ES2326891T3 - Procedimiento de fabricacion de un dispositivo de proteccion contra sobretemperatura y dispositivo de proteccion contra sobretemperatura. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de un dispositivo de proteccion contra sobretemperatura y dispositivo de proteccion contra sobretemperatura. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un dispositivo de protección contra sobretemperatura (11), en el que un conductor electrotérmico (15) está dispuesto sobre un soporte (13) y un dispositivo de protección contra sobretemperatura está previsto en la zona de calentamiento de un conductor electrotérmico así como en el circuito amperimétrico de este conductor electrotérmico, donde en una primera etapa un elemento fusible (24) que se funde con una temperatura determinada es fijado de manera mecánica respectivamente por un extremo al menos cerca del conductor electrotérmico, preferiblemente con un adhesivo (21) y en una segunda etapa se efectúa el contacto eléctrico entre los extremos del elemento fusible y el conductor electrotérmico o su conductor de alimentación, caracterizado por el hecho de que el contacto eléctrico del elemento fusible (24) se establece en el conductor electrotérmico (15) o en su circuito amperimétrico mediante una masa (26) eléctricamente conductora, de contacto y a aplicar.
Description
Procedimiento de fabricación de un dispositivo
de protección contra sobretemperatura y dispositivo de protección
contra sobretemperatura.
La invención se refiere a un procedimiento de
fabricación de un dispositivo de protección contra sobretemperatura
según el término genérico de la reivindicación 1 y un dispositivo
fusible o dispositivo de protección contra sobretemperatura según
el término genérico de la reivindicación 8.
Es conocido por la DE 101 50 027 C1 desarrollar
un elemento fusible de capa gruesa con un elemento conductor
fusible y un elemento de resistencia de calentamiento. Una capa de
resistencia como elemento conductor fusible es aplicada
directamente sobre un hueco entre dos extremos de una capa
conductora del elemento de resistencia de calentamiento. En el caso
de elevarse excesivamente la temperatura, se funde el elemento
conductor fusible e interrumpe la conducción eléctrica.
Por la patente DE 19704 097 es conocido además
realizar un dispositivo de protección contra sobretemperatura sobre
un soporte de vitrocerámica con un elemento conductor fusible.
Por la WO 1998/31033 A1 es sabido cómo se fija
un elemento fusible sobre un soporte mediante una pasta
termoconductiva con efecto adherente, por lo cual el elemento
fusible se adhiere a dos conductores. En este caso, la adhesión así
como el contacto eléctrico se establece simultáneamente y, el
contacto eléctrico se establece directamente por el elemento
fusible.
Por la patente US-PS 3,401,452
es conocida una capa metálica como elemento fusible, que es
aplicada sobre un soporte por ejemplo por evaporación al vacío o
pulverización. El elemento fusible en forma de capa metálica se
aplica en este caso directamente sobre los dos contactos a unir.
La invención se basa en la tarea de crear un
procedimiento del tipo inicialmente mencionado así como un
dispositivo de protección contra sobretemperatura inicialmente
mencionado, con los que se puedan evitar los problemas del estado
de la técnica y se pueda fabricar particularmente de manera
sencilla y bien adaptable un dispositivo de protección contra
sobretemperatura, que puede ser integrado también en pequeños
diseños y que funcione de forma segura tenga múltiples usos.
Este objetivo es resuelto mediante un
procedimiento con las características de la reivindicación 1 así
como un dispositivo de protección contra sobretemperatura con las
características de la reivindicación 8. Las configuraciones
ventajosas así como preferidas de la invención son objeto de otras
reivindicaciones y en lo sucesivo serán descritas detalladamente. En
este caso, las características de la configuración del dispositivo
de protección contra sobretemperatura según el procedimiento de
producción se refieren también al dispositivo de protección contra
sobretemperatura mismo. El texto de las reivindicaciones se ha
redactado haciendo referencia explícita al contenido de la
descripción. Las características que conciernen tanto el dispositivo
de protección contra sobretemperatura como también el procedimiento
de producción, serán descritas en lo sucesivo parcialmente sólo una
vez, pero rigen igualmente para el dispositivo de protección contra
sobretemperatura y el procedimiento de producción.
