ES2496540T3

ES2496540T3 - Calentador de fluidos

Info

Publication number: ES2496540T3
Application number: ES04721747.6T
Authority: ES
Inventors: Anthony J Higham; Peter Bruce Clark; Brendon Tait
Original assignee: PIPERS OPERATIONS Ltd
Current assignee: PIPERS OPERATIONS Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2014-09-19
Anticipated expiration: 2024-03-18
Also published as: HK1092010A1; AU2004222402B2; EP1610609B1; NZ542375A; AU2004222402A1; EP1610609A1; CA2519399A1; PL1610609T3; CN1777360B; US7190890B2; CA2519399C; WO2004082377A1; EP1610609A4; DK1610609T3; ZA200508425B; US20060188241A1; CN1777360A

Abstract

Un calentador de fluidos capaz de calentar un flujo de fluido a una temperatura deseada, teniendo dicho calentador de fluido una entrada de fluido [12] para su conexión a una fuente de fluido, medios de calentamiento de fluido [13] conectados a la entrada [12] y una salida [15] para proporcionar fluido caliente suministrado por los medios de calentamiento de fluido [13], en donde el calentador de fluidos comprende una válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] dispuesta entre la entrada [12] y la salida [15], teniendo la válvula de regulación de presión a temperatura controlada [14] medios de restricción de flujo [45] capaces de regular el flujo del fluido calentado suministrado a la salida [14], y permitiendo unos medios de intercambio de calor que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] esté en intercambio de calor con los medios de calentamiento de fluido [13] o con el fluido calentado que abandona los medios de calentamiento de fluido [13], caracterizado por que el calentamiento o el enfriamiento respectivos de la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] hará que los medios de restricción de flujo [45] se abran o cierren, respectivamente, para permitir un aumento o una disminución correspondientes en el flujo de fluido calentado que abandona la salida [15], para controlar así la temperatura del fluido calentado que abandona la salida [15].

Description

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DESCRIPCIÓN

Calentador de fluidos

Campo de la invención

Esta invención se refiere a un calentador de fluidos y, en particular, a un calentador de fluidos portátil en forma de una herramienta manual para calentar eléctricamente agua a una temperatura adecuada para su uso para matar vegetación (principalmente malas hierbas) o limpiar nidos de hormigas. Para ello, es preferible que el agua se caliente en una corriente continua a una temperatura de o cerca de su punto de ebullición.

Antecedentes

Existe un requisito para el suministro de una corriente continua de agua a una temperatura controlada. Una de estas aplicaciones es una fuente de agua hirviendo cerca en una forma portátil para su uso para matar malas hierbas o nidos de hormigas, para calentar la piel de animales muertos para que puedan ser despojados de las plumas o el pelo, para retirar papel pintado o para fines similares. Otra aplicación es proporcionar agua a una temperatura sustancialmente constante para propósitos de lavado, por ejemplo, para el lavado de ropa, platos o manos o en una ducha donde la temperatura debe controlarse dentro de más/menos 1 grado centígrado independientemente de la velocidad de flujo o presión del agua.

El aparato requerido para hacer esto debe evitar algunos problemas que no son obvios. Entre éstos es la necesidad de que el aparato no sea sensible a la orientación, no falle desastrosamente si se interrumpe el suministro de agua, y no reaccione a bolsas de aire o burbujas de aire en el suministro de agua o la liberación de cualquier gas disuelto cuando el agua se calienta y trabaje independientemente de la temperatura de entrada del agua.

Técnica anterior

Calentadores de fluidos portátiles alimentados eléctricamente de suministro continuo se conocen:

La patente US 2 287 974 describe un calentador continuo de agua manual que, sin embargo, no tiene control de la temperatura que no sea el control de flujo manual y parece ser sensible a las burbujas de aire.

La patente US 2 976 392 describe una pistola de pulverización que calienta los fluidos pulverizados que, sin embargo, el único control de la temperatura parece ser el control de flujo manual.

La patente US 3 718 805 describe un calentador de agua portátil que, sin embargo, la salida es vapor y no hay ningún control de la temperatura que no sea el control de flujo manual.

La patente US 4 026 025 describe una jeringuilla dental con calentamiento del flujo de fluido que, sin embargo, el único control de la temperatura es mediante control de flujo manual.

La patente US 6 321 037 y su familia de patentes describen un calentador de agua portátil en forma de una herramienta manual o varilla, y hace uso de un controlador electrónico para detectar la temperatura de salida, y para controlar el suministro de energía a un calentador de resistencia eléctrica en contacto con un conducto de agua interno. El agua fluye hacia abajo la longitud de la varilla, a través de una trayectoria climatizada, y luego hacia abajo hacia el extremo de salida de la varilla.

Esta patente, que es propiedad del solicitante, describe un producto que se ha vendido bajo la marca GREEN WEEDER y aunque el producto funciona, es difícil de controlar en la práctica. Mediante el uso de una fuente de alimentación en modo conmutado, el microprocesador requiere que la fuente de alimentación sea interrumpida durante un número de ciclos, mientras el elemento se está calentando, creando de este modo un retraso en el proceso de calentamiento, pero de manera más importante, el diseño de este calentador de agua portátil significaba que podría fallar catastróficamente si se interrumpe el suministro de agua desde una manguera de jardín, mediante una torcedura en la manguera, o si el extremo de la varilla se eleva por encima de la horizontal, creando una bolsa de aire dentro de la trayectoria calentada el interior de la varilla. Esto a menudo resultó en un "punto caliente" significativo en el conducto y en el sobrecalentamiento del elemento, conduciendo a un fallo del elemento. Si el flujo de agua se reanudara, el agua estaría sobrecalentada por este "punto caliente", creando una explosión de vapor, que a menudo da como resultado que la presión de vapor haga saltar las clavijas de unión, e interrumpiendo así el suministro de agua, y si la energía fue no se desactiva con la suficiente rapidez, el elemento calefactor se quemaría.

Muchos experimentos realizados por los inventores de la presente invención han demostrado que un elemento de calentamiento controlado en tiempo real por un microprocesador, y que acepta agua de una manguera de jardín con diferentes presiones, caudales, y tratando de mantener la temperatura del agua de salida en o cerca del punto de ebullición del agua es muy difícil, si no imposible de lograr, con la moderna electrónica de hoy en día dentro del coste permitido para la fabricación de una herramienta de jardín portátil.

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Otros intentos se han hecho para controlar la temperatura de salida de agua o vapor controlando electrónicamente la entrada eléctrica al calentador a través de un bucle de realimentación vinculado a sensores de monitorización de la temperatura de salida y, a veces, la temperatura de entrada. Sin embargo, es difícil hacer frente a las burbujas de aire y a las diferentes presiones de agua y a las diferentes temperaturas de agua de entrada de esta manera, ya que el intervalo de posibles flujos es demasiado grande. Más importante incluso, los mejores sensores térmicos tienen un tiempo de respuesta medido en segundos, de manera que el tiempo de reacción del bucle de realimentación está limitado principalmente por el tiempo de respuesta de los sensores térmicos. En el momento en que el sensor de salida ha respondido a un aumento de la temperatura de salida del fluido, es demasiado tarde, ya que la temperatura del calentador se ha incrementado en otros 20 ó 30 grados centígrados. En la mayoría de casos, proporcionar una temperatura promedio de, por ejemplo, 40 grados centígrados más/menos 20 grados centígrados no es aceptable. Es incluso peor si la temperatura de salida tiene que mantenerse en o alrededor de 100 grados centígrados, como es el caso en el control de la vegetación, ya que 80 grados centígrados es demasiado frío para matar la mayoría de malas hierbas, y 120 grados Centígrados resultará en la generación de un exceso de vapor y el probable fallo del dispositivo.

El documento DE 3520146 describe una válvula de actuador dependiente de la temperatura para la regulación de un suministro de agua caliente a un lavabo, bidé o similares. Su objetivo principal es proporcionar protección contra la entrega de agua demasiado caliente interrumpiendo el flujo de agua si la temperatura de la válvula se eleva por encima de un valor determinado. Por el contrario, en el dispositivo de la invención se incrementa el flujo de fluido en respuesta a un aumento en la temperatura de la fuente de calor.

Ninguno de estos calentadores utiliza el flujo de fluido para controlar su temperatura, ya sea por enfriamiento de una fuente de calor aumentando el flujo o permitiendo que la temperatura de la fuente de calor aumente mediante un flujo reducido.

Objetivo

Es un objetivo de esta invención proporcionar un calentador de fluidos que sea capaz de proporcionar un suministro de fluido calentado a una temperatura sustancialmente constante mediante la regulación del flujo del fluido.

Descripción de la invención

De acuerdo con la invención (véase la reivindicación 1) se proporciona un calentador de fluidos capaz de calentar un flujo de fluido a una temperatura deseada, teniendo dicho dispositivo de calentamiento de fluidos una entrada de fluido para su conexión a una fuente de fluido de calentamiento, medios de calentamiento de fluido conectados a la entrada y una salida para suministrar fluido caliente suministrado por los medios de calentamiento de fluido, en el que el calentador de fluidos comprende una válvula de regulación de presión de temperatura controlada dispuesta entre la entrada y la salida, teniendo la válvula de regulación de presión de temperatura controlada medios de restricción de flujo capaces de regular el flujo del fluido calentado suministrado a la salida, y medios de intercambio de calor que permiten que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada esté en intercambio de calor con los medios de calentamiento de fluido o con el fluido caliente que abandona los medios de calentamiento de fluido, de manera que el calentamiento o enfriamiento respectivo de la válvula de regulación de presión de temperatura controlada hará que los medios de restricción de flujo se abran o cierren, respectivamente, para permitir un aumento o una disminución correspondiente en el flujo de fluido calentado que abandona la salida para controlar de ese modo la temperatura del fluido calentado que abandona la salida.

