ES2267511T3 - Aparato domestico para la generacion de vapor. - Google Patents
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Abstract
Aparato doméstico (100) para la generación de vapor que comprende: - un depósito de agua (1) a la presión atmosférica; - una caldera (5) adaptada para contener agua que va a ser vaporizada en un nivel predeterminado y que comprende una unidad calefactora (40) que comprende a su vez: * una fuente calefactora (7) para vaporizar el agua y adaptada para quedar parcialmente sumergida en el agua, comprendiendo dicha fuente calefactora (7) una porción principal y una porción elevada menor (15) que se extiende a lo largo de una dirección predeterminada, estando dicha porción elevada menor (15) en un nivel superior con respecto a dicha porción principal y en el fondo de la caldera (5) y estando adaptada para emerger del agua como consecuencia de una reducción de agua de la caldera (5), y * un sensor (12) de la temperatura contenido dentro de una vaina protectora (14), estando dicha vaina protectora (14) en contacto con dicha porción elevada menor (15) de la fuente calefactora (7), - unos medios paraalimentar el agua (4, 3) desde el depósito (1) hasta la caldera (5), - unos medios para suministrar el vapor (9, 10) desde la caldera (5) hasta un aparato utilizador de vapor (8), - unos medios de control (13) adaptados para mantener el nivel de agua existente en la caldera (5) en un nivel de agua predeterminado, cooperando dichos medios de control (13) con dicho sensor (12) de la temperatura y accionando dichos medios de alimentación de agua (4, 3) para que descarguen una cantidad de agua en la caldera (5) cuando dicho sensor (12) de la temperatura detecta una temperatura más alta que un valor de umbral predeterminado S1. caracterizado porque el área de contacto entre dicha vaina protectora (14) y dicha porción elevada menor (15) se extiende a lo largo de dicha dirección predeterminada de forma que dicha área de contacto es relativamente amplia.
Description
Aparato doméstico para la generación de
vapor.
La presente invención se refiere a un aparato
doméstico para la generación de vapor que comprende un depósito de
agua a la presión atmosférica, una caldera para vaporizar el agua,
unos medios para alimentar el agua desde el depósito hasta la
caldera, y un conducto de suministro de vapor desde la caldera hasta
una aplicación utilizadora de vapor domésticos.
Son conocidos los aparatos domésticos de
generación de vapor.
Típicamente, dichos aparatos domésticos
comprenden una fuente calefactora para vaporizar el agua de la
caldera y unos medios para mantener un nivel deseado de presión y
un nivel deseado de agua dentro de la caldera.
El documento DE 37 20 583 describe un aparato
para la generación de vapor que comprende una caldera para vaporizar
el agua, una bomba para alimentar el agua hasta la caldera, una
fuente calefactora enrollada helicoidalmente alrededor de la
caldera, dos sensores de temperatura también enrollados
helicoidalmente alrededor de la caldera, un manómetro y un
regulador de la presión. Uno de los dos sensores se utiliza para
detectar la temperatura de la fuente calefactora y para retirar
agua hacia el interior de la caldera cuando la temperatura detectada
excede un primer umbral de temperatura. El segundo sensor se
utiliza para detectar la temperatura de la fuente calefactora y
para desconectarla cuando la temperatura detectada excede de un
segundo umbral de temperatura más elevado que el primer umbral de
temperatura. Por otro lado, el manómetro y el regulador de la
presión se utilizan para mantener un valor deseado de la presión de
vapor dentro de la caldera.
El documento DE 43 04 532 designa un aparato de
generación de vapor que comprende una caldera para vaporizar el
agua y una bomba para alimentar agua a la caldera. A su vez, la
caldera comprende una fuente calefactora que tiene una porción
elevada y un sensor de la temperatura dispuesto en proximidad a
dicha porción elevada de dicha fuente calefactora. Así mis,o, el
aparato descrito comprende también un termostato que coopera con
dicho sensor de la temperatura para mantener un nivel deseado de
agua en la caldera. Más concretamente, cuando la temperatura
detectada por el sensor de la temperatura excede un determinado
umbral de temperatura, el termostato enciende la bomba para retirar
el agua hacia el interior de la caldera y restaurar el nivel deseado
de agua dentro de la caldera.
El documento EP 0 877 200, depositado por el
Solicitante, describe un aparato doméstico para la generación de
vapor que comprende un depósito de agua a la presión atmosférica,
una caldera para vaporizar el agua, una bomba para alimentar el
agua desde el depósito hasta la caldera, y un conducto de suministro
de vapor desde la caldera hasta una aplicación utilizadora de
vapor. A su vez, la caldera comprende un resistor en forma de U y
un sensor de la temperatura dispuesto dentro de una estructura de
soporte exterior. La porción curvada del resistor se eleva por
encima de la porción restante, y la estructura de soporte exterior
del sensor de la temperatura está soldada sobre dicha porción
curvada elevada en una dirección transversal con respecto a
ella.