Según la invención está previsto que en el
procedimiento de fabricación esté dispuesto sobre un soporte, por
ejemplo un soporte de cerámica, un conductor electrotérmico o una
calefacción. En la zona de calefacción o zona de calentamiento así
como en el circuito amperimétrico para la alimentación eléctrica
del conductor electrotérmico está previsto un dispositivo de
protección contra sobretemperatura. Para la fabricación de este
dispositivo de protección contra sobretemperatura, se fija
mecánicamente en una primera etapa un elemento fusible con
respectivamente una zona o extremidad al menos cerca del conductor
electrotérmico y que se funde con una temperatura determinada. La
fijación mecánica, que es eléctricamente aislante, puede realizarse
ventajosamente como prefijación por encoladura o con un adhesivo. En
este caso, el elemento fusible puede alcanzar un conductor
eléctrico respectivo en ambos lados de la interrupción o llegar al
menos cerca del mismo. En una segunda etapa se establece el
contacto eléctrico entre los campos o extremos del elemento fusible
por una parte y por otra parte el conductor electrotérmico o su
conductor de alimentación. Esto significa que, debido a la
prefijación del elemento fusible, la fabricación ulterior, en
particular el contacto eléctrico, puede realizarse más fácilmente.
Así por ejemplo el contacto eléctrico puede realizarse de forma
continua, en el que también son realizados otros contactos
eléctricos. A continuación se describirá esto detalladamente.
El adhesivo para la fijación mecánica o
prefijación deberá permanecer estable y resistente a la temperatura
de trabajo del conductor electrotérmico de la calefacción, de modo
que mantenga su efecto de fijación. Aquel puede ser incluso ligante
o endurecible mediante un endurecedor. La aplicación de un adhesivo
puede efectuarse de la manera habitual en los procedimientos de
fabricación, por ejemplo en una instalación de régimen continuo por
serigrafía, un dispensador o similar. El adhesivo puede ser incluso
aplicado directamente sobre el soporte. Esto se hace ventajosamente
entre dos extremos abiertos de un conductor eléctrico o en el
circuito amperimétrico para la alimentación del conductor
electrotérmico o en el recorrido del conductor electrotérmico mismo.
Este intersticio puede estar formado a modo de hueco. Una vez
aplicado el adhesivo, el elemento fusible puede ser colocado
encima.
Para establecer el contacto eléctrico se aplica
en la invención una masa eléctricamente conductiva y de contacto
sobre el conductor electrotérmico u otros conductores que forman el
circuito amperimétrico. Para ello se usan por ejemplo pastas de
polímero con metales muy conductores, por ejemplo plata. La
temperatura de secado o de endurecimiento de dicha pasta de polímero
debería estar por debajo de la temperatura de fusión del elemento
fusible. Así se garantiza que no se produzcan problemas con la
estabilidad mecánica del elemento fusible debido a la etapa de
trabajo con la pasta de polímeros.
El elemento fusible se presenta ventajosamente
en forma alargada, por ejemplo como barra con sección transversal
plana. La sección transversal plana presenta la ventaja de que
puede tener lugar muy bien un efecto térmico por el calentamiento
sobre el elemento fusible para mejorar la reacción rápida del
fusible. El elemento fusible por lo tanto puede consistir en una
aleación de baja temperatura de fusión o por otra parte en un metal
puro. Aquí se puede influenciar, mediante la selección de los
componentes y mediante una proporción precisa en la aleación, un
punto de fusión por una parte así como el comportamiento de fusión
por otra parte en la medida deseada.
