IT201900012903A1

IT201900012903A1 - Riscaldatore elettrico

Info

Publication number: IT201900012903A1
Application number: IT102019000012903A
Authority: IT
Original assignee: Irca Spa
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2021-01-25
Also published as: US20220287157A1; CA3149100A1; JP2022546917A; CN114731741A; EP4005342A1; WO2021014432A1; ES2965815T3; EP4005342B1; KR20220066883A

Description

RISCALDATORE ELETTRICO

Campo dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un riscaldatore elettrico per qualsiasi applicazione dove sia necessario garantire una ottimale trasmissione di calore, garantendo un elevato livello di sicurezza sulla temperatura massima raggiunta dal sistema.

Stato della tecnica

Nel mercato esistono dei riscaldatori elettrici comprendenti cartucce e/o resistenze tubolari corazzate comprendenti almeno un filo resistivo immerso in ossido di magnesio.

Un primo svantaggio è rappresentato dal fatto che la regolazione della temperatura viene effettuata tramite componenti aggiuntivi, quali termostati o termocoppie.

Un secondo svantaggio è rappresentato dal fatto che, spesso, lo scambio termico di queste cartucce tubolari corazzate con altri componenti, aderenti esternamente alla cartuccia, non è ottimale per la presenza di aria tra il componente in questione e la cartuccia tubolare corazzata.

E’ quindi sentita l’esigenza di un riscaldatore elettrico che consenta di superare lo stato della tecnica.

Sommario dell’invenzione

Uno scopo della presente invenzione è realizzare un riscaldatore elettrico che sia più semplice dal punto di vista costruttivo e funzionale.

Un altro scopo della presente invenzione è realizzare un riscaldatore elettrico che renda ottimale lo scambio termico tra cartuccia tubolare corazzata con il componente esterno a cui è associata.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è realizzare un riscaldatore elettrico che garantisca una temperatura massima del sistema senza possibilità di errore anche in caso di malfunzionamento di eventuali sensori di temperatura.

Un altro scopo dell’invenzione è realizzare un riscaldatore elettrico che permetta di ridurre il consumo energetico potendo modulare la potenza con la temperatura di esercizio.

La presente invenzione raggiunge almeno uno di tali scopi, ed altri scopi che saranno evidenti alla luce della presente descrizione, mediante un riscaldatore elettrico comprendente

- almeno una cartuccia tubolare corazzata comprendente al suo interno almeno un resistore PTC;

- un blocco di alluminio, o sue leghe, sovrastampato per pressofusione intorno a detta almeno una cartuccia tubolare corazzata.

Secondo un aspetto, l’invenzione comprende anche un processo di produzione del suddetto riscaldatore elettrico che comprende i seguenti stadi:

- prevedere almeno una cartuccia tubolare corazzata comprendente al suo interno almeno un resistore PTC;

- sovrastampare per pressofusione un blocco di alluminio, o sue leghe, intorno a detta almeno una cartuccia tubolare corazzata.

Nella soluzione dell’invenzione viene posta all’interno della pressofusione di alluminio almeno una cartuccia tubolare corazzata che genera calore tramite l’applicazione di almeno una pastiglia PTC.

Grazie a questa cartuccia non servono ulteriori sistemi di controllo della temperatura in quanto, grazie all’effetto PTC della pastiglia, quest’ultima non andrà mai oltre la soglia di temperatura preselezionata.

Nei resistori PTC (Positive Temperature Coefficient), infatti, il valore della resistenza aumenta all’aumentare della temperatura per cui si avrà una limitazione della corrente massima che scorre nel circuito, garantendo il non superamento di una temperatura massima prestabilita.

Tra i vantaggi della soluzione dell’invenzione vi sono:

- elevate produzioni a costi bassi grazie al processo di pressofusione che è ormai ad un livello avanzato di industrializzazione;

- miglioramento dello scambio termico della cartuccia tubolare corazzata con l’alluminio pressofuso al suo esterno in quanto nel processo di pressofusione l’alluminio si solidifica a pressione direttamente attorno alla cartuccia, evitando la formazione di bolle d’aria che diminuirebbe l’efficienza termica del sistema in quanto l’aria è un isolante termico;

- non c’è necessità di isolare elettricamente il blocco di alluminio;

- quando il resistore PTC viene utilizzato per riscaldare un liquido, ad esempio acqua, il resistore PTC non sarà danneggiato dopo che il liquido è evaporato;

- il resistore PTC ha lunga vita operativa, in circostanze normali l’aspettativa di vita è fino a 10 anni.

Vantaggiosamente il riscaldatore elettrico dell’invenzione può essere utilizzato in evaporatori domestici o industriali, oppure in macchine da caffè.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione esemplificative, ma non esclusive.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione particolari dell’invenzione.

