PT1233650E - Unidade de ar quente - Google Patents

Description

1

DESCRIÇÃO "UNIDADE DE AR QUENTE" 0 presente invento diz respeito a unidades de ar quente com um elemento de aquecimento instalado na corrente de ar, com um suporte de material isolante e resistente a temperaturas elevadas, que dispõe de resistências caloríficas eléctricas instaladas nos canais de ar, bem como de, pelo menos, um dispositivo de fixação metálico para o suporte, para fixação do suporte ao elemento de aquecimento.

Estes tipos de unidades de ar quente são conhecidas no mercado, no qual podem ser adquiridos, como aparelhos, módulos ou sistemas de ar quente. 0 suporte instalado na corrente de ar ou de gás é geralmente feito de cerâmica ou de outro material adequado, e está instalado num tubo de aquecimento, sendo que a uma das extremidades do mesmo é alimentado, por sopro, ar ou gás, por exemplo. Estas unidades de ar quente existem com diversos tipos de sistemas de produção da corrente de ar ou de gás. Existem aparelhos nos quais está directamente instalada uma ventoinha na caixa, tal como existem aparelhos com um sistema externo de produção da corrente de ar. Na outra extremidade do tubo de aquecimento podem estar instalados, como acontece regra geral, diversos bocais. No tubo de aquecimento está instalado o elemento de aquecimento, com o suporte feito de material resistente a temperaturas elevada, material esse que, por via de regra, é um material cerâmico, elemento de aquecimento esse que pode estar fixado por meio de um pino central, por exemplo, a uma cabeça de ligação instalada no lado que está virado para a 2 ventoinha. É também através desta cabeça de ligação que é levada a cabo a ligação eléctrica das resistências caloríficas eléctricas que estão instaladas no suporte. No lado que está virado para os bocais está, regra geral, também instalado um disco de cerâmica fino adicional, que também apresenta essencialmente canais de ar, sendo que este disco de protecção não é aquecido pelas resistências caloríficas eléctricas. 0 disco de protecção pode ser deslocado, apresentando-se separado do suporte, sendo que, no entanto, também está instalado no pino, cuja extremidade livre pode estar, por exemplo, esmagado, a fim de impedir um deslizamento do suporte e do disco de protecção.

Da patente DE 198 39 044 AI é já conhecido um dispositivo deste tipo, no qual as resistências caloríficas eléctricas em espiral estão instaladas nos canais de ar. Noutros dispositivos igualmente já conhecidos, as resistências caloríficas eléctricas estendem-se de forma paralela em relação ao eixo dos canais de ar.

No entanto, na eventualidade de, apesar de o limite inferior da corrente de ar ter sido ultrapassado, o que se pode ficar a dever, por exemplo, a uma avaria da ventoinha ou a uma obstrução da passagem do ar, e ao seu consequente estreitamento, ou também a uma obstrução das saídas do ar (bocais), o elemento de aquecimento continuar a ser operado, isso constitui um problema. Por via de regra, quando isto acontece o elemento de aquecimento fica danificado ou mesmo destruído. É por esse motivo que os aparelhos de ar quente que são comercializados no mercado estão equipados com um sensor adicional, como, por exemplo, elementos térmicos, sensores ópticos, medições da 3 resistência, etc., para evitarem este sobreaquecimento prejudicial.

Da patente CH 537 687 é já conhecido um dispositivo instalado num aparelho de aquecimento de resistência eléctrico para limitação da temperatura do radiador a um valor predefinido, sendo que, de acordo com a referida patente, um radiador de tubos inclui um fio de resistência que está embutido num material isolante em forma de pó, comprimido. Um tubo de revestimento metálico envolve o material isolante com o fio, e as extremidades do tubo de revestimento estão tapadas, de modo estanque, por meio de tampões isolantes. Quando uma temperatura máxima predefinida é ultrapassada, a corrente de fuga entre o fio de resistência e o tubo de revestimento, que ocorre devido à curva caracteristica negativa da resistência do óxido de magnésio em forma de pó, é utilizada para interromper o circuito de aquecimento. 0 presente invento tem por objectivo, propor uma unidade de ar quente melhorado, na qual seja obtida uma protecção eficaz do elemento de aquecimento sem que sejam necessários sensores adicionais, como, por exemplo, elementos térmicos, sensores ópticos, medições da resistência, etc., e que, além disso, ainda dê possibilidade de regular a temperatura.

