ITVR20090213A1 - Resistenza per riscaldamento ad irraggiamento - Google Patents

Description

Descrizione di Brevetto di Invenzione Industriale avente per titolo:

“Resistenza per riscaldamento ad irraggiamento”.

CAMPO TECNICO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una resistenza per riscaldamento ad irraggiamento, o cosiddetta resistenza radiante, usata per riscaldare tramite irraggiamento contenitori per cottura alimentare di olio o acqua.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Alcuni apparati di cottura per alimenti utilizzano resistenze radianti, ad es. i piani di cottura o le friggitrici o i cuocipasta. Queste resistenze non sono a contatto con olio o acqua, ma li riscaldano a distanza per irraggiamento. Un esemplare 10 di resistenza è visibile in figg. 1 e 2 tratto dalla domanda italiana TV2002U000032. In genere queste resistenze hanno uno strato piano di supporto 16 in materiale isolante che definisce con due bordi rialzati una concavità aperta 12. Nel fondo della cavità 12 è fissato un filo 18 in materiale elettricamente resistivo avvolto a spirale che si estende con vari percorsi sostanzialmente su tutta la superficie del fondo stesso. Il filo 18 diventa incandescente e così irradia calore (v. frecce in fig. 2) all’esterno della concavità 12. Infine un involucro esterno 14 copre lo strato 16 sul lato opposto alla concavità 12.

Un apparato di cottura 20 tipico è mostrato in fig. 3. L’acqua o l’olio 22 sono contenuti in una vasca 24 dove bollono. La vasca 24 ha di solito un bacino superiore 28 nel fondo del quale è presente un incavo 26 per la raccolta di residui o parti pesanti. Oppure la vasca è un catino regolare con sezione sostanzialmente rettangolare o quadrata.

In fig. 3 vi sono due resistenze 10 piazzate in prossimità di due lati opposti della vasca 24, sotto il bacino 28, e orientate per irraggiare la vasca 24. Nel caso di vasca squadrata una resistenza 10 è montata al di sotto del fondo del catino regolare.

La disposizione di Fig.3 ha non pochi svantaggi. C’è uno spreco di potenza elettrica, perché il calore generato si disperde nelle intercapedini tra vasca 24 e resistenza 10 (soprattutto nel caso di fig. 3, ove spesso serve un ventilatore per smaltire il calore disperso). L’apparato di Fig. 3 è sovradimensionato in potenza perché solo due lati sono riscaldati. Del resto anche coprendo i lati rimanenti con resistenze 10, gli spazi morti dovuti allo spessore laterale dello strato 16, alle staffe di montaggio e alla curvatura non riscaldabile degli angoli della vasca abbassano drammaticamente l’efficienza di un’eventuale resistenza aggiuntiva. I costi in generale sono elevati, la manodopera per il montaggio onerosa e la manutenzione complicata. Nel caso di vasca squadrata la resistenza 10, posta sotto il fondo della vasca, ha una dimensione contenuta e ciò non permette di avere potenze superiori a certi limiti. Infatti in questo caso l’energia non potrebbe essere trasmessa totalmente e l’eccesso non trasmesso sarebbe distruttivo .

SCOPI DELL’INVENZIONE

Lo scopo principale dell’invenzione è migliorare questo stato dell’arte.

Un altro scopo dell’invenzione è realizzare una resistenza del tipo suddetto con prestazioni migliori.

Un altro scopo dell’invenzione è realizzare un apparato di cottura del tipo suddetto con prestazioni migliori.

Tali scopi sono ottenuti con una resistenza elettrica per riscaldare ad irraggiamento contenitori di cottura alimentare, comprendente

- uno strato di supporto in materiale isolante che si estende su almeno due piani non complanari;

- un filo in materiale elettricamente resistivo che è fissato alla, e si estende sostanzialmente su tutta la, superficie dello strato di supporto, il filo potendo diventare incandescente e irradiare calore.

La proprietà di estendersi fuori di un solo piano rende la resistenza molto più adattabile alla vasca da riscaldare, riducendo spazi morti e aumentando l’efficienza. Preferibilmente il conduttore resistivo è un filo avvolto a spirale o una piattina stesa sul supporto isolante. Opzionalmente, se lo strato isolante non è in pezzo unico o necessità di un rinforzo, si può usare un involucro esterno che copre lo strato di materiale isolante sul lato opposto al filo resistivo.