Además es posible fabricar el elemento fusible
de un polvo, que se transforma en una pasta de polímero mediante un
agente de soporte añadido y orgánico. Esta pasta puede ser aplicada
por ejemplo por serigrafía o por un dispensador. En este caso, las
características del adhesivo pueden ser determinadas para la
prefijación por la propia pasta de polímero. Dicha pasta puede ser
endurecida después de su aplicación. Entonces se establece un
contacto eléctrico en el conductor o el circuito amperimétrico tras
el endurecimiento por un proceso separado de la manera inventiva
anteriormente citada.
Sobre la estructura arriba descrita puede
aplicarse, una vez establecido el contacto eléctrico, un
recubrimiento, particularmente una capa de material de
recubrimiento. Esta puede servir también como aislamiento. Para ello
se puede tomar ventajosamente un material de recubrimiento elástico
y resistente, particularmente silicona. Así se protege el
dispositivo fusible o el dispositivo de protección contra
sobretemperatura de influencias externas, que pueden perjudicar
negativamente el funcionamiento durante o después de la fusión del
elemento fusible
Es importante que se elija la distancia entre la
resistencia de calentamiento o el conductor del circuito
amperimétrico por una parte y el elemento fusible por otra parte
tan grande que después de reaccionar el fusible la distancia
galvánica sea de al menos 0,8 mm, ventajosamente de 1 mm o
superior. A ambos lados de la interrupción pueden estar previstos,
en la zona de los conductores o conductores electrotérmicos, unos
campos de contacto, hacia los cuales se establece el contacto
principalmente mediante del elemento fusible. En este caso se
pueden usar contactos de
plata.
plata.
Se deducirán estas y otras características de
perfeccionamientos preferidos de la invención además de las
reivindicaciones también de la descripción y de los dibujos, donde
las características individuales pueden ser realizadas en cada caso
por sí solas o varias en forma de combinaciones alternativas en una
forma de realización de la invención y en otros campos y pueden
representar formas de realización ventajosas así como indicadas para
su protección como se solicita en la presente solicitud. La
subdivisión de la solicitud en secciones individuales así como
títulos provisionales no limitan las declaraciones hechas bajo este
concepto en su validez general.
Los ejemplos de realización de la invención
están representados esquemáticamente en los dibujos y serán
detalladamente descritos a continuación. En los dibujos
ilustran:
Fig. 1 una sección transversal a través de un
primer ejemplo de realización de un dispositivo de protección
contra sobretemperatura, con un contacto entre los conductores
electrotérmicos y el elemento fusible mediante una pasta de
polímero conductiva,
Fig. 2 una variación del ejemplo de realización
de la Fig. 1 no perteneciente a la invención según el estado de la
técnica, con un contacto eléctrico por soldadura entre el elemento
fusible y los campos de contacto en el conductor electrotérmico
y
Fig. 3 una vista desde arriba sobre los dos
ejemplos de realización en una representación común.
En la figura 1 está representado un dispositivo
de protección contra sobretemperatura 11, como el que puede ser
integrado en un dispositivo calentador. Sobre un soporte 13, que
puede ser por ejemplo una placa de cerámica delgada, está dispuesto
un conductor electrotérmico 15. En este caso, el conductor
electrotérmico 15 puede ser un elemento calentador de capa gruesa,
según se deduce por ejemplo de la patente DE 10021512 A1. En el
recorrido del conductor electrotérmico se encuentra un intersticio
17. Este tiene una anchura de algunos mm. Los extremos del
conductor electrotérmico 15 que alcanzan este intersticio 17 llevan
campos de contacto de plata 19.
Como se puede ver, hay un adhesivo 21 en el
intersticio 17 y sobre el soporte 13. Sobre el adhesivo 21 a su vez
está apretado un elemento fusible alargado 24. El elemento fusible
24 sobresale por lo tanto a lo largo del intersticio 17 de tal
manera que solapa los campos de contacto de plata 19. No obstante
se puede ver claramente que el elemento fusible 24 no hace contacto
directo con los campos de contacto de plata 19. Aquí se encuentra
entre estos una capa delgada de pegamento 21.