Trata-se de um objectivo que, de acordo com o presente invento, é alcançado através de uma unidade de ar quente com as caracteristicas da reivindicação 1. As reivindicações subjacentes apresentam exemplos de execução vantajosos. 4

De acordo com o presente invento, o suporte está em contacto eléctrico parcial, e, de preferência, total, com o dispositivo de fixação metálico. Este dispositivo de fixação está ligado a um circuito eléctrico, para, por meio de uma corrente dependente do aquecimento do suporte, que circula entre a resistência calorífica eléctrica em espiral que está instalada nos canais de ar e o dispositivo de fixação metálico, através do material isolante resistente a temperaturas elevadas, comandar o circuito de aquecimento e/ou o regular. 0 circuito eléctrico pode desligar o circuito eléctrico quando é ultrapassada uma quantidade de medição predefinida e/ou reduzir a potência. Como quantidade de medição tanto pode ser utilizada a corrente de fuga que, em resultado do aquecimento, circula pelo material cerâmico isolante, como a resistência de isolamento que, com a ajuda de uma corrente impressa, é determinada pelo material isolante. Basicamente, é já do conhecimento geral, da patente suíça a que aludimos anteriormente, que, quando se regista um aumento da temperatura, a corrente que circula pelo material resistente a temperaturas elevadas pode ser medida e pode ser utilizada para comando da temperatura. No invento proposto nessa patente, a resistência calorífica eléctrica está embutida no material isolante, pelo que não há qualquer contacto directo entre a resistência calorífica eléctrica e o material isolante. Surpreendentemente, foi determinado que este princípio também dá azo a resultados de medição reprodutíveis nas unidades de ar quente existentes, nas quais as resistências caloríficas eléctricas estão instaladas numa corrente de ar, ou seja, não estão embutidas no material, permitindo assim um comando do circuito de aquecimento e/ou a sua regulação. Neste caso, o suporte tanto pode ser contactado no seu 5 perímetro externo, como o pode ser por meio de um ou mais orifícios longitudinais. Para tal, é importante que seja alcançado um contacto bom e suficiente entre o dispositivo de fixação metálico e o material do suporte. A superfície de contacto tanto pode ser constituída por toda a superfície, ou apenas por parte da superfície passível de ser contactada, em zonas térmicas diferentes do suporte. A decisão depende da potência máxima da corrente que é necessária e pretendida para o demais processamento do sinal - comando/regulação da temperatura. Quanto mais pequenas forem as resistências de transição das resistências caloríficas eléctricas até à superfície contactável, tanto mais forte se pode a corrente tornar. Para a determinação desta corrente são relevantes a resistência de transição das resistências caloríficas eléctricas ao suporte cerâmico, a resistência interna do suporte e a resistência de transição do suporte ao elemento de contacto. Perante uma temperatura mais elevada tem lugar uma ionização do ar no canal do ar correspondente. Isto pode fazer com que circule uma corrente adicional entre a resistência calorífica eléctrica e o suporte, que influencia a corrente total através do material cerâmico. Esta corrente que passa através do material de isolamento cerâmico, determinada pela resistência de isolamento dependente da temperatura e pela tensão aplicada entre a resistência calorífica eléctrica e o dispositivo de fixação metálico, vai passar a ser adiante designada, por definição, como corrente de medição.

De acordo com um aperfeiçoamento preferencial, a corrente de medição é derivada através de um dispositivo de fixação já existente, e, de modo especial, de um dispositivo de fixação central. Esta derivação pode ser 6 efectuada, por exemplo, mediante a utilização de um tubo oco, e, de preferência, de um tubo com vários lados, como dispositivo de fixação, o qual, após a sobreposição do suporte, é alargado a partir do interior, a fim de se adaptar às tolerâncias sempre existentes do material resistente a temperaturas elevadas e de entrar em contacto com ele de forma suficiente. 0 alargamento a partir do interior pode ser obtido tanto por meios mecânicos, como por meios pneumáticos ou hidráulicos. Outra possibilidade seria utilizar invólucros de molas redondos ou rectangulares, instalados sobre uma barra de metal e, desta forma, assegurar o estabelecimento de um contacto suficiente entre o dispositivo de fixação e o material resistente a temperaturas elevadas. 0 dispositivo de fixação, constituído por um pino de metal ou por um tubo oco, também pode ser instalado no suporte, no espaço intermédio existente entre o perímetro do dispositivo de fixação central e o canal, por meio de encapsulamento com um material que faça contacto, como, por exemplo, cerâmica liquida.