El sensor de la temperatura está oportunamente
dispuesto para detectar la temperatura del resistor. Cuando el
nivel de agua existente dentro de la caldera se reduce debido al
suministro de vapor, la porción elevada del resistor (la cual en
condiciones operativas normales está sumergida dentro del agua)
emerge del agua, el sensor de la temperatura detecta una elevación
de temperatura y unos medios de control apropiados encienden la
bomba de alimentación de agua para introducir dentro de la caldera
una cantidad de agua suficiente para cubrir de nuevo la porción
elevada del resistor.
Este aparato tiene la ventaja de que, cuando el
nivel de agua se reduce, únicamente la porción elevada del resistor
emerge del agua, posibilitando con ello que la porción restante del
resistor opere siempre sumergida dentro del agua, impidiendo así
elevaciones de temperatura que puedan ser peligrosas para su vida
útil.
No obstante, los inventores de la presente
invención han descubierto que el aparato descrito en este último
documento -en el que la estructura de soporte exterior del sensor de
la temperatura está soldado a la porción elevada de la fuente
calefactora en dirección transversal con respecto a ella- no es muy
fiable dado que un error mínimo de posición de la estructura de
soporte de la porción elevada puede provocar una posición equivocada
del sensor con respecto a la fuente calefactora.
De hecho, para que el aparato opere
correctamente, esa porción de la estructura de soporte exterior, en
la cual el sensor está exactamente situado, puede estar soldada
sobre la porción elevada de la fuente calefactora.
Por consiguiente, los inventores de la presente
invención se enfrentaron con el problema de proporcionar un aparato
de generación de vapor doméstico más fiable.
Así, en un primer aspecto de la misma, la
presente invención se refiere a un aparato doméstico de generación
de vapor de acuerdo con la reivindicación 1.
En el aparato de la invención, el área de
contacto entre la vaina protectora y la porción elevada de la
fuente calefactora es relativamente amplio en tanto en cuanto se
extiende a lo largo de la misma dirección dentro de la cual se
extiende la porción elevada. Esto posibilita que sea más fiable la
posición del sensor con respecto a la porción elevada.
Así mismo, el área de contacto relativamente
amplia entre la vaina protectora y la porción elevada ventajosamente
posibilita que sea más fácil, durante el proceso de montaje del
aparato de la invención, el emplazamiento del sensor dentro de la
vaina protectora, y de la vaina protectora con respecto a la porción
elevada de la fuente calefactora. De hecho, un área de contacto
relativamente amplia posibilita el incremento de las tolerancias de
dichos emplazamientos.
Así mismo, en el aparato de la invención,
gracias a la posición elevada, la porción restante de la fuente
calefactora sustancialmente opera siempre sumergida dentro del agua.
Esto permite ventajosamente impedir las elevaciones frecuentes de
temperatura de la entera fuente calefactora lo que puede perjudicar
su funcionamiento apropiado y su vida útil.
Ventajosamente, el área de contacto entre dicha
vaina protectora y dicha porción elevada tiene una extensión al
menos igual a 5 mm. Preferentemente, dicha extensión está
comprendida entre 5 y 30 mm. Esto posibilita que haya un margen
satisfactorio para el emplazamiento de la vaina protectora del
sensor con respecto a la porción elevada.
Ventajosamente, dicha porción elevada se
extiende de forma sustancialmente rectilínea.
De acuerdo con una variante, la porción elevada
se extiende sustancialmente según con un arco de
circunferencia.
Típicamente, dicha fuente calefactora tiene
sustancialmente forma de U, comprendiendo dos porciones opuestas
paralelas y sustancialmente rectilíneas y una porción que conecta
las dos porciones rectilíneas.
En este caso, dicha porción elevada está
preferentemente dispuesta en correspondencia con una de las dos
porciones rectilíneas de dicha forma de U.
De acuerdo con una variante, dicha fuente
calefactora puede, por ejemplo, tener forma de U plegada o una forma
helicoidal.
Las dimensiones de la fuente calefactora se
seleccionan ventajosamente en función de la potencia deseada y de
las dimensiones de la caldera apropiadas para contenerla.