Breve descrizione delle figure

Nella descrizione dell’invenzione si fa riferimento alle tavole di disegno allegate, che sono fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

la Figura 1 illustra una vista prospettica parzialmente in sezione di componenti di una prima forma di realizzazione di un riscaldatore elettrico secondo l’invenzione; la Figura 2 illustra una sezione trasversale della vista di Figura 1;

la Figura 3 illustra una vista in sezione di detta prima forma di realizzazione del riscaldatore elettrico secondo l’invenzione;

la Figura 4 illustra una vista laterale di componenti di una seconda forma di realizzazione del riscaldatore elettrico secondo l’invenzione;

la Figura 5 illustra una vista laterale di componenti di una terza forma di realizzazione del riscaldatore elettrico secondo l’invenzione;

la Figura 6 illustra una vista laterale di componenti di una quarta forma di realizzazione del riscaldatore elettrico secondo l’invenzione;

la Figura 7 illustra una vista in sezione di una variante del riscaldatore elettrico secondo l’invenzione;

la Figura 8 illustra una vista in sezione di una ulteriore variante del riscaldatore elettrico secondo l’invenzione.

Gli stessi elementi, o gli elementi funzionalmente equivalenti, hanno lo stesso numero di riferimento.

Descrizione di forme di realizzazione esemplificative dell’invenzione Con riferimento alle Figure, viene descritto un riscaldatore elettrico 1, oggetto della presente invenzione, comprendente in tutte le sue forme di realizzazione:

- almeno una cartuccia tubolare corazzata 2 comprendente al suo interno almeno un resistore PTC (Positive Temperature Coefficient) 3;

- un blocco o elemento di alluminio 4, o sue leghe, sovrastampato per pressofusione intorno alla almeno una cartuccia tubolare corazzata 2.

Pertanto il blocco di alluminio 4 è adiacente, preferibilmente perfettamente adiacente, esternamente alla una o più cartucce tubolari corazzate 2.

Vantaggiosamente il blocco di alluminio 4 circonda completamente una singola cartuccia tubolare corazzata (Figura 3) oppure due o più cartucce tubolari corazzate 2 (Figure 7 e 8). Dal blocco di alluminio 4 possono fuoriuscire solo i cavi di alimentazione elettrica 9 che alimentano l’almeno una cartuccia tubolare corazzata 2. Nel caso di più di una cartuccia tubolare corazzata 2, è prevista una coppia di cavi di alimentazione elettrica 9 per ciascuna cartuccia tubolare corazzata.

Opzionalmente è previsto uno strato di rivestimento in materiale plastico 5, ad esempio Polietilene oppure Poliammide oppure Teflon, sovrastampato intorno al blocco di alluminio 4. Pertanto l’eventuale strato di rivestimento 5 è adiacente, preferibilmente perfettamente adiacente, esternamente al blocco di alluminio 4. Lo strato di rivestimento in plastica 5 può avere uno spessore di circa 0,1-5 mm. Preferibilmente, all’interno di ogni cartuccia tubolare corazzata 2 è prevista una pluralità di resistori PTC 3, preferibilmente in materiale ceramico, connessi in successione l’uno con l’altro lungo l’intera cartuccia tubolare corazzata 2. Tali resistori PTC sono ad esempio in forma di pastiglie, sostanzialmente a forma di parallelepipedo rettangolo piatto, connesse l’una con la successiva in serie in corrispondenza di facce di estremità di area molto minore rispetto alle aree delle altre facce delle pastiglie.

Detti resistori PTC sono inseriti tra due dissipatori o elettrodi di alluminio 8, o sue leghe. Ciascun dissipatore o elettrodo di alluminio 8 è collegato ad un rispettivo cavo di alimentazione elettrica 9 che fuoriesce da una estremità della rispettiva cartuccia tubolare corazzata 2.

L’insieme definito dai dissipatori o elettrodi di alluminio 8 e dai resistori PTC 3 è circondato da uno strato di materiale isolante 10, preferibilmente ossido di magnesio in polvere oppure poliimmide, delimitato esternamente da una guaina metallica 11, preferibilmente in acciaio. Pertanto il blocco di alluminio 4 è sovrastampato per pressofusione intorno alla guaina metallica 11.

In una prima forma di realizzazione illustrata nelle Figure 1-3, la cartuccia tubolare corazzata 2 definisce esclusivamente un asse longitudinale rettilineo X.

Sono previsti, ad esempio, tre resistori PTC 3 in serie all’interno della cartuccia tubolare corazzata 2. Tuttavia il numero dei resistori PTC 3 può essere minore o maggiore di tre.

Nella variante illustrata in Figura 3, la forma della cartuccia tubolare corazzata 2 è cilindrica, con la guaina metallica 11 a sezione circolare ed i due dissipatori 8 di forma semicilindrica e disposti opposti tra loro, mentre la sezione trasversale del blocco di alluminio 4 che circonda la cartuccia 2 è quadrangolare.