Per semplificare la costruzione tridimensionale e non planare dello strato di supporto, esso può essere composto da due o più lastre di supporto in materiale isolante, ciascuna lastra avente estensione lungo solo uno di detti piani. Per ogni piano di estensione vi è una relativa lastra, o pluralità di lastre.

La resistenza, ora che si adatta alla forma della vasca, può comprendere mezzi di fissaggio per fissare la resistenza ad una vasca di cottura alimentare, ad esempio adesivi, flange e bulloni, incastri e/o viti.

Per distanziare il filo resistivo dalla vasca e/o dirigere il flusso calorico, una o ciascuna lastra di materiale isolante può comprendere dei fianchi rialzati in modo da avere una sezione normale sostanzialmente a C e delimitare tra i fianchi rialzati una cavità sul cui fondo è fissato detto filo.

Per sfruttare ulteriormente lo stretto accoppiamento resistenza-vasca, la resistenza può comprender uno o più sensori di temperatura alloggiati nel materiale isolante in corrispondenza di almeno un’estremità di un fianco rialzato. I sensori si possono disporre ad es. in una apposita sede ricavata nel materiale o fra due strati di esso se ve ne sono alcuni.

Come varianti preferite, la resistenza:

a) è formata da due lastre di supporto in materiale isolante disposte su piani sostanzialmente a 90 gradi tra loro; oppure

b) è formata da due lastre di supporto in materiale isolante che giacciono su piani che definiscono un angolo diedro ottuso.

L’invenzione riguarda anche degli apparati di cottura dotati della resistenza suddetta. In particolare riguarda un apparato di cottura per alimenti comprendente

- una vasca ove riscaldare ad alta temperatura acqua o olio con cui cuocere un alimento, la vasca avendo un bacino superiore nel fondo del quale è presente un incavo per la raccolta di residui o parti pesanti; e

- due resistenze come in b) fissate su due lati opposti della vasca con un filo irradiante vicino al bacino superiore e l’altro filo irradiante vicino all’incavo di raccolta.

In particolare l’invenzione riguarda anche un apparato di cottura per alimenti comprendente

- una vasca a sezione sostanzialmente rettangolare o quadrata ove riscaldare ad alta temperatura acqua o olio con cui cuocere un alimento;

- due resistenze come in a) fissate ai lati della vasca per circondarla, in modo che il filo irradiante presente su ogni strato di supporto riscaldi un lato diverso della vasca. L’invenzione riguarda anche un metodo di realizzazione di resistenze irradianti atte a riscaldare olio o acqua contenuti in una vasca di cottura. Esso si caratterizza per il fatto di

- sagomare o conformare un supporto isolante in modo complementare alla superficie o porzione di superficie della vasca da irradiare;

- stendere e fissare sostanzialmente su tutta la superficie del supporto rivolta da una stessa parte un filo in materiale elettricamente resistivo avvolto a spirale, il filo potendo diventare incandescente e irradiare calore.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione esemplificativa di resistenze e un apparato di cottura, insieme agli allegati disegni in cui:

la figura 1 mostra una vista in prospettiva di una nota resistenza;

la figura 2 mostra una vista in sezione verticale della resistenza di fig.1;

la figura 3 mostra una vista schematica in sezione verticale di una nota friggitrice; la figura 4 mostra una vista schematica in sezione verticale di una friggitrice secondo l’invenzione;

la figura 5 mostra una vista in prospettiva di una resistenza secondo l’invenzione; la figura 6 mostra una vista in prospettiva di una seconda resistenza secondo l’invenzione;

la figura 7 mostra una vista in prospettiva da sopra di un cuocipasta/friggitrice secondo l’invenzione;

la figura 8 mostra una vista in prospettiva da sotto di un cuocipasta/friggitrice secondo l’invenzione;

la figura 9 mostra una vista in sezione secondo il piano X-X del cuocipasta/friggitrice di fig.7.

FORME DI ATTUAZIONE DELL’INVENZIONE

Una resistenza 30 secondo l’invenzione è visibile in fig. 5, e comprende due strati o piani o lastre di supporto 36a, 36b in materiale isolante che con bordi o fianchi rialzati definiscono ognuno dalla stessa parte una concavità aperta 32a, 32b. Sul fondo delle cavità 32a, 32b è rispettivamente fissato un filo o elemento 38a, 38b in materiale elettricamente resistivo avvolto a spirale. Il filo 38a, 38b si estende sostanzialmente su tutta la superficie del fondo, ad es. con un andamento a serpentina. Un involucro esterno 34a, 34b copre lo strato 36a, 36b sul lato opposto alle concavità 32a, 32b.