Preferentemente, dicha vaina protectora está
soldada a lo largo de dicha porción elevada. Preferentemente,
dicha vaina protectora está soldada a lo largo de una porción
superior de dicha porción elevada. De esta forma, se impide que la
porción elevada de la fuente calefactora emerja del agua antes que
el sensor de la temperatura, y experimente así una elevación de
temperatura sin una correcta detección por el sensor.
Preferentemente, dicha soldadura se lleva a cabo
mediante cobresoldadura. Ello permite ventajosamente evitar
depósitos de piedra caliza, con el paso del tiempo, a lo largo del
área de contacto entre la fuente calefactora y la vaina protectora
y con ello de una reducción de la sensibilidad del sensor.
Ventajosamente, dicha vaina protectora tiene un
cuerpo alargado. Típicamente, dicha vaina es un tubo de acero
inoxidable.
Típicamente, dicha fuente calefactora es un
resistor.
Ventajosamente, la caldera comprende también un
fusible. Preferentemente, dicho fusible está soldado sobre dicha
porción elevada, en una posición opuesta con respecto a dicho sensor
de la temperatura. El fusible es susceptible de quemarse y en
consecuencia apagar la fuente de calor cuando alcanza una
temperatura peligrosa predeterminada (por ejemplo, igual a
aproximadamente 190ºC). Ello permite proteger al aparato de la
invención respecto a elevaciones excesivas de la temperatura de la
fuente calefactora -debidas por ejemplo a un fallo del sensor de la
temperatura o de los medios de alimentación de agua- lo que puede
ser peligroso.
Ventajosamente, el aparato de la invención
comprende también unos medios de control apropiados para mantener
el nivel de agua existente dentro de la caldera en un valor
predeterminado.
Preferentemente, dichos medios de control
cooperan con dicho sensor de la temperatura para accionar dichos
medios de alimentación de agua para que suministren agua a la
caldera cuando dicho sensor de la temperatura detecte una
temperatura por encima de una temperatura de umbral predeterminada
S_{1}.
De acuerdo con una forma de realización, dicha
caldera comprende también un indicador de la presión apropiado para
detectar el valor de la presión de vapor existente dentro de la
caldera.
Ventajosamente, dichos medios de control son
apropiados para cooperar con dicho indicador de la presión para
encender y apagar dicha fuente calefactora de acuerdo con el valor
de la presión medido por dicho indicador de la presión, para
mantener la presión del vapor dentro de la caldera en un valor
predeterminado.
Típicamente, dichos medios de alimentación de
agua desde el depósito hasta la caldera comprenden una microbomba
eléctrica. Ventajosamente, dicha microbomba eléctrica es de tipo
vibratorio.
Preferentemente, en el momento de puesta en
marcha del aparato de la invención, dichos medios de control
accionan dichos medios de alimentación de agua para que suministren
una cantidad de agua a la caldera. Mas preferentemente, dichos
medios de control accionan dichos medios de alimentación cuando el
aparato de la invención ha sido apagado durante un determinado
periodo de tiempo. Este aspecto de la invención es ventajoso en
tanto impide que la fuente calefactora emerja del agua,
recalentándose así, durante la etapa de puesta en marcha, cuando el
volumen de agua existente dentro de la caldera es menor al
existente cuando está en situación de espera (la cual se
corresponde con la situación en la cual la presión del vapor
existente dentro de la caldera ha alcanzado el valor deseado y la
caldera está preparada para suministrar vapor). De hecho, en la
puesta en marcha, al pasar de una temperatura ambiente a una
temperatura de espera (por ejemplo de 130 a 140ºC), el agua de la
caldera es sometida a una expansión de volumen (genéricamente de al
menos un 6%).
Así mismo, la característica expuesta posibilita
el cebado de la microbomba eléctrica antes de generar calor dentro
de la caldera. Esto es una ventaja de las bombas vibradoras en tanto
que estas bombas pueden presentar problemas de cebado cuando la
caldera está ya sometida a presión.
Ventajosamente, el depósito de agua comprende un
sensor apropiado para detectar el nivel de agua contenido en
aquél.
Preferentemente, cuando el nivel de agua
detectado por dicho sensor es inferior a un valor de umbral
predeterminado, dichos medios de control accionan una lámpara de
indicación de advertencia para el usuario y apagan los medios de
alimentación de agua y la fuente calefactora. Esto ventajosamente
proporciona una advertencia al usuario de la necesidad de llenar el
depósito de agua e impedir que los medios de alimentación de agua y
la fuente calefactora operen cuando el agua existente dentro del
depósito se está acabando.