En el párrafo anterior y en las reivindicaciones nos referimos a "agua" que se suministra a los medios de calentamiento de agua, pero luego nos referimos a "un fluido calentado" que abandona los medios de calentamiento de agua y se desplaza a la boquilla. Este lenguaje está pensado para cubrir varias posibilidades, incluyendo: (a) sólo agua que abandona los medios de calentamiento, (b) aire, (c) aire y agua, (d) vapor, (e) una mezcla de vapor y agua, (f) una mezcla de vapor y aire, (g) una mezcla de vapor/agua/aire y (h) cualquier otro fluido o aditivo inyectado en el suministro de agua. La reivindicación 1 más general cubre el calentamiento de cualquier fluido a cualquier temperatura deseada.

Cuando el fluido se calienta bajo presión a aproximadamente 100 a 107 grados centígrados, hemos encontrado que los gases disueltos se liberan en los medios de calentamiento y que el fluido resultante contiene un pequeño porcentaje de aire y hasta un 10 % de vapor. Los diferentes porcentajes variarán dependiendo de la fuente de agua, la cantidad y el tipo de gases disueltos, las burbujas de aire en el suministro de agua o atrapadas en la manguera de suministro, el aire arrastrado a través de fugas en el suministro de agua, manguera o accesorios, y la temperatura y la presión del fluido calentado.

Actividad inventiva

La actividad inventiva es la comprensión de que mediante el control de la velocidad de flujo de fluido a través del calentador es posible mantener la temperatura de salida sustancialmente constante (en la mayoría de los casos

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más/menos 1 grado centígrado).

Esto se puede lograr mediante el uso de nuestra "válvula de regulación de presión de temperatura controlada".

5 Características u opciones preferidas

Esta válvula de regulación de temperatura controlada tiene preferiblemente una cámara de presión que actúa sobre un elemento móvil; conteniendo la cámara de presión una sustancia (más preferiblemente un líquido y/o un gas) capaz de generar una presión controlada dentro de la cámara de presión para regular la apertura o el cierre de la

10 válvula en respuesta a cambios en la temperatura de la cámara de presión. Aunque en algunas circunstancias la sustancia puede ser un sólido que experimenta un cambio de fase cuando la temperatura sube -ejemplos incluyen flujos de sublimación de azufre a un estado gaseoso, o más comúnmente hielo dentro de la cámara de presión que se funde en al agua y luego produce vapor de agua.

15 Preferiblemente, la cámara de presión contiene una mezcla de agua y aire, de modo que a medida que el contenido de la cámara de presión se calienta, la presión dentro de la cámara se elevará para ejercer una fuerza sobre los medios de restricción de flujo para permitir así aumentar el flujo de fluido a través de la válvula.

Preferiblemente, los medios de restricción de flujo pueden variar entre una baja velocidad de flujo de fluido y una alta 20 velocidad de flujo de fluido, de manera que el flujo de fluido calentado a través de la válvula permite a los medios de intercambio de calor controlar la temperatura de la cámara de presión.

Preferiblemente, el elemento móvil es un diafragma.

25 Alternativamente, el elemento móvil puede ser un pistón.

Preferiblemente, los medios de calentamiento de agua incluyen uno o más elementos eléctricos de calentamiento en

o unidos a un disipador de calor.

30 Preferiblemente, un disyuntor térmico está montado sobre o en el disipador de calor y está adaptado para apagar los elementos eléctricos de calentamiento si la temperatura del corte supera un valor predeterminado.

Preferiblemente, el disipador de calor es una masa de metal de buena masa térmica y que rodea un paso de fluido, estando el paso de fluido dimensionado para evitar la formación de burbujas estáticas incluso a niveles de bajo flujo.

35 Preferiblemente, esto implica el uso de uno o más pasajes de fluido dentro del disipador de calor, teniendo el o cada pasaje una relación entre el área de superficie y el volumen mucho más alta de lo normal para el fluido que pasa a través de cada pasaje. Esto puede lograrse mejor mediante el uso de un pasaje que es circular en sección transversal y que tiene una varilla de relleno insertada en el pasaje, de modo que el fluido puede fluir sólo en el

40 espacio anular entre la varilla y la pared interior del conducto.

Preferiblemente, el disipador de calor es una extrusión de aluminio.

Preferiblemente, los elementos de calentamiento están retenidos dentro de aberturas en el disipador de calor.

45 Preferiblemente, la inercia térmica del disipador de calor es suficiente si cesa el flujo de fluido, el recorte de exceso de temperatura actuará antes que el fluido hierva y cualquier aumento de temperatura posterior será insuficiente para provocar la ebullición.

50 Preferiblemente, la entrada de calor desde el calentador no hace que la temperatura del agua exceda del punto de ebullición en las condiciones máximas de flujo disponible.

Más preferiblemente, la invención proporciona una herramienta de calentamiento de fluidos portátil capaz de calentar un flujo de agua a alrededor de 100 grados centígrados, que tiene una conexión a un suministro de agua a 55 través de una manguera a la herramienta. Se permite que el agua fluya a través de un calentador eléctrico dentro de la herramienta, a continuación, a una válvula de regulación de presión controlada térmicamente y luego a la boquilla de salida. Esta válvula tiene un elemento móvil, tal como un diafragma de sellado de una cámara de presión. El movimiento del diafragma provoca que una válvula se abra o cierre, al menos en parte. Cuando se cierra, la válvula impide o restringe el flujo de agua desde una entrada a una salida a través de la válvula. En el otro lado del 60 diafragma, una pequeña cantidad de agua está atrapada dentro de la cámara de presión, de modo que a medida que la válvula se calienta, la presión dentro de la cámara de presión aumenta, ya que el agua se convierte en vapor de agua, y el aire dentro de la cámara también se expande. Este aumento en la presión dentro de la cámara de presión hace que el diafragma se mueva ligeramente hacia el exterior, provocando un desplazamiento para permitir que la válvula de bola se abra y permita el aumento del flujo del agua caliente a través de la válvula a la boquilla de

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Preferiblemente, la válvula de control de flujo se vuelve sensible a la temperatura, conteniendo por lo menos parte de un primer fluido con un punto de ebullición igual o similar al fluido que se calienta, actuando el aumento de la presión de vapor del primer fluido para aumentar el flujo de fluido cuando la temperatura se aproxima al punto de ebullición.

Preferiblemente, la entrada de calor desde el calentador no hace que la temperatura del agua exceda del punto de ebullición en las condiciones máximas de flujo disponibles.

Preferiblemente, la válvula de control de flujo de fluido primero se encapsula en un fuelle o en una cavidad sellada con una pared móvil.

Preferiblemente, toda la trayectoria de fluido dentro del calentador es de un tamaño tal que bajo todas, pero las condiciones de flujo más mínimas, no se pueden formar burbujas estáticas.

Preferiblemente, bajo tales condiciones de flujo mínimo se proporciona una válvula de presión para desconectar el calentador.

Elementos de calentamiento resistivos convencionales pueden insertarse dentro de una masa de material, en este caso un bloque de aluminio, que se puede moldear alrededor de los elementos o tiene los elementos insertados en los canales, mientras deja un canal a través del centro del bloque. El tamaño y la forma del bloque de aluminio dependen del tipo del elemento elegido, y las características de diseño relacionadas con la masa de material adecuado para una aplicación particular y, en particular, la potencia del elemento, pero se prefiere un bloque extrudido por razones de estabilidad dimensional.

En el ejemplo descrito a continuación, el calentador tiene una potencia de 2,4 kW para el calentamiento de agua que pasa a través de un conducto central, por ejemplo, la sembradora de agua caliente descrita anteriormente, entonces es preferible que el bloque de aluminio sea de aproximadamente de 200 a 300 gramos de masa, tenga una abertura central a través del mismo, que está tapado en cualquier extremo para acomodar un tubo de entrada, de un metal tal como cobre, y un tubo de salida de un metal tal como cobre. Cuando se juzga un ajuste de interferencia para proporcionar suficiente estabilidad, los tubos de entrada y de salida simplemente pueden presionarse en la abertura central y estar provistos de una junta tórica. En algunos casos, los tubos de entrada o de salida pueden ser de acero inoxidable o de otro material adecuado.

Una varilla de desplazamiento interno preferiblemente de aluminio ocupa la mayor parte de la zona del conducto central, dejando un espacio coaxial de aproximadamente 0,5 mm en la periferia como un paso de fluido. Se ha encontrado que películas de fluido alrededor de esta profundidad o menos proporcionan un flujo laminar y velocidad de fluido suficientes que los sitios de nucleación para los gases disueltos no forman o que las burbujas formadas en dichos sitios (cuando los gases disueltos empiezan a salir de la solución usualmente cuando la temperatura supera los 80 grados centígrados) son arrastrados junto con el fluido y se descomponen. Del mismo modo, las burbujas de aire en el flujo de entrada tienden a extenderse a través de toda el área de flujo y, por lo tanto, son forzadas rápidamente desde el conducto antes de que puedan provocar un sobrecalentamiento localizado. La varilla de desplazamiento puede ser ahuecada y estar perforada en cada extremo para que el fluido fluya a través de los extremos de la varilla y en o fuera del espacio coaxial.

