PT102219B - Limitador de temperatura com electrodo sensor - Google Patents

Description

LIMITADOR DE TEMPERATURA COM ELÉCTRODO SENSOR

O presente invento diz respeito a um dispositivo para limitação da temperatura de elementos de cozedura a gás, cujo compartimento de aquecimento é limitado por uma câmara de queimador com condutor eléctrico, compreendendo uma sonda de temperatura formada por um tubo, dotado interiormente de uma barra, e ligada a um caixa de comutação, a qual possui, no mínimo, um contacto que é accionado pela sonda de temperatura.

Os elementos de cozedura são formados frequentemente por uma placa de cerâmica vitrifícada (placaCeran) que serve de superfície de apoio aos recipientes, tendo por debaixo um compartimento de aquecimento. Estes elementos podem ser aquecidos de várias maneiras, como por exemplo por meio de resistências, por meio de lâmpadas de halogéneo, gás ou outros meios. Em cada uma dessas variantes o sobreaquecimento do elemento de cozedura de cerâmica pode levar à sua destruição, motivo porque deve ser evitado. Para isso, utilizam-se os dispositivos mencionados no início da presente descrição. Quando a sonda detectar uma temperatura excessiva para o elemento de cozedura, actua os contactos que estão montados na caixa de comutação, os quais accionam uma redução ou uma interrupção da alimentação do gás. Se o elemento de cozedura for aquecido a gás, é necessário que se instale também, além do limitador de temperatura, um dispositivo que permita verificar se se dá a inflamação do gás decorrido um certo período após a abertura da conduta alimentadora. Desde que decorrido um certo período não se verifique a inflamação do gás, a sua alimentação deverá ser interrompida. A falha na inflamação é mostrada ao

-2utilizador por meio de sinalizadores; se ele pretender voltar a colocar o elemento em funcionamento, deverá fazer uma nova tentativa de inflamação. Até agora, o dispositivo para comprovação da ignição era constituído por um eléctrodo que se estendia pelo compartimento de aquecimento, equidistante em relação à câmara do queimador, e isolado electricamente na zona de passagem da câmara e ligado exteriormente ao compartimento de aquecimento através de um amperímetro com a câmara do queimador.

A chama do gás ioniza a atmosfera do compartimento de aquecimento, o que gera uma diferença de potencial entre o eléctrodo e a câmara do queimador, o que produz uma insignificante corrente de compensação (entre 5 e ΙΟμΑ) pelo amperímetro.

Se esta corrente puder ser medida, a ignição pode ser considerada como positiva e a alimentação de gás pode ser mantida. Se não puder ser detectada qualquer corrente, a tentativa de ignição foi mal sucedida, a alimentação de gás deverá ser interrompida e deverá ser emitido um sinal

correspondente.

O eléctrodo deste dispositivo de prova apresenta-se até agora como um componente separado do limitador de temperatura. Desse modo, há a necessidade de romper a parede do compartimento de aquecimento, por um lado a câmara do queimador para o limitador de temperatura e por outro para o eléctrodo; além disso, os dois componentes separados deverão, na montagem do elemento ser instalados em separado. Resumindo, este tipo de construção é relativamente complicado e moroso.

A tarefa da presente invenção é a de aperfeiçoar um dispositivo do tipo descrito no início do presente trabalho, evitando as mencionadas

-3desvantagens e criando uma concepção especialmente simplificada do limitador de temperatura e do eléctrodo.

De acordo com o presente invento, esta condição é obtida pela colocação de um eléctrodo, passando, pelo menos, seccionado pelo compartimento de aquecimento, fixado à sonda de temperatura e /ou à caixa de comutação, ligando, com o primeiro terminal, a um dispositivo de medida e com o segundo terminal, à câmara do queimador.

Através da ligação do eléctrodo com o limitador de temperatura aquele é montado juntamente com o limitador por rompimento comum da câmara do queimador; o rompimento em separado do eléctrodo do dispositivo para o teste da ignição, conforme o actual nível técnico pode, deste modo, suprimir-se.

De acordo com uma configuração preferencial adoptada pelo invento, prevê-se que o eléctrodo seja fixado a um isolador cilíndrico oco, o qual recolhe parcialmente no seu interior a barra de dilatação, apoiando-se com a primeira extremidade na caixa de comutação e na segunda extremidade ao tubo da sonda de temperatura.