Ventajosamente, cuando el nivel de agua
detectado por dicho sensor es inferior a dicho valor de umbral
predeterminado, dichos medios de control proporcionan también unos
medios para cerrar dichos medios de suministro de vapor desde la
caldera hasta el aparato del usuario. Esto posibilita el
mantenimiento de la caldera lista para suministrar de nuevo vapor
impidiendo que el usuario continúe retirando vapor -en el caso de
que no advierta la lámpara de indicación que indica el nivel del
agua existente dentro del depósito- vaciando con ello la caldera. De
hecho, el vaciado de la caldera ocasionaría un retraso en la
restauración de las condiciones operativas del aparato, después de
llenar el depósito de agua, debido al tiempo requerido por la
caldera para que sea rellenada de agua, y al requerido para que el
agua se revaporize en las condiciones deseadas.
Otras características y ventajas de la presente
invención se pondrán de manifiesto con mayor claridad a partir de
la descripción detallada que sigue de una forma de realización
preferente, expuesta con referencia a los dibujos. En dichos
dibujos:
- La Figura 1 muestra una
vista esquemática de un aparato de acuerdo con la invención;
- la Figura 2 muestra una
vista esquemática de unos medios de control del aparato de la
Figura 1;
- la Figura 3 muestra una
forma de realización de los medios de control de la Figura 2;
- la Figura 4 muestra una
vista en perspectiva de una forma de realización de una caldera del
aparato de la Figura 1 que comprende una unidad calefactora;
- la Figura 5 es una vista
lateral, parcialmente en sección, de una porción elevada de una
fuente calefactora de la unidad calefactora de la Figura 4, con un
sensor de la temperatura y un fusible soldado a éste.
La Figura 1 muestra un aparato doméstico 100 de
generación de vapor de acuerdo con la invención. Comprende un
depósito 1 de agua a presión atmosférica, una caldera 5, unos medios
de alimentación de agua 4, 3, desde el depósito 1 hasta la caldera
5, unos medios de suministro de vapor 9, 10 desde la caldera hasta
una aplicación utilizadora de vapor 8 y unos medios de control
13.
Un ejemplo típico de una aplicación utilizadora
de vapor es una plancha, o un aparato para limpiar suelos, sofás,
cuartos de baño, cortinas y cristales.
La aplicación utilizadora de vapor 8 está
provista de un botón 2 para el suministro de vapor, el cual
posibilita que el usuario retire el vapor y para actuar sobre los
medios de suministro de vapor 9, 10 de forma que posibiliten el
paso de vapor desde la caldera 5 hasta la aplicación utilizadora de
vapor 8.
Los medios de alimentación de agua 4, 3
comprenden una microbomba y dos conductos para el agua, uno para
conectar el depósito 1 a la bomba 3 y otro para conectar la bomba 3
a la caldera 5. En la forma de realización mostrada, la bomba 3 es
de tipo vibratorio.
Los medios de suministro de vapor 9, 10
comprenden una válvula de solenoide 10 y dos conductos de agua 9,
uno para conectar la caldera 5 a la bomba de solenoide 10 y otro
para conectar la válvula de solenoide 10 a la aplicación
utilizadora de vapor 8.
El depósito de agua 1 es, por ejemplo, un
receptáculo de plástico apropiado para contener aguar fría a la
temperatura ambiente. Ventajosamente comprende un sensor de nivel 11
apropiado para detectar el nivel de agua existente dentro del
depósito 1.
Como se muestra en la Figura 4 la caldera 5 está
constituida por un receptáculo cilíndrico que tiene un eje de
simetría longitudinal xx, con dos cubiertas inferiores (no
mostradas) atornilladas o soldadas a sus dos extremos.
La caldera 5 comprende una unidad calefactora 40
-que a su vez incluye una fuente calefactora 7 de vaporación de
agua, un sensor de la temperatura 12 apropiado para detectar la
temperatura de la fuente calefactora 7, y un fusible protector 16-
y un indicador de presión 30 (no mostrado en la Figura 4).
El indicador de presión 30 es un manómetro
convencional.
El sensor de la temperatura 12 y el fusible 16
están contenidos dentro de dos vainas protectoras respectivas 14 y
17, junto con unos cables eléctricos 20 de conexión con unos medios
de control 13. Dichas vainas 14 y 17 son dos tubos de acero
inoxidable que permiten proteger el sensor 12 y el fusible 16 de las
infiltraciones de agua. Están cerradas en un extremo mediante
apriete o soldadura y, en el extremo opuesto, están soldadas a una
brida 18 para su conexión a uno de las cubiertas inferiores de la
caldera 5.
La fuente calefactora 7 es un resistor eléctrico
blindado.