Qualsiasi altra forma della cartuccia tubolare corazzata 2 e del blocco di alluminio 4 possono essere previste. Non è escluso di prevedere sia la cartuccia tubolare corazzata 2 che il blocco di alluminio pressofuso 4 aventi una stessa forma di sezione trasversale.

Una variante di questa prima forma di realizzazione prevede che la cartuccia tubolare corazzata 2 definisca esclusivamente un asse longitudinale curvilineo, anziché rettilineo.

In questa prima forma di realizzazione può essere prevista una sola cartuccia tubolare corazzata 2 oppure possono essere previste due o più cartucce tubolari corazzate, uguali o diverse tra loro, all’interno del blocco di alluminio pressofuso. Altre varianti del riscaldatore elettrico dell’invenzione prevedono che l’almeno una cartuccia tubolare corazzata 2 comprenda più di un tratto o porzione; in cui almeno un primo tratto 6 definisce un asse longitudinale rettilineo ed almeno un secondo tratto 7 definisce un asse curvilineo.

In una seconda forma di realizzazione illustrata in Figura 4, la cartuccia tubolare corazzata 2 comprende, o è costituita da, due tratti rettilinei 6, 6’ uniti tra loro da almeno un tratto 7 curvilineo, preferibilmente da solo un tratto curvilineo 7. Preferibilmente i due tratti 6, 6’ sono tra loro perpendicolari.

In una terza forma di realizzazione illustrata in Figura 5, la cartuccia tubolare corazzata 2 comprende due tratti rettilinei 6, 6’ uniti tra loro da almeno un tratto 7 curvilineo, preferibilmente da solo un tratto curvilineo 7. Un ulteriore tratto rettilineo 6’’ è previsto in successione al tratto rettilineo 6’.

Preferibilmente i tratti 6, 6’ sono tra loro perpendicolari ed, eventualmente, anche i tratti 6’, 6’’ sono tra loro perpendicolari e, quindi, i tratti 6 e 6’’ sono tra loro paralleli.

Una variante di questa terza forma di realizzazione, non illustrata, può prevedere la presenza di un ulteriore tratto curvilineo tra il tratto rettilineo 6’ ed il tratto rettilineo 6’’, detto ulteriore tratto curvilineo avendo raggio di curvatura opposto al tratto curvilineo 7.

Un’altra variante di questa terza forma di realizzazione, non illustrata, può prevedere, invece, la presenza di due tratti curvilinei, con raggio di curvatura opposto, tra il tratto rettilineo 6 ed il tratto rettilineo 6’’. In quest’ultimo caso non è previsto il tratto rettilineo 6’.

In una quarta forma di realizzazione illustrata in Figura 6, la cartuccia tubolare corazzata 2 comprende almeno due tratti rettilinei 6, 6’; ciascun tratto 6, 6’ definente un rispettivo asse longitudinale rettilineo ed in cui gli assi longitudinali rettilinei definiscono una linea spezzata.

Nella variante illustrata in Figura 6 sono previsti tre tratti rettilinei 6, 6’, 6’’. Preferibilmente, ma non necessariamente, i tratti rettilinei 6 e 6’’ sono tra loro perpendicolari, mentre il tratto rettilineo intermedio 6’ è inclinato di un angolo acuto, preferibilmente compreso tra 30° e 60°, ad esempio 45°, rispetto ad uno dei due tratti 6, 6’’.

Nelle Figure 4, 5 e 6 non è illustrato il blocco di alluminio 4 che circonda la cartuccia tubolare corazzata 2.

Anche nella seconda, terza e quarta forma di realizzazione può essere prevista una sola cartuccia tubolare corazzata 2 oppure possono essere previste due o più cartucce tubolari corazzate, uguali o diverse tra loro, all’interno del blocco di alluminio pressofuso.

Nelle forme di realizzazione del riscaldatore elettrico dell’invenzione in cui sono previsti almeno due tratti aventi tra loro un diverso asse longitudinale, ciascun tratto 6, 6’, 6’’, 7 comprende al suo interno almeno un resistore PTC 3.

In particolare, ciascun tratto rettilineo 6, 6’, 6’’ comprende una pluralità di resistori PTC 3, preferibilmente in materiale ceramico, connessi in successione l’uno con l’altro lungo l’intero tratto ed inseriti tra due dissipatori o elettrodi di alluminio 8, o sue leghe, ciascun dissipatore o elettrodo di alluminio 8 essendo collegato ad un rispettivo cavo di alimentazione elettrica 9 che fuoriesce da una estremità della cartuccia tubolare corazzata 2.