Para el contacto eléctrico está prevista una
pasta de polímero de plata 26 en ambos extremos del elemento
fusible 24 o en la zona de los extremos de los conductores
electrotérmicos 15. Como se puede ver, el mismo solapa a modo de
una soldadura tanto los extremos del elemento fusible 24 como
también una parte de los campos de contacto de plata 19 y sobre todo
las zonas terminales de los conductores electrotérmicos 15.
Finalmente puede aplicarse un recubrimiento 28 de silicona sobre el
dispositivo. Este cubre toda la estructura representada, de modo
que por debajo del recubrimiento 28 salen solamente los conductores
electrotérmicos 15.
El elemento fusible 24 representado por ejemplo
puede ser de estaño con un punto de fusión de 232ºC. Para
temperaturas de disparo más elevadas puede añadirse cobre como
aleación o se puede usar por ejemplo cinc. Como medidas pueden ser
tomadas por ejemplo una longitud de 3 mm, una anchura de 2 mm y una
altura de 0,1 mm. Por lo tanto un dispositivo calentador puede ser
asegurado contra sobretemperatura con una potencia nominal superior
a 2000 vatios.
En el dispositivo de protección contra
sobretemperatura 111 no correspondiente a la invención y
representado en la Fig. 2 se fija también previamente un elemento
fusible 124 mediante un adhesivo 121 en la zona del intersticio 117
entre los extremos del conductor electrotérmico 115. El contacto
eléctrico sin embargo se establece aquí de manera que tras la
fijación previa y eventualmente el endurecimiento del adhesivo sean
soldados el extremo izquierdo y derecho del elemento fusible 124
con los campos de contacto de plata 119. La soldadura 129 puede ser
una soldadura por contacto o una adherencia. El adhesivo 121 que se
halla eventualmente entre la zona de contacto de plata 119 y el
elemento fusible 124, es quemado o evaporado por la temperatura
elevada de la soldadura, de manera que de todos modos se crea una
unión eléctrica continua.
Por consiguiente, aquí por una parte es
efectivamente necesario un proceso de soldadura doble. Por otra
parte se puede ahorrar la aplicación de la pasta de polímero de
contacto según la Fig. 1. Finalmente, el dispositivo fusible a su
vez es recubierto con un recubrimiento 128.
De la vista desde arriba en la Fig. 3 se deduce
cómo por una parte en el dispositivo de protección contra
sobretemperatura 11 el adhesivo 21 sobresale lateralmente y se
halla también entre la zona de contacto 19 y el elemento fusible
24. En el dispositivo de protección contra sobretemperatura 111
representado a la derecha por lo contrario el adhesivo 121 no
sobresale y tampoco es visible.
En un procedimiento de producción según la
invención para un dispositivo de protección contra sobretemperatura
del tipo anteriormente descrito, el soporte 13 con los conductores
electrotérmicos 15 ya está presente. A ambos lados del intersticio
17 pueden ser aplicados los campos de contacto de plata 19 como
revestimiento. Alternativamente, también los conductores
electrotérmicos 15 pueden ser provistos de un revestimiento muy
conductor en esta zona, por ejemplo de plata.
Después se coloca una pequeña cantidad de
adhesivo 21 en el intersticio 17. Esto puede ocurrir por diferentes
dispositivos de aplicación, por ejemplo por una dosificación de
pulverización o serigrafía. Sobre el adhesivo se coloca entonces el
elemento fusible 24, de tal manera que descanse con sus extremos
respectivamente a ser posible sobre los campos de contacto de plata
19 o conductores electrotérmicos l5 o al menos los solape. Según el
adhesivo 21 que sea, éste debe ser eventualmente endurecido o puede
endurecerse solo. Si el adhesivo 21 es duro, se fija previamente el
elemento fusible 24.
Ahora debe establecerse aún el contacto
eléctrico entre el elemento fusible 24 y el conductor
electrotérmico 15. Para ello puede aplicarse la pasta de polímero
de plata 26. Esto puede ocurrir por ejemplo de la misma manera que
antes el adhesivo 21. Una vez endurecida la pasta de polímero de
plata 26, las características o la estructura del elemento fusible
24 no deben ser perjudicadas negativamente. El dispositivo de
protección contra sobretemperatura debe estar previsto para altas
temperaturas, así se puede trabajar también con una pasta
conductora de plata en vez de una pasta de polímero de plata
26.