También los dos extremos de dicho resistor están
soldados a la brida 18 como se muestra en la figura 4.
De acuerdo con la forma de realización de la
Figura 4, el resistor 7 tiene forma de U y está replegado sobre sí
mismo, y principalmente se extiende a lo largo de una dirección
longitudinal paralela al eje geométrico xx de la caldera 5. Así
mismo, en proximidad a la brida 18, el resistor 7 tiene una porción
elevada 15 que se extiende de forma sustancialmente paralela con
respecto al eje de simetría xx.
Más concretamente, como se muestra en la Figura
4, la porción elevada 15 tiene una porción rectilínea 28 y una
porción curvada 29 en proximidad a la brida 18. La porción curvada
ventajosamente posibilita facilitar la conexión de los dos extremos
de las vainas 14 y 17 y del extremo del resistor 7 comprendida entre
ellas, con la brida 18.
La vaina 14 del sensor 12 y la vaina 17 del
fusible 16 están soldadas (preferentemente mediante cobresoldadura)
a lo largo de la mayor parte de la porción rectilínea 28 de la
porción elevada 15 para obtener un área de contacto que tenga una
longitud comprendida entre 5 y 30 mm aproximadamente.
Más en concreto, la vaina 14 del sensor de la
temperatura 12 está soldada sobre la porción rectilínea 28 de la
porción elevada 15 y de la vaina 17 del fusible 16 situado debajo de
ella (en posición opuesta con respecto a la vaina 14) de forma que
el sensor 12 y el fusible 16 están en correspondencia con el área de
contacto existente entre las vainas protectoras 14 y 17 y la
porción elevada 15 (Figura 5).
La Figura 2 muestra esquemáticamente los medios
de control 13 que comprenden un primero 21, un segundo 22, un
tercero 23, un cuarto 24 y un quinto 25 bloques de circuito.
El tercer bloque de circuito 23 está dispuesto
para comparar la presión medida de cuando en cuando por el
indicador de presión 30 con un valor de umbral de presión
predeterminado P. Cuando la presión medida es más alta que o igual
a dicho al umbral P, desconecta el resistor 7, mientras que cuando
la presión medida es inferior a P, lo enciende.
El umbral P se corresponde con un valor de
presión deseado. Por ejemplo, el umbral P es el valor de presión
alcanzado en correspondencia con una temperatura de mantenimiento de
aproximadamente 135 a 140ºC.
Así, el tercer bloque de circuito 23 está
preparado para apagar el resistor 7 para mantener el vapor generado
dentro de la caldera 5, mediante el calentamiento del resistor 7, en
el que valor de presión P deseado.
El segundo bloque de circuito 22 está preparado
para comparar la temperatura detectada de cuando en cuando por el
sensor de la temperatura 12 con un primer umbral de temperatura
predeterminado S_{1} y para accionar la bomba 3 para que
suministre una cantidad de agua a la caldera 5 cuando la temperatura
detectada por dicho sensor de la temperatura 12 alcance (al
elevarse) dicho umbral S_{1}. Dicha cantidad de agua es
suministrada a la caldera 5 para enfriar el resistor 7 hasta que
la temperatura detectada por el sensor 12 alcance de nuevo
(cayendo) el umbral S_{1}.
El primer umbral S_{1} es mayor que la
temperatura de mantenimiento anteriormente mencionada.
Por ejemplo, S_{1} es igual a aproximadamente
150 a 160ºC.
Así, el segundo bloque de circuito 22 está
preparado para accionar la bomba 3 en cualquier momento en que,
debido al suministro de vapor, el nivel de agua existente dentro de
la caldera 5, se reduzca, la vaina protectora 14 del sensor 12 y la
porción elevada 15 emerjan del agua y el sensor 12 detecte una
temperatura que sea mayor que la detectada en las condiciones de
espera.
El primer bloque de circuito 21 está preparado
para comparar la temperatura detectada de vez en cuando por el
sensor de la temperatura 12 con un segundo umbral de temperatura
predeterminado S_{2} y para desconectar el resistor 7,
independientemente del valor de presión medido por el indicador de
presión 30, cuando la temperatura detectada por dicho sensor de la
temperatura alcance (elevándose), dicho umbral S_{2}.
El segundo umbral S_{2} es mayor que el primer
umbral S_{1} anteriormente mencionado. Por ejemplo, S_{2} es
igual a aproximadamente de 165 a 170ºC.
El primer bloque de circuito 21 tiene un
resistor de seguridad. De hecho, cuando el valor de temperatura del
resistor 7 excede el valor del primer umbral S_{1}, por ejemplo
debido a un fallo en los medios de alimentación de agua 3, 4, tiene
la función de desconectar el resistor 7, independientemente del
valor de presión 30.