Deste modo, as dimensões geométricas do dispositivo limitador pouco se alteram, embora, contudo, se obtenha um bom isolamento eléctrico do eléctrodo em comparação à barra da sonda de temperatura que, por regra, é fabricada de material condutor. Comprovou-se ser vantajoso que o eléctrodo tenha uma configuração cilíndrica oca porque, desse modo, a barra do mencionado isolador poderá ser disposta de forma envolvente e, assim, apenas deverá ser protegida contra deslocamentos ao longo dos eixos longitudinais da barra ou do isolador.

Outra vantagem desta configuração é a de apresentar, numa distância longitudinal relativamente pequena, uma superfície necessária para a formação de um fluxo de ionização suficientemente grande.

Uma outra característica do presente invento, é o facto do eléctrodo se encontrar envolvido por um isolador preferencialmente cilíndrico oco. Deste modo, é assegurado um isolamento suficiente em relação à câmara do queimador. De acordo com uma forma de execução especialmente adoptada pelo presente invento, prevê-se que o eléctrodo seja formado pela barra da sonda de temperatura. Deste modo, é desnecessário instalar-se qualquer componente adicional na sonda de temperatura ou na caixa de comutação, necessitando-se apenas de, no interior da caixa de comutação, onde é acessível uma extremidade da barra, equipar esta com uma linha de alimentação eléctrica para o amperímetro.

De acordo com um aperfeiçoamento especialmente adoptado pelo presente invento prevê-se que o primeiro terminal do eléctrodo seja ligável a uma fonte de alta tensão e o segundo terminal à câmara do queimador. Deste modo,, o eléctrodo previsto como elemento sensor de dispositivo para vigilância de uma ignição eficaz pode, em colaboração com a câmara do queimador, assumir a função de inflamar o gás, de modo que as funções de todos os três dispositivos que são necessários à operação do elemento de cozedura, designadamente limitação de temperatura, inflamação e vigilância da inflamação são assumidos unicamente por um grupo.

Tem especial preferência utilizar como eléctrodo a barra do sensor de temperatura.

Neste contexto poder-se-á prever que na câmara do queimador esteja fixada uma língua metálica, cuja distância para o eléctrodo seja menor do

-5que a distância mais curta da câmara do queimador propriamente dita ou das distâncias mais curtas de todas as peças metálicas que se encontram em ligação entre a câmara do queimador e o eléctrodó.

A mencionada língua metálica pode definir, em posição e direcção, o percurso do gás a ser percorrido pela alta tensão e assim ser ajustado para um bom resultado da ignição. O presente invento é descrito com o auxílio dos desenhos inclusos representando tipos de execução preferenciais. Aí se mostram:

Fig. 1 Plano de um elemento de cozedura equipado com um dispositivo de acordo com o presente invento;

Fig. 2a, b Corte por I-I de um elemento de cozedura de acordo com a fig. 1 com outras respectivas possibilidades de distribuição de gás;

Fig. 3 Planta de uma primeira versão do invento.

Fig. 4 Corte por uma segunda versão do equipamento do invento;

Fig. 5 Uma terceira versão do invento, conforme, fig. 2a, b e

Fig. 6 Versão de acordo com a fig. 5, complementada pela cablagem do eléctrodo, que se aplica tanto como eléctrodo de ignição como eléctrodo sensor.

Como se verifica nas fig. 1 e 2 um elemento de cozedura aquecido a gás é equipado de uma câmara de queimador 1 com condutor eléctrico e uma placa 2 de metal, cerâmica ou cerâmica vitrificada (Ceran) ou equivalente, cuja área 3 constitui a superfície para cozinhar. No compartimento de aquecimento 4 entre a placa 2 e a câmara do queimador 1 encontram-se injectores 5 para alimentação de gás combustível e para distribuição por todo o compartimento de aquecimento 4. Como se encontra representado nas fig. 2b, 5 e 6, a alimentação do gás combustível pode praticar-se também por uma única conduta de alimentação 13 e a distribuição do gás combustível por um dispositivo de distribuição, o qual se encontra incorporado na parede interna da câmara do queimador 1.

-6O dispositivo de distribuição pode, por exemplo, ser constituído por uma placa 14 (fig. 2b) dotada de pequenos orifícios de 14' ou por uma camada de lã 18, que é sustentada por uma placa 19 que é dotada de grandes aberturas 20 (fig. 5).

Dentro do compartimento de aquecimento 4 encontra-se um dispositivo para limitação de temperatura. Conforme se encontra representado na fig. 4, este dispositivo incorpora uma sonda de temperatura 6, que é formada por um tubo 7 que é preenchido por uma barra 8. Na extremidade contrária à caixa de comutação 9, a barra 8 emerge do tubo 7 sendo dotada de um batente 17 que aperta como uma porca, casquilho soldado ou peça semelhante.