En la alternativa según la Fig. 2 no
correspondiente a la invención, el extremo respectivo del elemento
fusible 124 es soldado, después del endurecimiento del adhesivo
121, con la zona de contacto de plata 119 situada debajo.
Finalmente se aplica un recubrimiento sobre el
dispositivo fusible 11 o 111, por ejemplo en forma de la capa de
silicona anteriormente descrita. Aquí son posibles también
recubrimientos de plástico u otros.
Utilizando un polímero de plata u otra pasta de
plata según la Fig. para establecer el contacto eléctrico, este
contacto es más insensible con respecto a una subida de temperatura.
Esto conduce a una reacción más lenta del dispositivo fusible. La
unión por soldadura representada en la Fig. 2 por lo contrario hace
el contacto relativamente susceptible a variaciones de temperatura,
particularmente una subida de temperatura. Si se desea una reacción
especialmente rápida, se recomienda la utilización de una unión por
soldadura.
Con uno de los dos dispositivos de protección
contra sobretemperatura representados en las figuras es posible, en
caso de una integración en el conductor electrotérmico, vigilar
directamente este conductor electrotérmico y por consiguiente la
línea de calefacción eléctrica. También es posible prever dicho
dispositivo de protección contra sobretemperatura en la zona de un
conductor de alimentación hacia un conductor electrotérmico, es
decir, exclusivamente en conductores eléctricos de alimentación.
Así se pueden evitar temperaturas demasiado altas en determinados
lugares seleccionables.
Un ejemplo de aplicación posible es un
dispositivo calentador para un hervidor de agua o una placa de
cocción. En caso de haberse evaporado después de la cocción todo el
agua, la temperatura sobrepasaría un valor máximo admisible. En
este caso puede evitarse entonces con un dispositivo de seguridad
según la invención el sobrepasar una temperatura regulable, por
ejemplo de aprox. 230ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de documentos citados por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector y no forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por errores eventuales u
omisiones.
- \bullet DE 10150027 C1 [0002]
- \bullet US PS3401452 A [0005]
- \bullet DE 19704097 [0003]
- \bullet DE 10021512 A1 [0017]
\bullet WO 199831033 A1 [0004]
Claims (15)
1. Procedimiento de fabricación de un
dispositivo de protección contra sobretemperatura (11), en el que
un conductor electrotérmico (15) está dispuesto sobre un soporte
(13) y un dispositivo de protección contra sobretemperatura está
previsto en la zona de calentamiento de un conductor electrotérmico
así como en el circuito amperimétrico de este conductor
electrotérmico, donde en una primera etapa un elemento fusible (24)
que se funde con una temperatura determinada es fijado de manera
mecánica respectivamente por un extremo al menos cerca del
conductor electrotérmico, preferiblemente con un adhesivo (21) y en
una segunda etapa se efectúa el contacto eléctrico entre los
extremos del elemento fusible y el conductor electrotérmico o su
conductor de alimentación, caracterizado por el hecho de que
el contacto eléctrico del elemento fusible (24) se establece en el
conductor electrotérmico (15) o en su circuito amperimétrico
mediante una masa (26) eléctricamente conductora, de contacto y a
aplicar.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la fijación mecánica en la
primera etapa se efectúa mediante un adhesivo (21), particularmente
un adhesivo aislante, que es estable y resistente a las
temperaturas de trabajo del conductor electrotérmico (15).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por el hecho de que el adhesivo (21) es
aplicado directamente sobre el soporte (13) y a continuación se
coloca el elemento fusible (24), por lo cual preferiblemente el
adhesivo es aplicado en un intersticio (17) entre dos extremos
abiertos de un conductor eléctrico en el circuito amperimétrico del
conductor electrotérmico.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la masa es una pasta de polímero-Ag (26), con
lo cual la temperatura de secado o de endurecimiento de la pasta de
polímero-Ag está por debajo de la temperatura de
fusión del material del elemento fusible.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el elemento fusible (24) es alargado, particularmente en forma
de barra y preferiblemente consiste en una aleación con baja
temperatura de fusión o en un metal puro y es un componente.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el elemento fusible en forma de polvo es aplicado con ayuda de
un agente de soporte orgánico añadido como pasta de polímero, en el
que la aplicación preferiblemente tiene lugar con ayuda de un
dispensador o por serigrafía y particularmente la pasta de polímero
es endurecida solamente después de la aplicación.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que sobre la estructura del dispositivo de protección contra
sobretemperatura (11) se aplica una capa de material de
recubrimiento, preferiblemente silicona (28).