Enroscando cada extremo del bloque de aluminio, con una rosca interna, los tubos de entrada y de salida se pueden enroscar en el bloque de aluminio, pero un ajuste a presión es aceptable.

Nuestras pruebas muestran que un elemento de calentamiento convencional de, por ejemplo, dos kilovatios de capacidad, si no está en contacto o se sumerge en un líquido, se sobrecalienta rápidamente haciendo que el elemento se queme antes de que el termostato pueda responder al aumento de temperatura.

Sin embargo, mediante la inserción de este elemento dentro de un disipador de calor formado a partir de un bloque de aluminio, que es un material particularmente preferido debido a que tiene una alta capacidad de calor específico y una muy buena conductividad térmica, la velocidad de aumento de la temperatura del elemento se reduce considerablemente, incluso si el líquido ya no está presente.

Dependiendo de la aplicación, la velocidad de aumento de la temperatura puede limitarse a menos de un grado por segundo, de modo que el calor desde el elemento es absorbido por la masa de aluminio, y debido a su buena conductividad térmica se controla la temperatura efectiva del elemento de calentamiento. Como consecuencia, la vida útil del elemento se amplía, ya que cualquier aumento de la temperatura es suficientemente lento para que haya tiempo para que el termostato responda y corte el suministro de energía en el caso de un potencial sobrecalentamiento del elemento. Este disipador de calor de aluminio funciona bien con la válvula de regulación de presión de temperatura controlada, y el termostato funciona como un "disyuntor térmico" de seguridad en el caso extremo de un sobrecalentamiento de la masa térmica.

Mediante la incorporación de un disipador de calor es posible obtener el control de temperatura en los elementos

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eléctricos convencionales en diversas aplicaciones, pero también es aplicable al diseño de nuevos tipos de elementos de calentamiento.

Elementos de calentamiento resistivo convencionales están incrustados en el material disipador de calor, que es preferiblemente de alta capacidad de calor específico y conductividad térmica. En el caso mostrado en la figura 2 se prefiere aluminio, por lo que el aluminio rodea los elementos, y en este caso se deja una trayectoria de paso a través del centro del bloque de aluminio. Los elementos pueden ser un ajuste de interferencia en el aluminio y colocarse allí mediante el calentamiento del aluminio o el enfriamiento de los elementos antes del ajuste.

La masa del material disipador de calor requerida es proporcional a la potencia eléctrica de entrada y para la velocidad de cambio en la temperatura requerida por el procedimiento de monitorización.

Preferiblemente, un dispositivo de disyuntor térmico está montado en el disipador de calor, y ayuda a evitar que los elementos se quemen en caso de que el líquido ya no esté presente.

Dibujos

La figura 1: ilustra el dispositivo herbicida montado y su carcasa externa.

La figura 2: es un conjunto interno de los componentes de un prototipo de dispositivo herbicida de agua

caliente en una vista en perspectiva.

La figura 3: ilustra el disipador de calor y la varilla de desplazamiento.

La figura 3a: ilustra una vista en sección transversal ampliada del pasaje de agua en el disipador de calor.

La figura 4: ilustra la válvula de pistón de temperatura controlada.

La figura 5: ilustra la posición de la válvula de pistón 40 de la figura 4 entre el calentador y la boquilla.

La figura 6: es una vista en despiece de la válvula de la figura 4.

La figura 7: es un gráfico de la presión del aire y la presión del vapor de agua dentro de la cámara de presión.

La figura 7a: es un gráfico de la temperatura de funcionamiento a lo largo del tiempo.

La figura 8: ilustra una válvula de diafragma de temperatura controlada.

La figura 9: ilustra una válvula de diafragma modificada.

La figura 10: es una porción cortada de una válvula de la figura 9.

La figura 11: es una vista en perspectiva de una versión modificada de los componentes con la válvula montada

directamente sobre el disipador de calor.

La figura 12: muestra el dispositivo en uso.

Realizaciones preferidas

Ejemplo 1

La figura 1 muestra el dispositivo herbicida montado en forma de una herramienta manual que comprende una varilla 11 de aproximadamente 1 metro de longitud, que tiene una sección transversal sustancialmente oval a través de su longitud principal de aproximadamente 100 mm a lo largo del eje largo y de 50 mm a lo largo del eje corto transversal, con un asa en la parte superior de la varilla a la que puede conectarse una manguera de jardín a un accesorio 12, y desde la que se extiende un cable de alimentación desde la base del asa. Dentro del cuerpo hueco de la varilla 11 hay un calentador alimentado eléctricamente que se describirá más detalle a continuación. Un interruptor de encendido-apagado 16 y una luz 10 indicadora de la potencia 10 se proporcionan en el asa.

En uso, la varilla 11 está conectada a un suministro de agua a través de una manguera de jardín, y el cable de alimentación está conectado a (en este caso) un cable de extensión, a la red de suministro. En su forma más preferida, la fuente de alimentación sería capaz de suministrar de 2 kW a aproximadamente 2,4 kW, por ejemplo, en Nueva Zelanda esto sería una fuente de alimentación de 240 voltios a 10 amperios, y en América del Norte sería una fuente de alimentación de 110 voltios a unos 20 amperios nominales.

En su forma más simple, el flujo de agua a través del dispositivo estaría restringido, pero sería ininterrumpido, de

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modo que cuando el dispositivo se conecta a una manguera de jardín el agua fluiría continuamente a través del dispositivo, antes de que el suministro de energía eléctrica se encienda para calentar el agua.

El dispositivo lo sujetaría el usuario con el asa 19 por encima de la salida 15. El uso del dispositivo se ilustra en la figura 12. El usuario entonces encendería el interruptor 16, permitiendo que el dispositivo se caliente, de manera que el agua que sale por la salida 15 podría llegar rápidamente a una temperatura de funcionamiento en o cerca del punto de ebullición. Al proporcionar la salida con una boquilla de pulverización cónica fina el agua que sale de la salida 15 se enfriaría suficientemente sobre una distancia de aproximadamente 300 mm, que el dispositivo podría sujetarse de forma segura en el jardín sin matar la vegetación del jardín, cuando se mueve sobre el césped o las plantas aunque el agua fluya continuamente a través del dispositivo. Sin embargo, cuando el dispositivo se coloca en una maleza, y suficiente agua hirviendo saldría de la boquilla 15 y mataría la parte superior de la vegetación, y suficiente agua hirviendo entrará en el suelo, y matará las raíces y las semillas de la planta.

La figura 2 muestra los componentes internos de la varilla 11, con la carcasa de plástico hueca retirada, y con cualquier aislamiento térmico necesario retirado también para mostrar los componentes del calentador:

12 es un accesorio de conexión de manguera

13 es el calentador

14 es la válvula de regulación de flujo de temperatura controlada

15 es la boquilla de salida

16 es el interruptor de alimentación

17 es un sensor de disyuntor térmico

18 es un interruptor de baja presión opcional (usado sólo en el primer prototipo).

La trayectoria de flujo de agua desde el calentador está restringida por la válvula de regulación de flujo 14 y por el pequeño orificio de la propia tubería de agua. La primera varía de acuerdo con la temperatura alcanzada, mientras que este último actúa para establecer un límite superior en la cantidad de flujo que se puede lograr, evitando así flujos extremos en condiciones de fallo.

La válvula de regulación de flujo 14 es la clave para el buen funcionamiento de este calentador de agua portátil. Es una válvula de regulación de presión de temperatura controlada, y reemplaza de manera efectiva el control del microprocesador utilizado en los anteriores intentos de construir calentadores de agua portátiles accionados eléctricamente.

Varios tipos de válvulas de regulación de temperatura controlada, desarrolladas por los inventores, se describirán a continuación. Cada una utiliza la provisión de una pequeña cantidad de una sustancia (preferentemente agua u otro líquido) dentro de una cámara en la válvula, que cuando se calienta, ya sea por el propio calentador eléctrico o por el fluido calentado por el calentador eléctrico, hará que el pequeño volumen de agua atrapada dentro de la válvula se convierta en vapor de agua, ejerciendo de este modo una presión de gas sobre un componente móvil para abrir o cerrar un pasaje a través de la válvula para variar así la velocidad de flujo a través de la válvula hacia la salida.

En este ejemplo, la válvula de regulación de flujo está presionada, de modo que nunca puede estar completamente cerrada, lo que asegura que cuando el calentador está conectado a un suministro de agua siempre habrá un flujo de fluido a través de la válvula cuando el suministro de agua está encendido (independientemente de si el calentador está encendido o apagado). Si el agua de entrada está a una temperatura de 20 grados centígrados y la presión es, por ejemplo, de 552 kPa (80 psi) (la presión media del agua de red en Nueva Zelanda), entonces preferimos que la velocidad de flujo mínima de fluido (es decir, la velocidad de enfriamiento) sea de aproximadamente 200 ml/minuto a aproximadamente 48 kPa (7 psi) (el ajuste de baja presión de la válvula). Cuando el flujo de fluido se calienta, la válvula 14 se abre más, la velocidad de aumento en la propia abertura aumenta cuando se aproxima el punto de ebullición del agua en la válvula, y esto permite una velocidad de flujo máxima de más de 400 ml/minuto a aproximadamente 100 a 107 grados centígrados y a una presión de aproximadamente 552 kPa (80 psi) (con la válvula totalmente abierta la presión de salida está en o cerca de la presión del agua de la red).