El cuarto bloque de circuito 24 comprende un
temporizador, y está preparado para activar la bomba 3 durante un
periodo de tiempo predeterminado y en la puesta en marcha del
aparato 100, después de que este último ha sido desactivado durante
un periodo de tiempo predeterminado.
Así, el cuarto bloque de circuito 24 permite
impedir que el resistor 7 emerja del agua, sobrecalentándose de
esta forma, durante la etapa de puesta en marcha del aparato 100,
cuando el volumen de agua existente dentro de la caldera 5 es
inferior a la que existe cuando está en condiciones de
mantenimiento.
Así mismo, posibilita el cebado de la microbomba
eléctrica 3 cuando la caldera 5 no está todavía a presión. Este es
un aspecto ventajoso porque, después de que el aparato 100 ha sido
apagado durante un periodo de tiempo predeterminado, la bomba 3
tiende a desactivarse y las bombas vibratorias pueden tener
problemas de cebado cuando la caldera esta ya actuando a
presión.
El quinto bloque de circuito 25 está preparado
para comparar el nivel de agua existente dentro del depósito 1,
medido por el sensor de nivel 11, con un umbral predeterminado.
Cuando el nivel de agua está por debajo de dicho umbral, el quinto
bloque 25 está preparado para encender una lámpara de indicación 19
dispuesta para indicar que el usuario debe llenar el depósito 1,
y para bloquear la alimentación en los bloques de circuito 21, 22,
23 para apagar la bomba 3 y el resistor 7. Así mismo, en la forma de
realización preferente ilustrada, el quinto bloque 25 está también
dispuesto para cerrar la válvula de solenoide 10.
Cuando el usuario está preparado para llenar el
depósito 1 de agua, el nivel de agua existente dentro del depósito
1 es de nuevo más alto que el umbral expuesto, el quinto bloque
está preparado para apagar la lámpara de indicación 19 para
advertir al usuario, para alimentar de nuevo los bloques de circuito
21, 22, 23 y para encender de nuevo la válvula de solenoide 10.
Al apagar también la válvula de solenoide 10, el
quinto bloque 25 impide al usuario continuar utilizando el vapor,
vaciando así la caldera 5, en caso de que no repare en que se ha
encendido la lámpara de indicación 19.
Así, cuando se ha llenado el depósito de agua, a
los pocos minutos el quinto bloque 25 hace que el vapor contenido
en la caldera 5 se mantenga a la presión deseada, y que la caldera
esté lista para utilizarse de nuevo en cuanto se ha llenado con
agua la caldera y el quinto bloque 25 enciende los bloques 21, 22,
23 y la válvula de solenoide 10.
Si, por otro lado, la válvula de solenoide no
fuera apagada y el usuario continuara retirando vapor, en la
recuperación del funcionamiento del aparato la caldera necesitaría
estar provista de una cantidad de agua fría relativamente grande,
provocando así un retraso a la hora de alcanzar las condiciones de
mantenimiento debido al tiempo requerido para que el agua alcanzara
la presión de vapor deseada.
La Figura 3 muestra una representación de
circuito de una forma de realización de los medios de control 13,
en la que se muestran los bloques de circuito 21 a 25, un bloque de
alimentación 26, el sensor 12, el resistor 7, la bomba 3, una
válvula de solenoide 10, el botón 12 de suministro de vapor y el
sensor 11 de nivel de agua del depósito 1.
En esta forma de realización, el cuarto bloque
de circuito 24 comprende cuatro resistores R18, R19, R20 y R21, un
diodo D4, un transistor D1 y un capacitor C9 conectados entre sí
como se muestra en el diagrama de circuito de la Figura 3.
El quinto bloque de circuito 25 comprende unas
conexiones eléctricas con el sensor de nivel 11, una lámpara de
indicación 19 y unas conexiones eléctricas con la válvula de
solenoide 10.
El primer bloque de circuito 21 comprende un
primer operativo A1 con dos puertos de entrada y un puerto de
salida, y un relé 27 mientras que el segundo bloque de circuito 22
comprende un segundo operativo A2 con dos puertos de entrada y un
puerto de salida. En el circuito de arranque, el primer operativo
A1 tiene una elevada salida mientras que el segundo operativo A2
tiene una salida baja.
Como puede apreciarse, en la representación de
circuito de la Figura 3, tanto el operativo A1 como el A2 tienen
uno de los dos puertos de entrada conectados entre dos resistores
iguales R8 y R9 de un divisor de voltaje. Así, dichos puertos se
mantienen todos en el mismo voltaje de referencia Vref.