In ciascun tratto curvilineo 7, invece, può essere previsto un singolo resistore PTC 3, di forma sostanzialmente piatta ed avente un asse curvilineo, oppure possono essere previsti una pluralità di resistori PTC, di forma sostanzialmente piatta ed avente un asse rettilineo ma di estensione longitudinale molto minore rispetto al singolo resistore PTC ad asse curvilineo. In quest’ultimo caso i resistori PTC sono disposti con i propri assi rettilinei tra loro incidenti lungo il tratto curvilineo 7.

Anche nei tratti curvilinei 7, il singolo resistore PTC o la pluralità dei resistori PTC sono inseriti tra due dissipatori o elettrodi di alluminio 8, o sue leghe, ciascun dissipatore o elettrodo di alluminio 8 essendo collegato ad un rispettivo cavo di alimentazione elettrica 9 che fuoriesce da una estremità della cartuccia tubolare corazzata 2.

Di seguito viene descritto il processo di produzione di un riscaldatore elettrico 1 secondo l’invenzione.

In tutte le sue forme di realizzazione il processo comprende i seguenti stadi:

- prevedere almeno una cartuccia tubolare corazzata 2 comprendente al suo interno almeno un resistore PTC 3;

- sovrastampare per pressofusione un blocco di alluminio 4, o sue leghe, intorno alla almeno una cartuccia tubolare corazzata 2.

Preferibilmente, ma non necessariamente, è previsto un sovrastampaggio di materiale plastico intorno a detto blocco di alluminio 4 per produrre uno strato di rivestimento 5.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Riscaldatore elettrico (1) comprendente - almeno una cartuccia tubolare corazzata (2) comprendente al suo interno almeno un resistore PTC (3); - un blocco di alluminio (4), o sue leghe, sovrastampato per pressofusione intorno a detta almeno una cartuccia tubolare corazzata (2).
2. Riscaldatore elettrico (1) secondo la rivendicazione 1, in cui è previsto uno strato di rivestimento in materiale plastico (5), sovrastampato intorno a detto blocco di alluminio (4).
3. Riscaldatore elettrico (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta almeno una cartuccia tubolare corazzata (2) definisce solo un asse longitudinale rettilineo X o solo un asse longitudinale curvilineo.
4. Riscaldatore elettrico (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta almeno una cartuccia tubolare corazzata (2) comprende più di un tratto; in cui almeno un primo tratto (6) definisce un asse longitudinale rettilineo ed almeno un secondo tratto (7) definisce un asse curvilineo.
5. Riscaldatore elettrico (1) secondo la rivendicazione 4, in cui sono previsti almeno due primi tratti (6, 6’, 6’’), preferibilmente solo due primi tratti (6, 6’), uniti tra loro da almeno un secondo tratto (7), preferibilmente da solo un secondo tratto (7).
6. Riscaldatore elettrico (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta almeno una cartuccia tubolare corazzata (2) comprende almeno due tratti (6, 6’); ciascun tratto (6, 6’) definente un rispettivo asse longitudinale rettilineo ed in cui gli assi longitudinali rettilinei definiscono una linea spezzata.
7. Riscaldatore elettrico (1) secondo la rivendicazione 6, in cui sono previsti tre tratti (6, 6’, 6’’).
8. Riscaldatore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui è prevista una pluralità di resistori PTC (3), preferibilmente in materiale ceramico, connessi in successione l’uno con l’altro lungo l’intera cartuccia tubolare corazzata (2).
9. Riscaldatore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un resistore PTC (3) è inserito tra due dissipatori o elettrodi di alluminio (8), o sue leghe, ciascun dissipatore o elettrodo di alluminio (8) essendo collegato ad un rispettivo cavo di alimentazione elettrica (9) che fuoriesce da una estremità della almeno una cartuccia tubolare corazzata (2).
10. Riscaldatore elettrico (1) secondo la rivendicazione 9, in cui l’insieme definito da detti dissipatori o elettrodi di alluminio (8) e detto almeno un resistore PTC (3) è circondato da uno strato di materiale isolante (10), preferibilmente ossido di magnesio in polvere o poliimmide, delimitato esternamente da una guaina metallica (11), preferibilmente in acciaio.
11. Riscaldatore elettrico (1) secondo la rivendicazione 10, in cui il blocco di alluminio (4), o sue leghe, è sovrastampato per pressofusione intorno a detta guaina metallica (2).
12. Processo di produzione di un riscaldatore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, il processo comprendente i seguenti stadi: - prevedere almeno una cartuccia tubolare corazzata (2) comprendente al suo interno almeno un resistore PTC (3); - sovrastampare per pressofusione un blocco di alluminio (4), o sue leghe, intorno a detta almeno una cartuccia tubolare corazzata (2).
13. Processo secondo la rivendicazione 12, in cui è previsto un sovrastampaggio di materiale plastico intorno a detto blocco di alluminio 4 per produrre uno strato di rivestimento (5).