de flujo continuo 100 según la invención (figura
5).
Como es más evidente por la vista ampliada
detallada del borde del elemento de transferencia de calor 3 de la
figura 4, las paredes de canal 18 y 19 están dispuestas
sustancialmente paralelas una a otra y sustancialmente
perpendiculares al plano formado por la región central 4. La base de
canal no se extiende entonces en ningún caso por debajo de la
región central 4. Consiguientemente, la espaciación d es 0 en el
caso límite o, como se ilustra, superior a 0. Esto hace posible
aplicar de forma simple el elemento de calentamiento 2, en
particular las secciones de calentamiento 5, en un método de
impresión en la superficie exterior de la región central 4.
La pared 17, que se extiende en un ángulo desde
la región central al borde 15, también se podría construir
perpendicularmente a la región central 4 y así extenderse
sustancialmente paralela a las paredes de canal 18 y 19. La
geometría de la placa metálica se puede formar, por ejemplo,
mediante un proceso de troquelado, en el que se forman las tiras
20, y estampado. La pared de canal interior 18 proporciona un
asiento estanco que permite un sellado radial entre el dispositivo
de calentamiento y la parte conformada. Debido a la posición de
instalación, que se representa en las figuras 2 a 4, del dispositivo
de calentamiento con la superficie exterior 14 hacia abajo, el
borde forma adicionalmente, en unión con el canal 16, una barrera al
agua que evita, en el caso de escape del calentador de flujo
continuo, que el fluido salido se extienda sobre el elemento de
calentamiento 2. La base de canal 23 así representa un borde de
goteo en el que el fluido salido puede caer antes de que pueda
pasar al borde 15 que sirve como barrera al agua.
Las tiras formadas en la pared de canal exterior
19 tienen un corte 21 que se extiende desde la pared de canal
exterior 19 en la dirección de la base de canal 22. Con este diseño
se asegura que pueda tener lugar una retención fija de un
dispositivo de calentamiento 1 con la parte conformada 50.
En la figura 5 se ilustra, en vista en
perspectiva, el calentador de flujo continuo 100 según la invención
que representa el dispositivo de calentamiento 1 con una parte
conformada 50 conectada con él. La parte conformada 50, que, por
ejemplo, consta de un material plástico, tiene un agujero de entrada
51 que está orientado radialmente. Además, se han previsto dos
agujeros de salida 52 que se extienden radialmente. Cada uno de los
agujeros de salida 52 puede estar conectado con un dispositivo
rociador separado de un lavavajillas. La disposición del agujero de
entrada y los agujeros de salida también se puede efectuar
obviamente en lugares diferentes de los representados en la
figura.
Además, la conexión entre el dispositivo de
calentamiento 1 y la parte conformada 50 es evidente por la
ilustración en perspectiva de la figura 5. La conexión se efectúa
por medio de las tiras ya mencionadas 20, en las que enganchan
ganchos de retención 53, y que evitan, incluso a presión baja, la
separación de la parte conformada 50 del dispositivo de
calentamiento 1. No es evidente por la ilustración que un aro de
sellado está dispuesto entre la parte conformada 50 y el
dispositivo de calentamiento 1. Más exactamente, el aro de sellado
está dispuesto entre una pared, que se extiende en el canal 16, de
la parte conformada y la pared de canal interior 18, por lo que se
asegura un alto grado de sellado incluso a presión baja, es decir,
bajo una posible deformación, en particular de la parte conformada,
pero también del dispositivo de calentamiento.
El espacio de fluido formado entre el
dispositivo de calentamiento y la parte conformada no tiene
resistencias al flujo, como sucede, por ejemplo, con los cuerpos
calentadores tubulares que están en el interior de un espacio de
fluido. Por esta razón la operación de bombeo se puede reducir en el
caso de un calentador de flujo continuo según la invención, dado
que hay que compensar menos pérdidas de flujo. Se puede ahorrar
costos con una bomba más pequeña. Por otra parte, en el caso de
mantenimiento de las bombas usadas previamente, es posible lograr
presiones más altas, de modo que la carga mecánica de material a
lavar se incrementa.
El calentador de flujo continuo tiene en general
un número muy pequeño de piezas y se puede producir de manera
especialmente simple. En particular, las medidas necesarias para la
producción de un sellado fijo son muchas menos, dado que
simplemente hay que prever un solo aro de sellado entre el
dispositivo de calentamiento y la parte conformada. Ya no hay que
proporcionar un interruptor mecánico, que es accionado por el
fluido, para detectar un funcionamiento en seco. Éste puede ser
detectado únicamente por el dispositivo de supervisión de
temperatura previsto fuera del espacio de fluido. En el caso de
fallo, el dispositivo de seguridad asegura la separación fiable del
circuito de calentamiento. Además, la formación del contacto
eléctrico del calentador de flujo continuo según la invención se
simplifica sustancialmente por medio de un dispositivo de formación
de contacto en contacto eléctrico con todas las cargas
eléctricas.