I due strati 36a, 36b sono adiacenti e contigui, si raccordano ad una estremità e insieme con i fianchi rialzati formano una concavità continua nella quale sono montati i due fili 38a, 38b. Le superfici dei due strati 36a, 36b sulle quali sono realizzate le cavità 32a, 32b non sono complanari, ma giacciono su due piani che formano un angolo α ottuso, ad es. tra 100 e 170 gradi. α può comunque essere anche retto.

In fig. 6 è mostrata una variante di resistenza 40, uguale alla resistenza 30 tranne l’angolazione relativa dei piani o lastre di supporto. Ancora i lati di due strati 46a, 46b sui quali è realizzata la cavità non sono complanari, ma giacciono su due piani che formano un angolo β ottuso, ad es. tra 100 e 170 gradi. Stavolta l’angolo β è compreso tra gli involucri 44a, 44b sul lato opposto alle cavità negli strati di supporto 46a, 46b. β può anche essere retto.

Le due varianti sono utili in applicazioni diverse. Dove serva seguire un profilo di vasca con spigolo si usa la resistenza 30 (v. oltre), dove si voglia riscaldare un sottosquadro o un diedro ottuso la resistenza 40. Ne è un esempio la fig. 4, ove si mostra la vasca nota di fig. 3 equipaggiata con le resistenze 40. Il loro sviluppo spaziale non complanare segue per quanto possibile la sagomatura o la forma della vasca 24 e ne diminuisce la distanza relativa, limitando le dispersioni e aumentando l’energia che raggiunge la vasca 24.

Una resistenza 40 o 30 si può montare direttamente sulla vasca, per massimizzare i vantaggi, cosa facilitata in vasche squadrate o con diedri poco arrotondati.

Figg. 7-9 mostrano un cuocipasta/friggitrice 50 secondo l’invenzione. Esso comprende una vasca metallica 52 a pianta circa rettangolare (ad es. 450mm x 300mm) circondata nel mezzo da due resistenze radianti 54, 56 secondo l’invenzione. La loro costruzione interna è uguale alle precedenti, ossia vi sono in ciascuna due strati o piani o lastre di supporto 60 in materiale isolante, e una concavità aperta in cui è montato un filo o elemento 62 in materiale elettricamente resistivo avvolto a spirale. Un involucro esterno copre lo strato isolante sul lato opposto alla concavità. Cambia qui solo la disposizione relativa dei piani di supporto, in questo caso giacciono su piani che sono a 90°. In sostanza quindi le resistenze 54, 56 hanno forma ad L.

La lunghezza dei piani di supporto nelle resistenze 54, 56 corrisponde circa a quella di due lati adiacenti della vasca 52, in modo che una volta montate esse siano ben aderenti ai fianchi della vasca 52 e sul suo perimetro residuino solo due piccoli spazi vuoti d’angolo non riscaldati. Con un accurato dimensionamento delle resistenze 54, 56 anche tali spazi vuoti si possono comunque eliminare, sovrapponendo perfettamente le estremità delle resistenze 54, 56 e migliorando ancora l’efficienza.

L’efficienza energetica nell’apparato 50 risulta di molto migliorata, perché la schermatura isolante nelle resistenze 54, 56 così sagomate isola in modo perfetto e senza interruzioni i fili irradianti almeno su due spigoli della vasca 52. Inoltre avere due superfici radianti continue aumenta la superficie di scambio termico sulla vasca, perché si eliminano eventuali aree morte di contatto. Il contatto diretto tra resistenza e superficie da riscaldare (vasca) riduce a zero le intercapedini, e quindi le dispersioni. Pertanto a parità di temperatura raggiunta dall’acqua o olio nella vasca 52, è sufficiente una potenza elettrica minore. Il risparmio raggiunge anche il kW per 5-6 litri da scaldare, e percentualmente può raggiungere anche il 30%.