8. Dispositivo de protección contra
sobretemperatura, particularmente para una calefacción que presenta
un soporte (13) con un conductor electrotérmico (15) encima, donde
un circuito amperimétrico está asociado al conductor electrotérmico
o su conductor de alimentación eléctrica, que presenta un
intersticio (17) a modo de hueco, con lo cual un elemento fusible
(24) que se funde con una temperatura determinada está dispuesto y
fijado mediante una fijación previa (21) en la zona de este
intersticio, de tal manera que alcance al menos casi un conductor o
conductor electrotérmico respectivamente en ambos lados del
intersticio y adicionalmente proporcione una conexión eléctrica
(26) ulterior entre los conductores o conductores electrotérmicos
lateralmente junto al hueco y al elemento fusible;
caracterizado por el hecho de que la conexión eléctrica
entre el elemento fusible (24) y los conductores o conductores
electrotérmicos (15) es una masa eléctricamente conductora (26) y
de contacto.
9. Dispositivo de protección contra
sobretemperatura según la reivindicación 8, caracterizado
por el hecho de que la fijación previa mecánica es un adhesivo
(21), con el que el elemento fusible (24) es sujetado sobre los
conductores (15) o sobre el soporte (13).
10. Dispositivo de protección contra
sobretemperatura según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado por el hecho de que la masa es una pasta de
polímero-Ag (26).
11. Dispositivo de protección contra
sobretemperatura según una de las reivindicaciones 8 a 10,
caracterizado por el hecho de que el elemento fusible (24)
está dispuesto en la zona de calentamiento del conductor
electrotérmico (15), donde preferiblemente la distancia está formada
entre el conductor electrotérmico o el conductor y el elemento
fusible, de tal manera que tras el disparo del dispositivo de
protección contra sobretemperatura el circuito amperimétrico
eléctrico sea interrumpido por la fusión del elemento fusible (24),
y particularmente la distancia de separación sea de al menos 0,8
mm.
12. Dispositivo de protección contra
sobretemperatura según una de las reivindicaciones 8 a 11
caracterizado por el hecho de que el material del elemento
fusible (24) es un metal puro o una aleación con baja temperatura
de fusión, por lo cual ventajosamente el punto de fusión de una
aleación o de un metal se adapta a la temperatura de disparo del
dispositivo de protección contra sobretemperatura (11).
13. Dispositivo de protección contra
sobretemperatura según una de las reivindicaciones 8 a 12,
caracterizado por el hecho de que se prevé al menos sobre el
elemento fusible (24) un recubrimiento (28) inseparable, donde el
recubrimiento presenta preferiblemente silicona o es de
silicona.
14. Dispositivo de protección contra
sobretemperatura según una de las reivindicaciones 8 a 13,
caracterizado por el hecho de que se prevén campos de
contacto (19), particularmente contactos de plata, en el circuito
amperimétrico, en el borde del intersticio (17) en los conductores
o conductores electrotérmicos (15), para establecer el contacto con
el elemento fusible (24).
15. Dispositivo de protección contra
sobretemperatura según una de las reivindicaciones 8 a 14,
caracterizado por el hecho de que el elemento fusible (24)
es una pieza perfilada, en particular alargada y con forma de
barra.
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