Desde que o estabelecimento de contacto entre o dispositivo de fixação central e o suporte não torne absolutamente necessário a adopção de um tipo específico de pino, pode ser utilizado seja um pino oco, seja um pino maciço. De acordo com um exemplo de execução preferencial, é utilizado um pino oco, e o sensor da temperatura é passado através deste até à ponta do suporte. Desta forma torna-se também possível introduzir, de maneira simples e económica, a determinação da temperatura, que é necessária para a regulação das resistências caloríficas eléctricas, no ponto em que o ar sai do suporte. 0 ideal será o revestimento do sensor da temperatura entrar em contacto 7 com o suporte ou com o tubo oco, e derivar a corrente de medição através dele.

De acordo com um exemplo de execução particularmente preferencial, o suporte apresenta, como superfície para estabelecimento de contacto, pelo menos uma superfície condutora. Para tal, o suporte está revestido por um material condutor, como, por exemplo, prata ou um outro material que esteja apto a suportar as temperaturas elevadas que se reqistam numa unidade de ar quente. Esta superfície revestida pode, seja no seu perímetro exterior, seja no seu interior, apresentar um orifício, no qual é introduzido um elemento de contacto (tubo ou sensor da temperatura) , e, tal como já foi explicado acima, ser dimensionado e estar instalado no suporte de modo a que a corrente de medição não ultrapasse determinados limites. A utilização de uma superfície condutora de electricidade faz com que a corrente de medição já não seja determinada pontualmente, não ficando, por conseguinte, sujeita a variações fortes, e que, pelo contrário, seja determinada através de todas as correntes que se registam na superfície condutora, e seja derivada.

De acordo com um exemplo de execução vantajoso do presente invento, o circuito eléctrico comanda e/ou regula o circuito de aquecimento em função da resistência de isolamento do material isolante resistente a temperaturas elevadas que é medida. Para medição da resistência de isolamento, a resistência calorífica eléctrica é separada da rede de alimentação de energia, e é impressa uma corrente de medição através do dispositivo de fixação metálico e de uma ligação da resistência calorífica eléctrica. Em seguida, a medida da resistência de 8 isolamento obtida desta forma é utilizada para a regulação e/ou o comando do circuito de aquecimento. Para que seja possível efectuar medições durante a operação constante, é necessário que o circuito eléctrico, no momento da medição, interrompa o circuito de aquecimento e, em seguida, o volte a restabelecer.

Segue-se uma descrição mais pormenorizada do presente invento, com base num exemplo de execução, e mediante a ajuda dos desenhos em anexo. Assim, podem ver-se neles: a figura 1 mostra uma reprodução de um aparelho de ar quente; a figura 2 mostra uma representação esquemática, em corte através do tubo de aquecimento/elemento de aquecimento, do aparelho de ar quente que é apresentado na figura 1; a figura 3 mostra uma vista frontal de um suporte do elemento de aquecimento no tubo de aquecimento; a figura 4 mostra o esquema de ligações de princípio do dispositivo de interrupção do circuito de aquecimento; e a a figura 5 mostra uma possibilidade de estabelecimento de contacto pelo suporte, mostrando um corte através do suporte e uma vista de cima, ampliada, da extremidade livre do suporte, sendo que, no entanto, na figura só estão representados os componentes principais com os quais é estabelecido um contacto, 9 a figura 6 mostra uma outra possibilidade, cuja representação corresponde à que é feita na figura 5, e a figura 7 mostra ainda uma outra possibilidade, cuja representação corresponde à que é feita seja na figura 5, seja na figura 6. A figura 1 mostra um aparelho de ar quente 1 com uma caixa 2 para instalação de uma ventoinha e de elementos de regulação. 0 aparelho de ar quente que é apresentado na referida figura é uma versão na qual a ventoinha está instalada na caixa 2. Noutros exemplos de execução conhecidos, a produção da corrente de ar ocorre no exterior do aparelho, pelo que na caixa desemboca, por exemplo, um segundo tubo flexível para alimentação da corrente de ar. 0 presente invento é independente da forma de produção da corrente de ar. 0 tubo de aquecimento 3 está ligado à caixa 2 .