La potencia máxima nominal del elemento de calentamiento eléctrico para una sembradora agua caliente se elige de modo que a la temperatura de entrada de agua más alta probable que se alcance, con la presión de agua más bajo permitida, y con la válvula a temperatura de funcionamiento, la temperatura del agua no aumenta significativamente por encima del punto de ebullición. Cuando la temperatura del agua de entrada es la más baja y la presión de agua está en su valor más alto, la válvula no estará abierta en la medida que el flujo de agua será menor y la temperatura de salida será sensiblemente la misma. En la práctica, para un control preciso, la velocidad de flujo máxima se elige en función de la fuente de alimentación disponible en la herramienta manual portátil (en estas circunstancias, la

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caída de tensión a través de un cable largo puede ser significativa a menos que se utilice un cable de alta conductividad).

Para una alimentación monofásica, esto es probable que sea de 2 a 2,4 kw en la herramienta manual portátil, en cuyo caso una velocidad de flujo de diseño de 400 a 500 ml/minuto es una velocidad de flujo práctica si la temperatura del agua de entrada está, por ejemplo, entre 14 y 34 grados centígrados.

Hemos probado un prototipo de herramientas manuales con temperaturas de agua de entrada desde 5 a 40 grados centígrados y velocidades de flujo logrados de 355 ml/minuto a 530 ml/minuto con elementos de calentamiento nominales de 2,4 kW. Las pruebas en condiciones de congelación muestran que la herramienta manual funcionará cuando el hielo dentro de la válvula o el disipador de calor se ha derretido, aunque la velocidad de flujo para una temperatura de entrada de 1 ó 2 grados centígrados es de aproximadamente 300 ml/minuto.

Grandes burbujas de aire en el suministro de agua pueden ocupar por completo los pasos de flujo de agua dentro del calentador, pero como la transferencia de calor al aire es mejor que con el agua, y como la viscosidad del aire es mucho menor que la del agua, el efecto es meramente proporcionar una ráfaga de aire a cerca de 100 grados centígrados, cuando el aire es expulsado del calentador. Una pequeña cantidad de vapor puede estar presente en estas circunstancias, pero no se generará vapor sobrecalentado.

La entrada de fluido puede estar más estrechamente asociada con el cuerpo de la válvula, por ejemplo, mediante la circulación a través de una camisa, para proporcionar una respuesta más rápida.

Unos medios de resorte de carga variable 9, por ejemplo mediante un tope interno ajustable en el cuerpo de la válvula, pueden proporcionarse para permitir la variación de la velocidad de flujo inicial, y un ajuste de este tipo puede ser adecuado para el control de la temperatura de salida.

La válvula es adecuada para su uso en una herramienta que proporcione agua casi hirviendo para matar malas hierbas, donde el agua de entrada se suministra desde una manguera larga a una presión variable y con una temperatura que varía con la temporada. Aunque el volumen de agua suministrada no es constante, la temperatura se mantendrá dentro del intervalo deseable para matar las malas hierbas.

La válvula no se limita a la utilización de agua y aire dentro de la cámara de presión. Otros fluidos pueden utilizarse en la cámara de presión, por ejemplo, alcohol etílico y aire proporcionarán una temperatura objetivo inferior para el agua, mientras que una mezcla de dióxido de carbono sólido y gaseoso puede proporcionar el control de la temperatura de un gas a temperaturas en la región de -60 grados centígrados a -80 grados centígrados.

Ejemplo 2 – Conjunto de elemento de disipador de calor

El calentador 13 tiene un conjunto de disipador de calor diseñado para elevar la temperatura del agua desde una temperatura de entrada de aproximadamente 10-20 grados centígrados a aproximadamente 100 grados centígrados, en este caso, para el mercado del bricolaje en la erradicación de malas hierbas y otras plantas indeseables. De hecho, la mayoría de los prototipos de esta invención proporcionan una salida de agua caliente a presión a aproximadamente 107 grados centígrados (más/menos 1 grado centígrado).

Esto se logra mediante la inserción de elementos de calentamiento 30 de resistencia eléctrica de barras estándar (figura 3) en un bloque de aluminio 31 que constituye un disipador de calor y que proporciona un conducto 33 para que el agua pase a través, en el mismo bloque.

Preferiblemente, se proporcionan un par de elementos de calentamiento eléctricos, de manera que para una fuente de alimentación de 240 voltios los elementos pueden conectarse en serie, y en el caso de la fuente de alimentación de 110 voltios los elementos pueden conectarse en paralelo. Alternativamente, el bloque de aluminio puede ser más largo, con un solo elemento de calor, o puede tener una forma más compleja con cualquier número de elementos de calentamiento insertados en el bloque. Sin embargo, hemos encontrado que dos elementos de calentamiento es la configuración más eficaz, lo que permite que la misma planta monte las unidades para 110 voltios o para 240 voltios de alimentación, y que proporcione elementos de calentamiento a cada lado del conducto central 33.

Cualquier tipo conveniente de elemento de calentamiento eléctrico puede ser utilizado, pero hemos encontrado que los elementos de calentamiento estándar que tienen un alambre de resistencia de nicromo, rodeado de relleno inerte, y sellado dentro de una carcasa metálica exterior, es el tipo más simple de elemento para usar. Sin embargo, se apreciará los elementos, de hecho, podrían montarse in situ en el disipador de calor de aluminio, en lugar de estar contenidos dentro de una carcasa de metal como se muestra en la figura 3, y luego empujados a los huecos en el disipador de calor. Hemos encontrado que mediante la extrusión del disipador de calor con 3 pasajes hay un conducto central para el agua 33, y dos huecos 37, 38 para los elementos de calentamiento. La extrusión se puede cortar a la longitud de la masa térmica requerida.

Cuando se aplica energía a los elementos, la temperatura del disipador de calor de aluminio se eleva y con el agua

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que pasa a través de la unidad, el calor se transfiere al agua. Mediante el control de la velocidad de flujo del agua y con suficiente área superficial en el disipador de calor, la unidad puede controlarse para suministrar la temperatura deseada antes de salir del conjunto. El conjunto de disipador de calor está aislado preferiblemente de la carcasa exterior de plástico mediante un aislamiento térmico.

Una varilla de desplazamiento 34 (figura 3) está encajada preferiblemente de manera coaxial en el interior del conducto de agua 33 para crear una fina trayectoria de flujo "a modo de tubo" para el agua a través del disipador de calor de aluminio. Este diseño permite que el agua tenga una gran área superficial en contacto con la superficie interna del conducto 33, mientras que proporciona suficiente velocidad del agua para evitar la acumulación de cualquier "gas disuelto" liberado por su purgado desde el sistema. El conducto de agua o la varilla tienen salientes longitudinales elevados para mantener el espacio entre la pared interior del conducto y la varilla de desplazamiento uniforme. Opcionalmente, la varilla o el conducto pueden estar estriados para permitir un flujo helicoidal del agua a través del conducto.

Mediante el uso de la válvula de regulación de presión de temperatura controlada 14 es posible controlar la temperatura del agua de salida, de modo que se mantiene sustancialmente constante a 107 grados centígrados, en la boquilla de salida 15 y bajo presión. El control primario de la temperatura se consigue mediante esta válvula de regulación de presión de temperatura controlada que, junto con las restricciones impuestas sobre el flujo mediante la boquilla 15, controla la temperatura del agua de salida mediante el control de la velocidad de flujo del agua a través del elemento de calentamiento, que cuando se activa la energía se proporciona con un suministro casi constante de 2,4 kW de calor desde los dos elementos de calentamiento 30 (de la figura 3). Al equilibrarse entre las cantidades de calor suministradas al disipador de calor, la velocidad de flujo de agua a través del disipador de calor retira el calor del disipador de calor, y la temperatura del agua se calienta hasta la temperatura controlada de la válvula de regulación 14.

En uso (con el aislamiento térmico retirado de alrededor del disipador de calor) y el agua que fluye hacia el disipador de calor y dejando la válvula a aproximadamente 104 grados centígrados (el ligero enfriamiento de la válvula se realiza con el aislamiento térmico retirado), el disipador de calor tiene un temperatura de alrededor de 50 grados centígrados en su extremo superior (adyacente a la afluencia de agua fría) y una temperatura de alrededor de 130 a 140 grados cerca del extremo de salida del disipador de calor.

La temperatura de diseño de la protección térmica depende de su colocación a lo largo del disipador de calor. Se prefiere usar un corte de 70 grados en o cerca del extremo de entrada del disipador de calor. Esto tiene la ventaja de la desconexión de la fuente de alimentación en caso de que el extremo de entrada llegue a 70 grados y el extremo de salida alcance aproximadamente 150 grados centígrados.

Si el suministro de agua se corta, todo el disipador de calor tiende hacia una temperatura uniforme de aproximadamente 140 a 150 grados. Cuando el suministro de agua vuelve a comenzar, el extremo de entrada se enfría rápidamente por el agua entrante y el gradiente de temperatura a lo largo del disipador de calor se restablece. A medida que el extremo de entrada se enfría por debajo del punto de corte de 70 grados centígrados, la alimentación se vuelve a activar.

Este diseño y la colocación del sensor de corte 17 de exceso de temperatura permiten que el disipador de calor transfiera calor suficiente para que el agua se caliente a justo por encima de 100 grados centígrados, sin que el agua se convierta completamente en vapor (especialmente si se interrumpe el flujo de agua y luego se reanuda de repente). Si el suministro de agua se limita de repente, por ejemplo, un niño cerrando el grifo a la manguera o provocando un estrangulamiento en la manguera, el aumento de la temperatura del disipador de calor de aluminio hará que el disyuntor térmico 17 desconecte la fuente de alimentación si la temperatura en el extremo superior del disipador de calor 13 llega a la temperatura de diseño de 70 grados centígrados. Este disyuntor térmico 17 minimizará la posibilidad de sobrecalentamiento del disipador de calor y minimizará la posibilidad de que cualquier agua que pasa a través del disipador de calor 13 se convierta en vapor y cause problemas.