Por otro lado, el segundo puerto de entrada del
operativo A1 está conectado, a través de un resistor R12, entre un
resistor R10 y un resistor R11, mientras que el segundo puerto de
entrada del operativo A2 está conectado, a través de un resistor
R13, entre el sensor de la temperatura 12 y el resistor R10.
Los resistores R8 y R9, en serie entre sí, están
conectados en paralelo al sensor 12 y a los resistores R10 y R11,
en serie entre sí también.
El sensor 12 es del tipo NTC (Coeficiente de
Temperatura Negativa [CTN]), es decir, tiene una resistencia Rs que
decrece a medida que la temperatura se eleva.
Los resistores R8 y R9, respectivamente, tienen
un valor de resistencia de 100 kOhmios y 180 kOhmios, con unas
tolerancias de fabricación del 1% (R8 0 100 K \pm 1% y R9 = 180 K
\pm 1%), el resistor R10 tiene un valor de resistencia de 390
Ohmios \pm 1% y el resistor R11 tiene un valor de resistencia de
4,42 K \pm 1%.
La configuración de circuito de la Figura 3
posibilita anular los efectos de las posibles tolerancias del
resistor del sensor 12, que pueden situarse en torno al 5%.
Cuando el aparato 100 se enciende, el primer
operativo A1 tiene una salida elevada y el relé 27 está en estado
cerrado (NC) mostrado en la Figura. Cuando el tercer bloque de
circuito 23 es alimentado de esta forma, enciende el resistor 7 de
la caldera 5. Cuando se alcanzan las condiciones de espera, el
tercer bloque 23 está preparado para encender y apagar el resistor
7 para mantener el valor de presión deseado P dentro de la caldera
5.
Cuando el valor de la temperatura del resistor 7
y del detectado por el sensor 12 aumenta (debido, por ejemplo, a un
suministro de vapor y a una consiguiente reducción del nivel de
agua), el valor de la resistencia Rs del sensor 12 disminuye.
Cuando Rs alcanza (en caída) un valor de
resistencia igual a la suma de R10 y R11 (Rs = R10 + R11), el valor
de voltaje en el segundo puerto de entrada del segundo operativo A2
alcanza el valor de voltaje de referencia Vref en el que el primer
puerto de entrada es mantenido. Así, la salida del operativo A2 se
conmuta en el estado de baja intensidad a un estado de alta
intensidad, y el segundo bloque de circuito 22 acciona la bomba 3
para descargar agua dentro de la caldera 5 hasta que el valor de
resistencia Rs se incrementa y alcanza de nuevo (en alza) el valor
anteriormente mencionado R10 + R11.
Mientras tanto, el resistor 7 es mantenido
activado por el tercer bloque de circuito 23 para que la cantidad
de agua introducida en la caldera 5 por la bomba 3 sea
inmediatamente calentada por dicho resistor 7.
A su vez, cuando -debido a un posible ascenso
adicional de la temperatura del resistor 7- Rs se reduce en mayor
medida alcanzando un valor hasta un punto que haga que Rs + R10 sea
igual a R11, el valor de voltaje en el segundo puerto de entrada
del primer operativo A1 alcanza el valor de voltaje de referencia
Vref en el cual se mantiene el primer puerto de entrada. Así, la
salida del operativo A1 se conmuta de un estado de alta intensidad
a un estado de baja intensidad provocando que el relé 27 se abra
(estado NO de la Figura 3) y la interrupción de la alimentación del
tercer bloque de circuito 23. Así, este último interrumpe la
alimentación hasta el resistor 7, independientemente del valor de
la presión medido por el indicador de presión 30 (no mostrado en la
Figura 3) hasta que el valor de la resistencia Rs se incrementa de
forma que la suma de Rs y R10 alcanza de nuevo (en alza) el valor
igual a R11.
Los valores de los componentes del segundo
bloque de circuito 22 y del primer bloque de circuito 21 se
seleccionan de forma que se active la bomba 3 cuando la temperatura
detectada por el sensor 12 alcanza (en alza) el valor de umbral
S_{1} y para desactivar el resistor 7 cuando la temperatura
detectada por el sensor 12 alcanza (en alza) el valor de umbral
S_{2}.