Na figura 2 é apresentada uma representação esquemática ampliada do tubo de aquecimento 3, no qual, por meio de um dispositivo de fixação 4 com o feitio de um pino, está fixado um suporte de cerâmica 5, por cima de um dispositivo de fixação 6 com o feitio de um disco. 0 suporte de cerâmica 5 dispõe de canais do ar 7 paralelos (figura 3) que não são visíveis nesta figura, nos quais estão inseridas resistências caloríficas eléctricas da forma já conhecida de todos. Na figura 3 estão mostrados, de forma exemplificativa, os padrões de ligação. As resistências caloríficas eléctricas propriamente ditas não são mostradas na figura. 10

De acordo com a figura 2, a seguir ao suporte de cerâmica 5 está ainda instalado um disco de protecçao 8, que está fixado , juntamente com o suporte de cerâmica 5, por meio de um pino 4, ao dispositivo de fixação com o feitio de um disco. No exemplo de execução que é apresentado na figura 2, este pino 4 foi concebido como um pino oco, de modo a que, no seu interior, possa ainda ser instalado um sensor da temperatura, e, por exemplo, um elemento térmico, com os fios do sensor da temperatura 9 e 10. O dispositivo de fixação 6 com o feitio de um disco está equipado com ligações eléctricas 11 e 12 para as resistências caloríficas eléctricas instaladas nos canais de ar 7 do suporte de cerâmica 5. O dispositivo de fixação 4, com o feitio de um pino, também está equipado com uma ligação 13, para, em caso de um aquecimento inadmissível, alimentar a corrente de medição que circula através do suporte de cerâmica 5 a um dispositivo 14 (figura 4) para desconexão do circuito de aquecimento. A figura 3 mostra os canais de ar 7 no suporte de cerâmica 5, bem como um orifício longitudinal 15 que, no caso vertente, é central e rectangular, e se destina à recepção de um dispositivo de fixação 4 com o feitio de um pino. Para se obter uma corrente de medição suficiente, é importante o dispositivo de fixação 4 estabelecer um contacto tão bom quanto possível com o suporte de cerâmica 5, a fim de que a resistência de transição seja mantida dentro de valores tão reduzidos quanto possível.

Na figura 4 é mostrado o esquema de ligações de princípio de um circuito de conexão eléctrico 14 e a interrupção do circuito de aquecimento. O diagrama de bloco esquemático simboliza as várias possibilidades de comutação 11 eléctricas que foram anteriormente mencionadas. 0 circuito de conexão eléctrico 14 pode, por exemplo, e dependendo da utilização prevista, dispor de um comutador mecânico ou eléctrico para desligar o circuito de aquecimento. Além disso, o circuito de conexão 14 pode incluir um circuito para medição e avaliação da resistência de isolamento. Por outro lado, o circuito de conexão também pode estar equipado com um circuito para regulação da temperatura do elemento de aquecimento em função da corrente de fuga ou da resistência de isolamento. Assim, por exemplo, a referência 13 identifica o fio que se estende até ao dispositivo de fixação metálico 4 e a referência 16 identifica o potencial de referência.

Num dos exemplos de execução apresentados, o circuito de conexão 14 apresenta um relé, que está ligado entre o dispositivo de fixação 4 (por meio do fio 13) e o condutor neutro 16. Com este relé, quando o valor limite da corrente de medição é atingido, o circuito de aquecimento, que é simbolizado pela referência 17, é desligado. Só depois de a alimentação de corrente ao aparelho de ar quente ser integralmente desligada se pode iniciar um novo processo de aquecimento. A figura 5a mostra um suporte 5 com um orifício central 21, no qual o dispositivo de fixação central foi concebido como um tubo de secção rectangular. No exemplo de execução apresentado, o tubo de secção rectangular 4 está em contacto pontual com o suporte 5, no orifício central 21, por meio de dois lados. Através das ligações 11 e 12, a resistência calorífica eléctrica 23 é alimentada de energia, sendo que a corrente de medição é derivada através da ligação 13. A figura 5b mostra uma situação similar à 12 que é apresentada na figura 5a, sendo que, neste caso, porém, a parede interna do orifício central 21 está revestida com um revestimento 20, condutor de electricidade, revestimento esse que pode ser prata, por exemplo. Desta forma, nos locais de contacto do tubo de secção rectangular 4 com a superfície condutora, pode ser desviada toda a corrente de medição registada, enquanto que na variante que é apresentada na figura 5a só é derivada a corrente captada nos pontos de contacto existentes.