Normalmente, cuando el suministro de agua para el disipador de calor 13 se reanuda, por ejemplo, por la retirada de un estrangulamiento del tubo, puede haber una pequeña cantidad de vapor generado, si el disipador de calor 13 está más caliente que la temperatura de diseño. Pero la forma del pasaje de pequeño orificio 33 con su varilla de desplazamiento es tal que el vapor sale rápidamente del disipador de calor para dar un corto período de "chisporroteo", donde el agua caliente y el vapor intermitente son expulsados de la boquilla, antes de la cosechadora revierta rápidamente en el agua hirviendo a 107 grados centígrados (a presión), que es la salida deseada.

Aunque hemos encontrado que una preponderancia de agua hirviendo bajo una ligera presión es más útil que el vapor puro, para este tipo de dispositivo herbicida, es posible ajustar la temperatura de corte térmico, y la temperatura de funcionamiento de la válvula de regulación de temperatura controlada para producir vapor solamente, o para producir un mayor porcentaje de vapor de agua caliente que se produciría con el dispositivo descrito anteriormente.

Una de las ventajas de la válvula de regulación de presión de temperatura controlada es que ya no es necesario

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modular la fuente de alimentación, ya que el sistema puede estar provisto de activación completa, desde la puesta en marcha, apagándose la alimentación sólo si el suministro de agua es interrumpido, y el disyuntor térmico 17 apaga el suministro de energía. Además, el interruptor de presión 18 puede estar diseñado para desconectar la fuente de alimentación si se detecta una caída en la presión del agua en el lado de entrada del disipador de calor.

Aunque la invención evita la necesidad de un sistema de modulación de potencia controlado por microprocesador completo, es posible añadir esta característica, aunque los inventores creen que es innecesario, para la mayoría de aplicaciones de calentamiento de agua para el control de malas hierbas.

Los tubos de entrada y de salida son un ajuste de empuje en cada extremo del disipador de calor y se sellan utilizando juntas tóricas y una arandela de estrella para evitar que sean expulsados mediante la presión del agua.

Datos técnicos – Prototipo de conjunto de disipador de calor de la figura 3

Aleación 6063 Templador T5, acabado de fresado

Longitud 310 mm

Conducto de agua de 8,5 mm -diámetro interior

Varilla de desplazamiento de 8 mm de diámetro por 280 mm de largo

2 X Elementos nominales de 1200 vatios a 110 voltios en tubo de 8mm Incoloy 800

Masa del disipador de calor 231,22 gramos

Masa de desplazamiento 14,11 gramos

Área superficial del conducto de agua 7857,52 milímetros cuadrados.

Esto da una relación del área de superficie de agua y el volumen de aproximadamente 1:1 en comparación con una relación de aproximadamente 1:6 para un pasaje cilíndrico. Esta película anular delgada de agua se muestra en la vista en sección transversal ampliada en la figura 3a.

En la construcción del prototipo mostrado en las figuras 2 y 3, el bloque de aluminio extrudido 13 funcionó eficazmente durante las pruebas sin ser anodizado. Sin embargo, se cree que para propósitos de producción, el anodizado del disipador de calor, y en particular el anodizado el interior del conducto 33 reduce la posibilidad de corrosión durante la vida útil del dispositivo.

Para el Reino Unido, Australia y Nueva Zelanda, las tensiones de los elementos están conectadas en serie, para los Estados Unidos los elementos están conectados en paralelo.

Ejemplo 3 -Regulador de presión térmica

La válvula mostrada en la figura 3 como válvula de control de flujo 14 es preferiblemente un regulador de presión térmica especialmente diseñado. Un primer prototipo del regulador de presión térmica utiliza un pistón, cuyo movimiento es controlado por la respuesta de temperatura de la presión de vapor de un líquido; en este caso, el líquido preferido es agua, que se convierte en vapor a 100 grados centígrados, a presión atmosférica. Se apreciará que la naturaleza del líquido puede variar, dependiendo de la temperatura a la que la válvula está diseñada para abrirse. Este ejemplo se refiere a una válvula de pistón, pero otros tipos de válvulas pueden diseñarse para utilizar el principio de presión de vapor.

El regulador de presión térmica como se monta en el dispositivo herbicida es un regulador 40 de agua a baja presión especial que utiliza la presión del vapor para controlar la temperatura del agua saliente. Se diferencia de otros reguladores de presión por tener una cámara de presión sellada en la que una pequeña cantidad de agua (u otro líquido) y el aire se sellan en posición.

El regulador de presión térmica se monta después del conjunto de elemento de calentamiento y antes de la boquilla de salida (véase la figura 2).

Esta válvula de pistón regulador de presión está diseñada para colocarse en la válvula 14 de la figura 2, aunque este prototipo inicial de la válvula requería que la válvula se colocara de lado, ya que la entrada de agua 46 y la salida de agua 47 estaban una al lado de la otra, en lugar de directamente a través, como está se muestra en el caso de la válvula 14 en la figura 2.

Esta válvula tiene una carcasa superior 41 y una carcasa inferior 42, que cuando se sella juntas contienen el pistón

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43 y la cámara de presión 48. El pistón 43 tiene un rebaje en su superficie interior para contener un muelle helicoidal

51. Situado en la parte inferior del pistón 43 (en la figura 4) hay una clavija 44 que empuja contra una bola de acero inoxidable 45 situada en la entrada de agua 46. Esta bola puede mantenerse en posición mediante un pequeño muelle helicoidal no mostrado, o se puede sujetar de manera efectiva mediante la presión del agua de entrada. Debajo del pistón 43 hay una pequeña cámara 53 proporcionada por un rebaje en la superficie superior de la carcasa inferior 42, y esta cámara 53 se comunica con el puerto de entrada 46 y el puerto de salida 47.

Además, la carcasa inferior 42 está provista de una ranura estrecha 50 para la colocación de una junta tórica para sellar la carcasa contra fugas de agua, y el pistón 43 también tiene una ranura 49 para la junta tórica para la colocación de una junta tórica para sellar el cámara de presión 48 y evitar fugas de agua, vapor de agua o aire desde el interior de la cámara de presión 48 sellada.

Aunque no se muestra, cuando se monta la válvula, una pequeña cantidad de agua se encuentra dentro de la cámara de presión 48. Durante el montaje se inyecta agua en la cámara 48 retirando el tapón 52 y usando una jeringuilla para inyectar, por ejemplo, 10 ml de agua en una cámara de 20 ml. Aunque se equilibra convenientemente la cantidad de agua y aire, y/u otros fluidos, la válvula se puede ajustar para controlar la presión y, por lo tanto, el flujo de agua a través de la válvula, dependiendo de la temperatura del líquido y/o del aire dentro de la cámara de presión 48.

Mediante la formación de las carcasas superior e inferior y el pistón a partir de materiales conductores de calor, tales como metales y sus aleaciones, la válvula puede utilizar la temperatura del agua entrante a través de la entrada 46 para calentar el pistón y, por lo tanto, el líquido y el aire en la cámara de presión para controlar el movimiento del pistón, contra de la bola de acero inoxidable, para aumentar o disminuir de ese modo el flujo de agua desde la entrada 46 más allá de la clavija 44 y de vuelta través de la salida 47.

Como esta válvula está diseñada para utilizar la temperatura del agua entrante para calentar la clavija y la parte inferior del pistón 43, es deseable que tenga una función de intercambio de calor proporcionado por el flujo de fluido a través de la válvula (es decir, la válvula no está nunca completamente cerrada). Podría diseñarse como una "válvula defectuosa" con una abertura de derivación; aunque preferimos que los medios de restricción de flujo proporcionados por la válvula de bola 45 estén siempre ligeramente abiertos, de modo que siempre haya un pequeño suministro de agua desde entrada 46 más allá de la bola 45 a través de la cámara 53 y de vuelta a través de la salida 47. Preferiblemente, esta velocidad de flujo inferior es tan pequeña como sea posible para permitir el paso de agua a través del disipador de calor 13 para ser lo más lenta como sea posible para maximizar la transferencia de calor al agua, mientras que exista flujo de agua suficiente a través de la cámara 53 para efectuar el calentamiento de la clavija y el pistón 43 para controlar así la temperatura del líquido y/o el vapor y/o el aire dentro de la cámara de presión 48. En la práctica, hemos ajustado la válvula de regulación de presión aproximadamente a 48 kPa (7 psi) como mínimo para proporcionar una velocidad de flujo mínima de aproximadamente 200 ml/min. La velocidad de flujo totalmente abierta es de aproximadamente 400 a 500 ml/minuto.

Otros ejemplos de estas válvulas de presión de vapor pueden hacer uso de intercambio de calor con los elementos de calentamiento, y/o el disipador de calor 13 para controlar la temperatura del líquido/vapor/aire dentro de la cámara de presión 48.