Na extremidade do lado da caixa de comutação, a barra 8 também ultrapassa o tubo 7 e é fixada por uma mola 48 na direcção da caixa de comutação 9. Desse modo a barra 8 com a espera 17 apoia-se no tubo 7. A barra 8 é constituída por uma material, cujo coeficiente de dilatação térmica é mais alto do que o material do tubo, sendo que, através da dilatação longitudinal da barra 8, quando a temperatura aumenta é accionado um contacto 10 através de um punho 49 e de um accionamento isolado electricamente. Através do accionamento deste contacto 10, quando a temperatura máxima programada for atingida, a potência calorífica é reduzida, no caso da placa de cozedura a gás, pelo estrangulamento da alimentação de gás.

Além de um tal dispositivo para limitação da temperatura, é necessário, para operar um elemento de cozedura aquecido a gás, um dispositivo, com o qual se possa comprovar se a inflamação do gás após a abertura da conduta de alimentação se processa dentro de um determinado período. Conforme já foi mencionado no início do presente trabalho, este dispositivo incorpora, disposto

-Ίminimamente por secções no compartimento de aquecimento 4, um eléctrodo 12 que, na parte exterior da câmara do queimador 1, se liga através de um amperímetro 22 com a câmara 1.

De acordo com o presente invento, este eléctrodo 12 é fixado ao dispositivo para limitação de temperatura ou, mais propriamente, à sonda de temperatura 6 e/ou à respectiva caixa de comutação 9. O eléctrodo 12 liga-se ao primeiro terminal de um instrumento de medida 22, o que se encontra simbolizado nos desenhos através do contacto 16, e a câmara do queimador 1 encontra-se ligada ao segundo terminal deste instrumento de medida 22 (massa).

No caso mais simples representado na fig. 2a, b o eléctrodo 12 é concebido em faixas e fixado ao tubo 7 da sonda de temperatura 6. A fim de assegurar que, com o gás em combustão, a diferença de potencial entre o eléctrodo 12 e a câmara do queimador 1 provocada pelo ionização da atmosfera do compartimento de aquecimento não entre em curto-circuito na zona de passagem do eléctrodo 12 pela câmara do queimadorl, o eléctrodo 12 é envolvido por um isolador 35 pelo menos nesta zona de passagem (ver fig. 2a). Além de ser fixado na sonda de temperatura 6 o eléctrodo 12 também pode ser fixado à caixa de comutação 9 conforme se encontra representado na fig. 3. A desvantagem desta solução consiste em se ter de prever ou duas passagens em separado para a sonda de temperatura 6 e para o eléctrodo 12 ou uma passagem comum correspondentemente grande na câmara do queimador 1.

A fig. 4 apresenta um concepção/fixação do eléctrodo 12. Neste caso, foi previsto um isolador 36 cilíndrico oco, o qual recolhe parcialmente no seu interior, a barra 8, sendo apoiada na caixa de comutação, numa primeira extremidade, através do bloco de apoio 52 e, na segunda extremidade, no tubo 7

-8da sonda de temperatura. O eléctrodo 12 está fixado à superfície do revestimento externo deste isolador 36.

O eléctrodo 12 pode ser em faixas como mencionado anteriormente, sendo contudo preferível concebê-lo como cilindro oco,, podendo esta concepção ser também prevista para a fixação do eléctrodo 12 à barra 8.

O eléctrodo apresenta uma superfície relativamente grande com um curso longitudinal reduzido, o que conduz à formação de uma diferença de potencial sufícientemente grande entre ele e a câmara do queimador 1. Além disso, é possível na versão cilíndrica oca uma fixação especialmente simples ao isolador 36 ou ao tubo 7: O diâmetro interno do eléctrodo 12 é ligeiramente maior do que o diâmetro externo do tubo 7 ou do isolador 36, de modo que, entre o eléctrodo 12 e o tubo 7 ou isolador 36 resulta um apoio firme.

De acordo com a versão representada na fig. 5, a barra 8 da sonda de temperatura 6 é utilizada como eléctrodo 12. Deste modo, a sonda de temperatura 6 não se pode estender para além do diâmetro total do compartimento de aquecimento 4 e apoiar-se com a sua extremidade oposta à caixa de comutação 9 na parte externa da câmara do queimador 1, como era o caso nas versões descritas até agora, devendo, pelo contrário, terminar dentro da zona do compartimento de aquecimento 4.