Na versão que é apresentada na figura 6a, e a exemplo do que sucede na versão apresentada na figura 5a, está instalado um tubo de secção rectangular, que serve de dispositivo de fixação 4, no orifício central 21. Além disso, no tubo de secção rectangular 4 está instalado um sensor da temperatura 18, cujo revestimento 19 está em contacto com o tubo de secção rectangular 4. Neste caso, a corrente de medição é derivada através do fio 13, enquanto os fios do sensor da temperatura 9 e 10 são utilizados para reconhecimento da temperatura. Tal como no caso da figura 5b, também na figura 6b a parede interna do orifício central 21 está revestida por um revestimento (superfície) condutor 20, a fim de que não sejam apenas determinadas correntes pontuais. A figura 7a mostra um dispositivo de fixação de um elemento de aquecimento externo 4, que está instalado no perímetro do suporte 5. No interior de um orifício central 21 está instalado o sensor da temperatura 18 que está em contacto com ele através da parede. Já a figura 7b mostra um exemplo de execução semelhante, no qual, contudo, o orifício central 21 dispõe de um revestimento adicional 20, com o qual o revestimento 19 do sensor da temperatura 18 13 13 forma entra em contacto. As ligações processam-se de correspondente às das figuras 6a e 6b.

Lisboa, 23 de Outubro de 2006

Claims (7)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Unidade de ar quente com um elemento de aquecimento instalado na corrente de ar, com um suporte (5) feito de material isolante cerâmico resistente a temperaturas elevadas, que apresenta resistências caloríficas eléctricas (23) instaladas em canais de ar (7), bem como com, pelo menos, um dispositivo de fixação metálico (4) para o suporte (5), para fixação do suporte ao elemento de aquecimento, caracterizada pelo facto de a unidade de ar quente estar equipada com um circuito de conexão eléctrico (14) e de o dispositivo de fixação metálico (4) estar em contacto eléctrico, pelo menos parcial, com o suporte (5) e estar ligado ao circuito de conexão eléctrico (14), a fim de, por meio de uma corrente que depende do aquecimento do suporte (5), e que circula entre a resistência calorífica eléctrica (23) em espiral, instalada no interior dos canais de ar (7), resistência essa que só está parcialmente em contacto eléctrico com o material isolante, e que, além disso, não está embutida no material isolante, e entre o dispositivo de fixação metálico (4), através do material isolante resistente a temperaturas elevadas, corrente essa que é determinada pela resistência de isolamento que depende da temperatura, comandar e/ou regular o circuito de aquecimento (17).

2. Unidade de ar quente de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de o dispositivo de fixaçao (4) ser concebido como um tubo oco, no interior do qual está instalado um sensor da temperatura (18) , cujo revestimento (19) está em 2 contacto eléctrico, pelo menos parcial, com o dispositivo de fixação metálico (4).

3. Unidade de ar quente de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo facto de o dispositivo de fixação (4) estar instalado num orifício longitudinal central (15).

4. Unidade de ar quente de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de no interior de um orifício longitudinal (21) estar instalado um sensor da temperatura (18), cujo revestimento (19) está em contacto, pelo menos parcial, com o suporte (5), e ainda pelo facto de no perímetro exterior estar instalado um dispositivo de fixação (4) metálico, constituído por um cilindro oco.

5. Unidade de ar quente de acordo com uma das reivindicações acima, caracterizada pelo facto de o suporte (5) apresentar, como superfície de contacto entre o suporte (5) e o dispositivo de fixação metálico (4), pelo menos, uma superfície (20) condutora de electricidade.

6. Unidade de ar quente de acordo com uma das reivindicações acima, caracterizada pelo facto de o circuito de conexão eléctrico (14) comandar e/ou regular o circuito de aquecimento (17) por meio da corrente de fuga que circula através do material isolante resistente a temperaturas elevadas.

7. Unidade de ar quente de acordo com uma das reivindicações acima, caracterizada pelo facto de o circuito de conexão eléctrico (14) comandar e/ou regular o circuito de aquecimento (17) em função da 3 resistência de isolamento do material isolante resistente a temperaturas elevadas que foi medida. Lisboa, 23 de Outubro de 2006 1/5

3 18

7 2/5

ί·» * / Fig. £ 16 3/5

4/5

5/5 21 19

12 5 23 4 18

α

b F» r* ig./