En uso, el agua a presión de la red, por ejemplo a 276-1379 kPa (40 psi a 200 psi) se alimenta mediante el suministro de agua a través de una manguera a la unidad. Esta agua pasa a través de la unidad de calentamiento al regulador térmico, donde la presión se reduce hasta por debajo de 69 kPa (10 psi) (preferiblemente, de aproximadamente 48 kPa (7 psi)), dando una velocidad de flujo baja a través de la boquilla de 250 ml de agua más o menos por minuto. Hemos encontrado que el suministro de agua de la red a una manguera de jardín es normalmente del orden de 276 a 689 kPa (40 psi a 100 psi) y en promedio sería de alrededor de 552 kPa (80 psi). Sólo en casos extremos, es probable que la presión de la red esté por encima de 689 kPa (100 psi). Si la presión del agua es inferior a 276 kPa (40 psi), entonces el flujo de agua a través del dispositivo será marginal, particularmente si se utiliza un largo tramo de manguera. Además, si la presión del agua es baja, a veces es difícil de eliminar el aire de la manguera, y la operación del dispositivo es probable que sea irregular si grandes volúmenes de aire pasan a través del disipador de calor.

Cuando se aplica energía al calentador, el agua caliente pasa a través de la unidad por medio del regulador térmico de la boquilla de salida. El calor de esta agua se transfiere al regulador térmico haciendo que el fluido y el aire en la cámara de vapor se expandan. Esta expansión aumenta la presión sobre el pistón regulador, aumentando así la presión del agua en el lado de salida del regulador.

Este aumento del flujo de agua evita que el conjunto de elementos se sobrecaliente y conviertan el agua en vapor, dando un control efectivo sobre la temperatura del agua de salida.

El regulador consiste principalmente en una carcasa inferior 42, un pistón 43, un muelle 51 y una carcasa exterior

41. El pistón 43 tiene una pequeña clavija 44 que se asienta contra la bola 45 en el alojamiento inferior. Cuando está montada, la bola 45 se mantiene fuera de su asiento mediante el muelle 51 detrás del pistón, dando al regulador una

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salida de baja presión. Esta salida de baja presión es necesaria en esta versión para garantizar que el agua puede pasar a través de la unidad al arrancar para transferir el calor al regulador.

El área detrás del pistón 43 en la carcasa exterior 41 donde reside el muelle 51 es la cámara de presión de vapor 48. Cuando está montado, aproximadamente la mitad de esta área está llena de un líquido (en este ejemplo, agua), dejando el resto como aire.

Esta relación de líquido y aire no es fija, y la unidad puede funcionar con éxito con sólo el 10 % de agua o el 10 % de aire en la cámara de vapor, aunque se prefiere usar aproximadamente del 40 % al 55 % de agua (medida como un porcentaje del volumen de la cámara a 20 grados centígrados cuando la válvula está montada).

La figura 5 muestra la posición de esta válvula de pistón de temperatura controlada 40 entre el calentador 13 y la boquilla 15. Un tubo de cobre 55 se puede conectar a la salida del conducto 33 en el disipador de calor en la entrada 46 de la válvula. Como la salida 47 de la válvula está en el mismo lado que la entrada, un tubo de cobre 56 está doblado alrededor de la válvula para comunicarse con la sección recta 57, que a su vez se comunica con la boquilla de salida 15. Hemos encontrado que usando un tubo de cobre con un pequeño orificio funciona bien en conjunción con el aluminio del disipador de calor, y el cuerpo de latón de la válvula 40. Estos son los materiales que utilizamos en el prototipo (para facilidad y fabricación) pero otros materiales podrían ser utilizados, en particular, si la válvula reguladora de presión térmica va a estar en contacto térmico con una parte del calentador o del disipador de calor.

La presión de aire y de fluido aumenta cuando la temperatura aumenta y hay un aumento rápido de la presión cerca del punto de ebullición del líquido. Este rápido aumento de presión dentro de la cámara da el efecto de aumentar la fuerza sobre el pistón en el regulador de presión, abriendo así los medios de restricción de flujo y aumentando la presión del agua en la salida.

Un aumento en la presión del agua en la salida provoca una velocidad de flujo mayor, que enfría parcialmente el disipador de calor y el regulador, evitando que el agua se caliente demasiado; las pruebas han demostrado que el regulador es capaz de mantener la temperatura dentro de +/-1 grado centígrado.

El fluido utilizado en esta solicitud es agua; sin embargo, otros fluidos podrían ser utilizados para diversas aplicaciones que requieren un intervalo de temperatura de salida diferente.

La figura 7 es un gráfico de presión respecto a la temperatura dentro de la cámara de presión. Hemos medido la presión ejercida por el aire atrapado dentro de la cámara como la temperatura del aire que se eleva desde 20 grados centígrados a 130 grados centígrados. Esto se muestra como la línea 71 en el gráfico se eleva desde 100 kPa a 20 grados centígrados a 148 kPa a unos 130 grados centígrados. La presión de vapor de agua en el otro lado se muestra mediante la línea 72, y esto aumenta muy lentamente entre 20 grados centígrados y 50 grados centígrados, pero luego empieza a subir de forma más pronunciada que el cambio en la presión del aire, de modo que en el momento en que la temperatura de la cámara de presión excede de 80 grados centígrados, la presión de vapor de agua aumenta rápidamente, y a partir de nuestras mediciones la presión de vapor de agua se cruza con la presión de vapor del aire a unos 108 grados centígrados, marcados por el punto 73 en el gráfico.

El uso de agua como el fluido en la cámara de vapor permite que la temperatura del agua que llega a la boquilla de salida 15, en el intervalo del 98 a 15 grados centígrados se mantenga (sujeta a la fuente de alimentación) antes de la exposición a la presión atmosférica. En la mayoría de casos, hemos encontrado que la válvula de regulación de presión térmica que contiene agua en la cámara de presión permitirá que la temperatura en la boquilla de salida sea de 107 grados centígrados +/-1 grado centígrado.

Hemos investigado otros líquidos, y se encontró que variando el líquido o la mezcla de líquidos, dependiendo de las curvas de presión de vapor en el trazado de presión/temperatura del líquido o la combinación de líquidos permite que la temperatura de salida del agua en la boquilla 15 se base regulada en los parámetros físicos del líquido y el aire u otra mezcla de gas presente dentro de la cámara de presión.

La ventaja de este sistema de control es que la temperatura del regulador térmico se fija en virtud de su diseño y no requiere ninguna entrada adicional después de la fabricación.

Para obtener una acción suave y evitar que la junta tórica en el pistón se pegue, la ranura de la junta tórica se ha ampliado para permitir que ruede en lugar de deslizarse. Esto también ayuda en la prevención de que la junta tórica se pegue después de largos períodos de inactividad.

Si hay una bolsa de aire o pérdida momentánea del suministro de agua, el regulador se abrirá completamente (debido a una alta presión de vapor en la cámara) y se purgará. Cuando el agua se restaura en la unidad de enfriamiento, la cámara de vapor reducirá la presión de salida y restaurará la unidad a su temperatura preestablecida.

El prototipo de las carcasas del regulador térmico y el pistón se construyeron de latón, en este prototipo, para

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facilidad de fabricación y por las buenas propiedades de transferencia térmica. Hemos encontrado que un cuerpo de aluminio es más preferible, ya que tiene un tiempo de respuesta más rápido que el latón. Los muelles y los accesorios roscados son de cobre y todas las juntas tóricas son de silicio (diseñadas para soportar vapor) para soportar el calentamiento de la válvula por el agua que sale del calentador en su camino a la boquilla 15.

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Ejemplo 4 -Segundo regulador de presión térmica (válvula de diafragma)

Esta válvula 80 es similar en concepto y funcionamiento a la válvula de la figura 4, excepto que el pistón de la válvula anterior se sustituye por un diafragma.

10 El diafragma está sujeto entre la carcasa superior 81 y la carcasa inferior 82, y proporciona una pared de la cámara de presión 88. La cámara de presión 88 puede tener un tapón de filtro 92 (para la inserción de agua durante el montaje). Este tapón se puede omitir, ya que el agua puede insertarse en la cámara si se monta al revés. En este ejemplo, el volumen total de la cámara es de aproximadamente 10 ml y el volumen del agua es de aproximadamente

15 5ml.

El diafragma es preferiblemente un diafragma de metal rígido pero ligeramente muy flexible y puede tener una serie de anillos concéntricos, u otros nervios en su superficie para proporcionar el grado apropiado de rigidez, al tiempo que permite que el diafragma se mueva minuciosamente para operar la clavija 84. La clavija 84 está unida

20 preferiblemente a la parte inferior del diafragma 83 y presiona contra la bola 85 en el pasaje de entrada de agua 86 que se comunica con la cámara de agua inferior 93. Un tapón (no mostrado) se encuentra por debajo de la bola para mantenerla en su lugar.

Durante el montaje, una pequeña cantidad de agua se introduce en la cámara de presión antes de que el diafragma

25 se sujete en posición para sellar la cámara de presión. La forma y la rigidez del diafragma evitan la necesidad de un muelle dentro de la cámara de presión, ya que el diafragma está presionado contra la clavija, que a su vez presiona contra la bola de acero inoxidable 85 y en los pasajes.

En el uso, el agua fluiría desde el calentador a lo largo de un tubo de pequeño diámetro apropiado, tal como un tubo

30 de cobre a la entrada de agua 86, y cuando la válvula está fría, una pequeña cantidad de líquido fluiría más allá de la bola en la cámara 83 y luego a través de la salida de agua 87 a otro tubo de pequeño diámetro, que a su vez lleva el agua a la boquilla 15.

En esta disposición, las aberturas de entrada y de salida están en línea entre sí, de manera que la tubería entre el 35 calentador y la boquilla 15 puede ser relativamente sencilla, en comparación con la disposición mostrada en la figura

5.