A extremidade da barra 8 que se encontra no lado oposto da caixa de comutação 9 salienta-se do tubo 7 e encontra-se sem isolamento no compartimento de aquecimento 4, conforme já documentado na fig. 4. A fim de se obter uma diferença de potencial suficientemente alta entre a barra 8 e a câmara do queimador 1 que conduz a um valor quantificável da corrente de compensação para o instrumento de medida 22, a barra 8 excede de forma bastante sensível a espera 17.

Para evitar que o comprimento da barra, necessário para alcançar uma diferença de potencial suficientemente alta entre a barra 8 e a câmara do queimador 1, fizesse que a ponta da barra encostasse à câmara do queimador 1, poder-se ia deformar a secção nua da barra que se encontra no compartimento de aquecimento, ou seja, dobrá-la de forma sinuosa ou simplesmente dobrá-la de 180° com indicado na fig. 6. Além de um dispositivo para a limitação de temperatura e de um instrumento para análise da ignição do gás, os elementos de cozedura aquecidos a gás deverão dispor de um dispositivo para ignição do gás combustível. De acordo com o actual nível técnico, este dispositivo por exemplo é formado por uma resistência que é aquecida ou por uma vela de ignição; a resistência liga-se a uma fonte de tensão, gerando temperaturas de superfície suficientes para inflamação do gás; a vela de ignição, incorpora dois eléctrodos, num ponto estreito, ligados a uma fonte de alta tensão, produzindo arcos voltaicos entre si.

Ambas as versões apresentam-se até agora como subconjuntos com limitadores de temperatura separados devendo ser previsto para elas uma passagem em separado na câmara do queimador, e devendo na montagem do elemento de cozedura ser instalado nesta passagem separadamente dos outros subconjuntos limitadores de temperatura e eléctrodos 12.

De acordo com o presente invento, é previsto que o eléctrodo 12 seja ligado com primeiro terminal a uma fonte de alta tensão 15 e o seu segundo terminal com a câmara do queimador 1. O eléctrodo 12 exerce, assim, além da função de vigilância da inflamação do gás, também a função de inflamador. O eléctrodo 12 e a câmara do queimador 1 actuam designadamente como via de descarga de faíscas, na qual, quando se dá a ligação do eléctrodo 12 com a fonte

-10de alta tensão 15 se formam arcos que são próprios para a inflamação do gás que se encontra no compartimento de aquecimento 4.

Os arcos formam-se sempre entre o eléctrodo 12 e a parte metálica que está ligada com a câmara do queimador que lhe ficar mais próxima. Esta parte metálica é o distribuidor de gás, ou seja a placa 14 ou a camada 18 logo que estas partes sejam fabricadas de material condutor eléctrico. Não existindo um distribuidor de gás (fig. 2a) ou se o distribuidor de gás existente é fabricado de material isolado formam-se os arcos voltaicos directamente entre o eléctrodo 12 e a câmara do queimador 1 que passam através de uma passagem no distribuidor de gás.

Como peça metálica mais próxima do eléctrodo 12 também pode ser prevista em todas as versões uma língua metálica 21 que está fixa à câmara do queimador 1 conforme se verifica na fig. 5; a sua distância para o eléctrodo 12 é menor do que a distância mais pequena entre a câmara do queimador 1 propriamente dita ou do que as distâncias mais pequenas entre todas as peças metálicas que estão em ligação com a câmara do queimador 1 e o eléctrodo 12.

O eléctrodo 12 pode operar tanto como eléctrodo sensor ou como eléctrodo de ignição em qualquer das versões descritas; todavia é necessário ter em atenção que o eléctrodo 12 deverá ser convenientemente isolado na zona de passagem tanto em relação aos restantes componentes do dispositivo para a limitação de temperatura, como em relação à câmara metálica do queimador 1, a fim de evitar uma descarga da alta tensão neste componente metálico.

A concepção do eléctrodo 12 representado na fig. 2a, b somente é possível, desde que, por um lado o tubo 7 apresente um isolamento eléctrico eficaz da barra 8 e se, por outro lado, o isolador 35 que envolve o eléctrodo 12 na

-11zona de passagem pela câmara do queimador 1 apresentar um isolamento suficiente contra a câmara do queimador 1.

Conforme se encontra representado na fig. 2b o isolador 35 também pode ser prolongado para além desta zona de passagem, sendo que a formação da faísca é deslocada na direcção do centro do compartimento de aquecimento.