Vantaggiosamente si può realizzare una sede sull’estremità dei bordi rialzati del supporto 60 e piazzarci dentro un sensore di temperatura 64 che risulterà da una parte a diretto contatto con la vasca 52 e perfettamente schermato dall’isolante dall’altra. Pertanto il sensore 64 riesce a misurare indirettamente la temperatura dell’acqua in modo molto preciso e senza interferenze esterne. Si possono usare anche due sensori 64, 66, montati nei supporti 60 ad altezze diverse, v. fig. 9. Quello 66 più in basso può servire per regolare automaticamente la temperatura dell’acqua, mentre quello 64 più in alto può servire come dispositivo di sicurezza di livello minimo. Se il livello dell’acqua bollente scende sotto la quota del sensore 64, la vasca 52 in quel punto diventa repentinamente molto più calda e si può agire prontamente per limitare o azzerare la potenza fornita.

Le resistenze secondo l’invenzione possono anche avere sagomatura curva o raccordo curvo tra segmenti lineari, ed essere realizzate con più di uno strato o lastra isolante. Nel caso si usino due o più strati di materiale isolante la sede per il sensore può essere ricavata tra due strati.

Si noti che i fianchi rialzati dei piani o lastre di supporto servono non solo per direzionare il flusso di calore ed evitare dispersioni laterali, ma anche per distanziare dalle vasche metalliche i conduttori elettrici. Preferibilmente il piano o lastre di supporto possono avere scanalature superficiali per alloggiare le spirali di filo resistivo.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Resistenza elettrica (40, 50) per riscaldare ad irraggiamento contenitori (28, 52) di cottura alimentare, comprendente - uno strato (46a, 46b; 60) di supporto in materiale isolante che si estende su almeno due piani non complanari; - un filo (38a, 38b; 62) in materiale elettricamente resistivo che è fissato alla, e si estende sostanzialmente su tutta la, superficie dello strato di supporto, il filo potendo diventare incandescente e irradiare calore.
2. 2. Resistenza secondo la rivendicazione 1, in cui detto strato di supporto è composto da due o più lastre (36a, 36b; 60) di supporto in materiale isolante, ciascuna lastra avente estensione lungo solo uno di detti piani.
3. 3. Resistenza secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente mezzi di fissaggio per fissare la resistenza ad una vasca di cottura alimentare.
4. 4. Resistenza secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui una o ciascuna lastra di materiale isolante comprende dei fianchi rialzati in modo da avere una sezione normale sostanzialmente a C e delimitare tra i fianchi rialzati una cavità sul cui fondo è fissato detto filo.
5. 5. Resistenza secondo la rivendicazione 4, comprendente uno o più sensori di temperatura (64, 66) alloggiati in una sede realizzata nel materiale isolante, o tra due strati di esso, in corrispondenza di almeno un’estremità di un fianco rialzato.
6. 6. Resistenza secondo una delle rivendicazioni precedenti, formata da due lastre di supporto (54, 56) in materiale isolante disposte su piani sostanzialmente a 90 gradi tra loro.
7. 7. Resistenza secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, formata da due lastre di supporto in materiale isolante che giacciono su piani che definiscono un angolo diedro ottuso.
8. 8. Apparato di cottura per alimenti comprendente una vasca ove riscaldare ad alta temperatura acqua o olio con cui cuocere un alimento, la vasca avendo un bacino superiore nel fondo del quale è presente un incavo per la raccolta di residui o parti pesanti; due resistenze secondo la rivendicazione 7 fissate su due lati opposti della vasca con un filo irradiante vicino al bacino superiore e l’altro filo irradiante vicino all’incavo di raccolta.
9. 9. Apparato di cottura per alimenti comprendente una vasca a sezione sostanzialmente rettangolare o quadrata ove riscaldare ad alta temperatura acqua o olio con cui cuocere un alimento; due resistenze secondo la rivendicazione 6 fissate ai lati della vasca per circondarla, in modo che il filo irradiante presente su ogni strato di supporto riscaldi un lato diverso della vasca.
10. 10. Metodo di realizzazione di resistenze irradianti atte a riscaldare olio o acqua contenuti in una vasca di cottura, caratterizzato dal fatto di - sagomare o conformare un supporto isolante in modo complementare alla superficie o porzione di superficie della vasca da irradiare; - stendere e fissare sostanzialmente su tutta la superficie del supporto rivolta da una stessa parte un filo in materiale elettricamente resistivo, il filo potendo diventare incandescente e irradiare calore.