En este ejemplo, la carcasa superior e inferior se ha formado a partir de latón, y el diafragma se ha prensado en cobre.

40 Esta es también una "válvula con fugas" que tiene fugas en el sentido de que incluso en frío una pequeña cantidad de agua de la manguera pasará a través del calentador y luego a través de los medios de restricción de flujo de la válvula a la salida. Esta es una característica de diseño deliberada de la válvula para asegurar que el cuerpo de la válvula se calienta mediante el agua que pasa a través de la válvula de entrada de agua 86 a través de la salida 87.

45 El movimiento del pistón es muy pequeño y, de hecho, la clavija se mueve sólo alrededor de 0,01 mm entre 20 grados centígrados y 107 grados centígrados cuando la presión de vapor dentro de la cámara del pistón 88 hace que la clavija presione contra la bola para aumentar la velocidad de flujo a través de la válvula.

En nuestros diversos prototipos hemos encontrado que la válvula de diafragma funciona tan bien como la válvula de

50 presión, pero tiene algunas ventajas en la facilidad de montaje, y se cree que una válvula de diafragma es más probable de ser producida en masa para este tipo de producto de lo que sería el caso de la válvula de pistón de la figura 4.

Ejemplo 5 -Tercer regulador de presión (válvula de diafragma modificada)

55 La figura 9 es una vista en despiece de una válvula de diafragma modificada que tiene una cámara de presión. La figura 10 es una vista parcialmente seccionada y parcialmente sombreada de esta válvula para mostrar la relación entre el diafragma y la clavija.

60 La válvula que se muestra en las figuras 9 y 10 es un regulador de presión de gas modificado. Modificado en el sentido de que la válvula 90 tiene una cámara de presión sellada que contiene una pequeña cantidad de agua.

Esta válvula se diferencia de la válvula de pistón del Ejemplo 4 o de la válvula de diafragma de la figura 8 en que esta válvula está diseñada para sellar el flujo de agua a través de la válvula hasta el momento en que la temperatura

65 del agua de entrada alcanza un punto de activación deseado.

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Esta válvula 90 tiene una carcasa superior 91 y una carcasa inferior 92. Un puerto de entrada 96 se proporciona en la carcasa inferior, y un puerto de salida 97 está dispuesto en la misma carcasa en línea con el puerto de entrada. Intercalado entre las cámaras superior e inferior hay un diafragma 93. Una cámara inferior 103 se asienta por debajo del diafragma, y dentro de esa cámara hay un brazo oscilante 100 en contacto con una clavija 94 que se extiende hacia abajo desde el centro del diafragma. Esta clavija 94 está formada integralmente con un poste 95, y el diafragma puede estar hecho de metal, o un material de caucho o plástico resistente al calor. Un muelle (no mostrado) puede montarse en la cámara de presión entre el poste 95 y la parte superior de la carcasa superior 92. Alternativamente, la presión aplicada a la clavija y, por lo tanto, al brazo oscilante 100 puede controlarse mediante la tensión apropiada en el material del diafragma y/o la forma del diafragma. En la figura 10 se muestra el diafragma con una serie de nervios circulares concéntricos, para ayudar a controlar el movimiento del diafragma.

El brazo oscilante 100 está soportado sobre un par de pasadores de pivote 101, 102 que se extienden a ambos lados del mismo (como se ve en la figura 9) y el extremo del brazo basculante 100 adyacente a la entrada 96 tiene un tapón de sellado 105, preferiblemente de un material elástico tal como neopreno, capaz de resistir la temperatura del agua de entrada (que es poco probable que exceda de 115 grados centígrados), de manera que se sella a través de un asiento de válvula que rodea el paso vertical 106 que se comunica con el puerto de entrada 96.

A diferencia de las dos válvulas anteriores, la clavija 94 en este caso está conectada al extremo del brazo basculante 100, lejos de los pasadores de pivote 101, 102, de modo que el movimiento hacia arriba del diafragma 93 estirará el extremo izquierdo del brazo basculante hacia arriba, ejerciendo de este modo una fuerza descendente sobre el tapón de sellado 105 para sellar el paso de agua a través del pasaje 106. En la práctica, cuando la cámara de presión 93 está fría, el diafragma y su clavija 94 asociada se empujarán hacia arriba en la figura 10, haciendo que el brazo oscilante y la clavija de sellado 105 sellen vía el pasaje 106.

Cuando el cuerpo de la válvula se calienta y este calor se transfiere a la cámara de presión 93, la presión de vapor dentro de la cámara de presión 93 aumenta, haciendo que el diafragma se mueva hacia abajo, que hace que la clavija empuje ese extremo del brazo basculante 100, y permita que el tapón 105 se eleve del asiento de la válvula que rodea el pasaje vertical 106. Ahora el agua fluirá desde la entrada 96 a través del pasaje 106 en la cámara inferior 103 y hacia fuera a través del orificio de salida 97.

Hemos encontrado que mediante la fabricación de las carcasas superior e inferior y del brazo oscilante de aluminio, el cuerpo de válvula se calienta rápidamente, y es posible colocar esta válvula en comunicación de intercambio de calor con el disipador de calor del calentador 13. Tiene la ventaja de que cuando la válvula está fría, habrá un mínimo flujo de agua que pasa a través de la válvula, y para todos los propósitos prácticos el tapón de sellado 105 sellará el pasaje 106.

Es sólo cuando el cuerpo de la válvula se calienta hasta que la válvula se abre. Cuando se calienta suficientemente para permitir que la presión de vapor se acumule dentro de la cámara de presión 93, este aumento en la presión de la cámara hará que el diafragma se mueva ligeramente hacia abajo, que a su vez hace que la clavija 94 empuje sobre el extremo izquierdo del brazo basculante 100, permitiendo así que el tapón de sellado 105 se eleve del asiento de la válvula y permita que el agua entre en la cámara inferior 103, y por lo tanto a la salida.

Ejemplo 5 -Válvula en el disipador de calor

En esta versión, el disipador de calor 113 está formado de una longitud de aluminio extrudido que tiene 3 aberturas a través de su longitud. Estas aberturas son cada una de 8 mm de diámetro y la abertura central tiene una varilla de relleno de 7 mm de diámetro que ocupa la mitad inferior de su longitud (por mitad inferior nos referimos al extremo de salida que tiene una válvula 114 montada sobre el mismo).

La válvula 114 tiene un cuerpo de aluminio y un diafragma de acero inoxidable, y puede ser de un diseño similar a la válvula de las figuras 9 y 10.

Las dos aberturas exteriores 115, 116 contienen elementos de calentamiento eléctrico. Un tubo de cobre 117 toma la forma de salida de la válvula 114, mientras que el flujo de fluido a través de la abertura central se detiene poco antes del extremo del disipador de calor y se desvía a través de la válvula 114.

Mediante el uso de un cuerpo de aluminio para la válvula en contacto térmico con el disipador de calor 111, la válvula y, por lo tanto, la sustancia en la cámara de presión se calientan o se enfrían rápidamente en respuesta a cambios en el disipador de calor. Sin embargo, la válvula en esta posición se calentará más que en los ejemplos anteriores, y la elección de materiales (y la trampa de líquido dentro de la cámara) debe reflejar este mayor intervalo de temperatura operativa.

Figura 7a

Este es un gráfico de temperaturas de funcionamiento normales en grados centígrados (temperatura de salida de la herramienta manual de la invención usando una válvula del tipo mostrado en la figura 8) con el tiempo en segundos.

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Las mediciones se realizaron con una temperatura del agua de entrada de 18 grados centígrados y una salida de calor de aproximadamente 2,4 kW, usando una única fuente de suministro de fase de 240 voltios a 10 amperios. Esto muestra que la herramienta calentó el agua a aproximadamente 105 grados centígrados en menos de 1 minuto y se mantiene esa temperatura sustancialmente constante durante un tiempo de medida de más de 10 minutos. Se apreciaron fluctuaciones de temperatura muy pequeñas cada 1 ó 2 minutos, del orden de 1 a 4 grados centígrados, probablemente debido a pequeños cambios de presión en el suministro de agua para uso doméstico.

Figura 12

Esta figura muestra la herramienta manual 11 en uso conectada a un cable de alimentación y a una manguera. El usuario sujeta el asa 19 y dirige la boquilla 15 hacia el suelo. Cuando el agua está fluyendo y el aire en la manguera ha sido purgado, se puede encender el interruptor de alimentación 16 (figura 1) para que el agua se caliente a la temperatura de funcionamiento. Para matar una mala hierba se coloca la boquilla en el suelo cerca de la mala hierba durante aproximadamente 5 segundos para que el agua hirviendo mate las raíces de la mala hierba y esterilice el suelo alrededor de las raíces.

VENTAJAS DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

El calentador de agua descrito proporciona un control automático de la temperatura de salida de agua a una temperatura sustancialmente constante, y en los ejemplos se muestran a la temperatura más difícil cerca al punto de ebullición sin variación excesiva de la temperatura de entrada de agua, la presión del agua o la tensión de alimentación. Esto se logra mediante la variación del flujo de salida en proporción a la temperatura de salida. No necesita un controlador de microprocesador (aunque podría proporcionarse uno como accesorio). La potencia está totalmente "encendida" o completamente "apagada".