Os requisitos para isolamento eficaz do eléctrodo 12 em relação à barra 8 e à câmara do queimador 1 na zona de passagem preenche especialmente a disposição do eléctrodo 12 representada na fig. 4:

O isolador 36 cilíndrico ôco, o qual recolhe parcialmente no seu interior a barra 8, apoia-se na sua primeira extremidade na caixa de comutação através do cavalete 52 e na segunda extremidade apoia o tubo da sonda de temperatura 7 que apresenta um isolamento suficiente da barra 8. O eléctrodo 12 encontra-se fixo na superfície do invólucro externo deste isolador 36 e envolvendo o eléctrodo 12 está previsto um isolador 35 que, como a configuração cilíndrico oco do eléctrodo 12, também é cilíndrico oco e assegura o isolamento contra a câmara do queimador 1. A linha de alimentação 41 para o eléctrodo 12 que passa pelo isolador 35 e é ligada à fonte de alta tensão 15 também é eficazmente isolada através dos isoladores 46 e 47, a fim de evitar descargas.

É considerado de especial interesse, no caso da dupla utilização do eléctrodo 12 acima descrita, formar este através da barra 8. A alta tensão ligada na extremidade da barra 8 do lado da caixa de comutação conduz a arcos voltaicos que se formam entre a extremidade da barra e a parte de metal que se encontra em ligação com a câmara do queimador 1. Esta parte metálica, conforme já foi esclarecido anteriormente, encontra-se documentada na fig. 5 e é constituída por uma língula metálica 21 enformada na câmara do queimador 1.

-12Considerar especialmente nesta versão que, entre a extremidade da barra 8 que está localizada do lado da caixa de comutação e os contactos 10, se encontra previsto um isolamento suficiente para evitar descargas da barra 8 nos contactos 10.

Finalmente encontra-se representado na fig. 6 o comando de um eléctrodo 12, formado pela barra 8 que assume a função tanto de ignição como de sensor.

Através de um circuito de comando 23, ao ser colocado o elemento de cozedura em serviço é ligada em primeiro lugar a barra 8 com a fonte de alta tensão 15 e, logo a seguir, à produção de uma quantidade previsível de arcos voltaicos a barra 8 é ligada ao instrumento de medida de corrente 22. Este instrumento 22 pode actuar numa válvula montada na conduta adutora de gás, a fim de parar a alimentação do gás no caso de a tentativa de ignição falhar.

Conforme já mencionado a dupla utilização do eléctrodo 12 também é possível em todas as outras versões de eléctrodos. Para isso o circuito de comando 23 representado na fig. 6 e descrito anteriormente deverá ser previsto.

Claims (7)

1. Dispositivo para limitação da temperatura de elementos de cozinhar a gás, cujo compartimento de aquecimento 4 é limitado por uma câmara de queimador de condução eléctrica (1), abrangendo uma sonda de temperatura (6) formada por um tubo (7) com uma barra (8) colocada interiormente e uma caixa de comutação (9) ligada a esta, que está equipada pelo menos com um contacto (10), que é actuado por uma sonda de temperatura, caracterizado por um eléctrodo (12), fixado à sonda de temperatura (6) e/ou à caixa de comutação (9), que passa pelo menos seccionado no compartimento de aquecimento (4) e em que o primeiro terminal se encontra ligado a um instrumento de medida de corrente (22) e o segundo à câmara do queimador 1.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação precedente 1, caracterizado por o eléctrodo (12) estar fixado a um isolador (36) oco cilíndrico, o qual no seu interior recolhe parcialmente a barra de dilatação (8), apoiando a primeira extremidade à caixa de comutação (9) e a segunda ao tubo (7) da sonda de temperatura.

3. Dispositivo, de acordo com as reivindicações precedentes 1 ou 2, caracterizado por o eléctrodo (12) ter uma forma cilíndrica oca.

4. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por o eléctrodo (12) ser circundado por um isolador (35) preferencialmente de forma cilíndrica oca.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o eléctrodo (12) ser formado pela barra (8) da sonda de temperatura (6).

6. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por o eléctrodo (12) ligar o seu primeiro terminal a uma fonte de alta tensão (15) e o segundo terminal à câmara do queimador (1).

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por se encontrar fixada à câmara do queimador (1) uma língua metálica (21), cuja distância para o eléctrodo (12) é menor do que a distância mais curta entre a câmara do queimador (1) ou entre as distâncias menores de todas as peças metálicas que se encontram em ligação com a câmara do queimador (1) e o eléctrodo 12.