\global\parskip0.500000\baselineskip
1
\tabulDispositivo de calentamiento
2
\tabulElemento de calentamiento
3
\tabulElemento de transferencia de calor
4
\tabulRegión central
5
\tabulSección de calentamiento
6
\tabulRegión de montaje
7
\tabulRecorrido conductor
8
\tabulDispositivo de supervisión de temperatura
9
\tabulDispositivo de formación de contacto
10
\tabulFusible
11
\tabulExtremo terminal
12
\tabulExtremo terminal
13
\tabulSuperficie interior
14
\tabulSuperficie exterior
15
\tabulBorde
16
\tabulCanal
17
\tabulPared
18
\tabulPared de canal
19
\tabulPared de canal
20
\tabulTira
21
\tabulCorte
22
\tabulBase de canal
23
\tabulBorde del corte
24
\tabulRecorrido conductor
25
\tabulRecorrido conductor
26
\tabulExtremo terminal
27
\tabulDispositivo de calentamiento
28
\tabulPunto de contacto
29
\tabulRecorrido conductor
30
\tabulRecorrido conductor
50
\tabulParte conformada
51
\tabulAgujero de entrada
52
\tabulAgujero de salida
53
\tabulGancho de retención
54
\tabulRegión central
55
\tabulPared
56
\tabulSaliente
57
\tabulSellado
58
\tabulPared (región interior)
59
\tabulRefuerzo
60
\tabulEspacio de fluido
100
\tabulCalentador de flujo continuo
d
\tabulEspaciación
\global\parskip0.000000\baselineskip
Claims (14)
1. Dispositivo de seguridad para un dispositivo
de calentamiento (1) para fluidos, donde el dispositivo de
calentamiento (1) incluye un elemento de calentamiento (2) y un
elemento de transferencia de calor (3) que, para transferir calor
producido por el elemento de calentamiento (2) al fluido, está
dispuesto en conexión térmicamente conductora con el elemento de
calentamiento (2) y el fluido, con un fusible (10) que interrumpe
el circuito de calentamiento del elemento de calentamiento (2) si el
elemento de transferencia de calor (3) ya no puede transferir
energía térmica al fluido, caracterizado porque se ha
previsto además un dispositivo de calentamiento térmico (27) que
está dispuesto en conexión térmica con el fusible (10) y que
alimenta adicionalmente una cantidad limitada de calor al fusible
(10) con el fin de acelerar el proceso de disparo del fusible
(10).
2. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad de calor
producida por el elemento de calentamiento térmico (27) también es
alimentada al fusible (10) en operación normal y la cantidad de
calor alimentada en operación normal es menos que la energía
requerida para disparar el fusible (10).
3. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el dispositivo de
calentamiento térmico (27) está formado por el elemento de
calentamiento (2).
4. Dispositivo de seguridad según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
elemento de calentamiento (2) tiene un número de secciones de
calentamiento (5) y el dispositivo de calentamiento térmico (27)
está formado por al menos una de las secciones de calentamiento
(5).
5. Dispositivo de seguridad según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fusible
(10) está dispuesto en el elemento de transferencia de calor (3) en
una región en la que las secciones de calor (5) tienen los radios
más pequeños.
6. Dispositivo de seguridad según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fusible
(10) está soldado al circuito de calentamiento del elemento de
calentamiento (2) y se produce una retención eléctrica y mecánica
del mismo por medio de estos puntos de contacto, donde la
interrupción del circuito de calentamiento tiene lugar en la región
de al menos un punto de contacto (28).
7. Dispositivo de seguridad según la
reivindicación 6, caracterizado porque el fusible (10) en la
posición instalada está dispuesto de tal manera con relación al
elemento de calentamiento (2) y la unidad de transferencia de calor
(3) que la separación de la conexión soldada tenga lugar con la
asistencia de la fuerza gravitacional que actúa en el fusible
(10).
8. Dispositivo de seguridad según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
elemento de calentamiento (2) tiene una resistencia con una curva
característica de temperatura posi-
tiva.
tiva.
9. Dispositivo de seguridad según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
elemento de calentamiento (2) está formado por un calentamiento de
resistencia eléctrica, en particular un calentamiento de película
gruesa.
10. Dispositivo de seguridad según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se ha
previsto un dispositivo de supervisión de temperatura de operación
electrónica (8), que regula la alimentación de energía a través del
elemento de calentamiento (2) en dependencia de la temperatura del
fluido.
11. Dispositivo de seguridad según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
dispositivo de supervisión de temperatura (8) y el fusible (10) no
tienen una interacción o influencia mutua con respecto a su función
de supervisión.
12. Dispositivo de calentamiento (1) para
fluidos para incorporación en un calentador de flujo continuo (100)
con al menos un elemento de calentamiento (2) construido como un
calentador de resistencia eléctrica, al menos un elemento de
transferencia de calor (3) que, para la transmisión de calor
producido por el elemento de calentamiento (2) al fluido, está
dispuesto en conexión térmicamente conductora con el elemento de
calentamiento (2) y el fluido, caracterizado porque éste
incluye un dispositivo de seguridad según una de las
reivindicaciones precedentes.
13. Calentador de flujo continuo (100) con un
dispositivo de calentamiento (1) según la reivindicación 12 y una
parte conformada (50), que está conectada a modo de bloqueo de forma
con él de manera que sea resistente a la presión y resistente a la
temperatura, para formación de un espacio de fluido, donde la parte
conformada (50) tiene al menos un agujero de entrada (51) y al
menos un agujero de salida (52).
14. Calentador de flujo continuo según la
reivindicación 13, caracterizado porque el elemento de
supervisión de temperatura (8) está dispuesto en el elemento de
transferencia de calor (3) del dispositivo de calentamiento (1) en
una región que está dispuesta cerca del agujero de entrada (51) en
la parte
conformada (50).
conformada (50).
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