Efectivamente, la invención podría considerarse como basada en un "calentador de agua enfriada" en el sentido en que la temperatura del disipador de calor es un equilibrio entre la entrada de calor desde el par de elementos eléctricos, y la salida de calor, o el calor eliminado por el flujo de agua a través del disipador de calor. Esto ignora cualquier pérdida de calor del disipador de calor a través del aislamiento térmico a la carcasa del dispositivo herbicida. El control de la temperatura del disipador de calor se logra mediante la apertura o el cierre de la válvula de regulación de presión, que responde a la temperatura del fluido que sale del disipador de calor.

No es susceptible a la interrupción del suministro de agua, o a la orientación del calentador.

VARIACIONES

Una válvula de prevención de flujo inverso puede estar situada en la entrada de suministro de agua para evitar la posibilidad de retorno del agua caliente a través de la entrada.

Como el flujo de salida es proporcional a la potencia de entrada, es posible aumentar el flujo mediante el aumento de la potencia de entrada, normalmente mediante el uso de más de un calentador eléctrico en serie o mediante el aumento de la superficie de la película de agua expuesta al disipador de calor, por ejemplo, mediante el aumento de la circunferencia de la película de agua dentro del calentador y usando de elementos de calentamiento de mayor potencia. En la práctica, el flujo de agua se incrementaría más fácilmente proporcionando una serie de pasajes, cada uno con varillas de relleno, para proporcionar múltiples pasajes para el agua que fluye hacia el disipador de calor, mientras que al mismo tiempo se maximiza la superficie calentada de la película de agua y se minimiza la acumulación de burbujas cuando los gases disueltos son liberados dentro de los pasajes.

La válvula de control de flujo puede cerrarse por completo una vez que se desconecta el suministro de agua, evitando así el goteo y garantizando que el sistema está lleno de líquido. Cualquier presión del agua en la entrada debe abrir la válvula, al menos ligeramente. Esto asegura que si las condiciones de fallo elevan la presión en la entrada, entonces la válvula de salida estará abierta.

Aunque el dispositivo de calentamiento de agua de esta invención se ha descrito para su uso con suministro de agua desde una manguera conectada a un suministro de agua de la red, se apreciará que el suministro de agua podría ser una mochila o una pequeña cantidad de agua almacenada en un depósito unido a o que forma parte del dispositivo herbicida portátil. Esta mochila o sistema de depósito es menos deseable, en este caso, ya que la presión de entrada de agua está preferiblemente por encima de 40 psi e implicaría el uso de una bomba adicional para bombear agua desde el depósito o mochila al calentador.

En la mayoría de los casos, una válvula de regulación de presión parcialmente abierta, tal como las válvulas descritas en la figura 4 y en la figura 8 son prácticos para su uso en el jardín, ya que sólo una pequeña cantidad de agua de aproximadamente 200 ml por minuto pasa a través de estas válvulas cuando está fría, aumentando rápidamente hacia aproximadamente 500 ml de agua por minuto cuando el calentador calienta el agua a una temperatura en o cerca del punto de ebullición.

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Una alternativa menos deseada es hacer la válvula una válvula con fugas con una pequeña abertura de derivación, de manera que siempre un poco de agua fluye a través de la válvula. Sin embargo, esta válvula con fugas no es tan fiable como las válvulas de regulación de presión de temperatura controlada descritas anteriormente, ya que la abertura de una válvula con fugas puede ser bloqueada por partículas en el suministro de agua, mientras que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada si se obstruye en parte se abrirá aún más hasta que el bloqueo sea barrido.

Debe tenerse en cuenta que en estas versiones, una vez que la manguera de jardín se enciende, siempre habrá un poco de agua que fluya a través del dispositivo. Como es el agua del grifo, cuando está fría no puede dañar la vegetación y proporciona una función de utilidad de riego en el jardín.

Sin embargo, en algunos casos puede ser deseable incluir una válvula de cierre del suministro de agua y la válvula más adecuada de este tipo es una válvula de solenoide accionada eléctricamente, lo que permitirá que el usuario apague el suministro de electricidad al calentador y al mismo tiempo apague el flujo de agua a través del dispositivo herbicida. Dicha válvula accionada por solenoide preferentemente estaría situada entre el regulador de presión a temperatura controlada y la boquilla de salida. No obstante, podría estar situada más cerca de la entrada de agua, es decir, en o adyacente al extremo del asa del dispositivo herbicida, como se muestra en la figura 1. Dicha válvula puede controlarse mediante el interruptor mostrado en la figura 1, que controla la potencia al calentador eléctrico.

Aunque se ha utilizado aluminio como el material disipador de calor, es posible utilizar otras aleaciones a base de aluminio, o magnesio, u otros materiales similares que tienen una alta capacidad de calor específico y una buena conductividad térmica. Todas las partes deben ser resistentes a la corrosión y al electro erosión de cualquier metal diferente. Si se usa aluminio anodizado, se puede reducir al mínimo la corrosión, especialmente la corrosión del agua dura o ácida.

La forma, el tamaño y la masa del material se pueden variar dependiendo de la aplicación.

La invención se puede utilizar para calentar diversos fluidos a temperaturas particulares y puede utilizar cualquier fuente conveniente de calor. Una aplicación doméstica es el calentamiento de agua en la demanda para el lavado o para las duchas, en particular cuando la temperatura debe ser controlada para más/menos 1 grado centígrado a pesar de las fluctuaciones en la presión de suministro (muy común en la casa cuando un grifo se enciende cuando se está en medio de una ducha).

Si un muelle ajustable se proporciona dentro de la cámara de presión, entonces la temperatura de salida puede variarse cambiando la presión del muelle y, por lo tanto, el ajuste de la válvula.

Finalmente, varias otras alteraciones o modificaciones se pueden hacer a lo anterior sin apartarse del alcance de esta invención, como se establece en las siguientes reivindicaciones.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un calentador de fluidos capaz de calentar un flujo de fluido a una temperatura deseada, teniendo dicho calentador de fluido una entrada de fluido [12] para su conexión a una fuente de fluido, medios de calentamiento de fluido [13] conectados a la entrada [12] y una salida [15] para proporcionar fluido caliente suministrado por los medios de calentamiento de fluido [13], en donde el calentador de fluidos comprende una válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] dispuesta entre la entrada [12] y la salida [15], teniendo la válvula de regulación de presión a temperatura controlada [14] medios de restricción de flujo [45] capaces de regular el flujo del fluido calentado suministrado a la salida [14], y permitiendo unos medios de intercambio de calor que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada

[14] esté en intercambio de calor con los medios de calentamiento de fluido [13] o con el fluido calentado que abandona los medios de calentamiento de fluido [13], caracterizado por que el calentamiento o el enfriamiento respectivos de la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] hará que los medios de restricción de flujo [45] se abran o cierren, respectivamente, para permitir un aumento o una disminución correspondientes en el flujo de fluido calentado que abandona la salida [15], para controlar así la temperatura del fluido calentado que abandona la salida [15].
2.

El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] se empuja de modo que nunca puede estar completamente cerrada, con lo que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] está adaptada para limitar, pero es incapaz de limitar completamente, el flujo de fluido a través de la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14], cuando el calentador de fluido está conectado a un suministro de agua y el suministro de agua está abierto.
3.

El dispositivo de calentamiento de fluido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la temperatura del fluido calentado que abandona la salida [15] está dentro de un intervalo de temperatura predeterminado en la región de 100 a 107 grados C.
4.

El calentador de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el calentador de fluido es en forma de un dispositivo de calentamiento de fluido manual portátil, la salida [15] es en forma de una boquilla de salida y la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] está dispuesta en comunicación de intercambio de calor con los medios de calentamiento de fluido [13] o con fluido calentado que abandona los medios de calentamiento de fluido, a través de medios de intercambio de calor.
5.

El calentador de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] está situada entre los medios de calentamiento de fluido [13] y la salida [15].
6.

El calentador de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] tiene una cámara de presión [48], que actúa sobre un elemento móvil [43], conteniendo la cámara de presión una sustancia sensible a la temperatura capaz de generar una presión dentro de la cámara de presión para mover el elemento móvil para regular la apertura o el cierre de los medios de restricción de flujo [45] en respuesta a los cambios en la temperatura de la sustancia en la cámara de presión [48].
7.

El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la sustancia es un líquido, un gas, o una mezcla de un líquido y un gas.
8.

El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, caracterizado por que la sustancia es una mezcla de agua y aire.
9.

El calentador de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que el elemento móvil es un diafragma [83].
10.

El calentador de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de calentamiento de fluido [13] incluyen uno o más elementos de calentamiento eléctricos [30] en o conectados a un disipador de calor [31].
11.

El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que un disyuntor térmico [17] está montado sobre o en el disipador de calor [31] y está adaptado para apagar los elementos de calentamiento eléctricos [30] si la temperatura del disyuntor supera un valor predeterminado.
12.

El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que el disipador de calor [31] es una extrusión de aluminio y contiene aberturas o pasajes [37, 38] para los elementos de calentamiento y uno o más pasajes de fluido [33] que tienen una gran relación entre el área de superficie y el volumen de agua.

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13.

El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la relación entre el área de superficie y el volumen de agua es de aproximadamente 1:1.
14.

El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 4 o con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13,

5 cuando dependen de la reivindicación 4, caracterizado por que también comprende un cuerpo en forma de una varilla [11] que tiene un asa [19] aprehensible por un usuario para suspender el cuerpo por encima de la superficie del suelo, en donde la entrada de fluido [12], los medios de calentamiento de líquido [13], la salida [15], la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] y los medios de restricción de flujo [45] están todos acoplados al cuerpo.

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