Por lo que respecta al cuarto bloque de circuito
24, en la puesta en marcha del aparato 100 el capacitor C9, el cual
al principio está descargado -comienza a cargarse-. Durante la carga
del capacitor C9 el transistor T1 está conductivo y excita un
tiristor S2 el cual está conectado en serie a la bomba 3 mediante un
diodo D2. Ello permite la activación de la bomba 3 hasta que el
capacitor C9 se ha cargado del todo. Cuando el capacitor C9 está
cargado, el transistor T1 queda saturado y, deja de excitar el
tiristor S2, desactivando la bomba 3.
Típicamente, la carga del capacitor, y con ello
la activación de la bomba 3, dura aproximadamente de 10 a 30
segundos.
Cuando el aparato 100 está apagado, el capacitor
C9 se descarga de nuevo a través del resistor R20. El diodo D4 está
preparado para hacer que la descarga del capacitor C9 sea
relativamente lenta (por ejemplo, de 15 a 30 minutos), de forma que
la bomba 3 es activada durante un tiempo relativamente largo (de 10
a 30 segundos) únicamente cuando el aparato 100 deja de funcionar
durante un periodo de tiempo prolongado (de 15 a 30 minutos).
Ello posibilita el suministro de una cantidad de
agua relativamente grande a la caldera únicamente cuando el aparato
100 deja de funcionar durante un periodo de tiempo prolongado y no
cuando, por cualquier razón, el aparato 100 está apagado durante un
tiempo relativamente corto (unos pocos minutos).
Por lo que respecta al quinto bloque de circuito
25, en la forma de realización de la Figura 3 el sensor 11 es un
conmutador de control de nivel que se abre cuando el nivel de agua
existente en el depósito 1 se reduce por debajo de un valor
predeterminado. Al abrirse, el conmutador 11 interrumpe la
alimentación del circuito, desactivando los medios de control 13 y
la válvula de solenoide 10.
En la forma de realización mostrada, el quinto
bloque de circuito 25 comprende también una lámpara de indicación
19 (por ejemplo una lámpara de neón) conectada en paralelo al
conmutador de control de nivel 11. De esta forma, cuando el
conmutador de control de nivel 11 se abre, una corriente de baja
intensidad fluye a través de la lámpara y la enciende, indicando
así al usuario que el agua existente en el depósito 1 se está
acabando. Si el usuario no advierte que la lámpara de indicación
está encendida, y continúa descargando vapor apretando el botón 2
(el cual está conectado a la válvula de solenoide 10, como se
muestra en la Figura 3) la corriente que fluye a través de la
lámpara de neón se incrementa, de forma que la lámpara de indicación
se ilumina más intensamente resultando con ello más visible para el
usuario.
Los componentes indicados en el diagrama de
circuito de la Figura 3 son, por ejemplo, como sigue:
- D1: 1N4007
- R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 = 820 ohmios, 2W, 5%
- D3 = 24 V 1W ZPY
- C1 = 220 \muF 50V
- C6 = 0,1 \muF 50V
- C5 = 10 \muF 50V
- R11 = 4,42 K\Omega 1%
- R8 = 100 K\Omega 1%
- R12 = 100 K\Omega 5%
- C2 = 0,01 \muF 50V
- R17 = 10 M\Omega 5%
- C8 = 10 \muF 63V
- D4 = 1N4148
- R10 = 390 ohmios 1%
- R21 = 68 K\Omega 5%
- R13 = 100 K\Omega 5%
- C7 = 0,015 \muF 275 Fac
- D2 = 1N4007
- C3 = 0,1 \muF 50V
- R14 = 68 M\Omega 5%
- R16 = 10 M\Omega 5%
- R19 = 1 M\Omega 5%
- S2 = MCR 100-8 0,8A/800V
- R18 = 68 K\Omega 5%
- C4 = 2,2 \muF 50V
- R9 = 180 K\Omega 1%
- C9 = 220 \muF 16V
- R20 = 1,5 M\Omega 5%
- R15 = 10 K\Omega 5%
- T1 = BC547
Claims (12)
1. Aparato doméstico (100) para la
generación de vapor que comprende:
- -
- un depósito de agua (1) a la presión atmosférica;
- -
- una caldera (5) adaptada para contener agua que va a ser vaporizada en un nivel predeterminado y que comprende una unidad calefactora (40) que comprende a su vez:
- \text{*}
- una fuente calefactora (7) para vaporizar el agua y adaptada para quedar parcialmente sumergida en el agua, comprendiendo dicha fuente calefactora (7) una porción principal y una porción elevada menor (15) que se extiende a lo largo de una dirección predeterminada, estando dicha porción elevada menor (15) en un nivel superior con respecto a dicha porción principal y en el fondo de la caldera (5) y estando adaptada para emerger del agua como consecuencia de una reducción de agua de la caldera (5), y
- \text{*}
- un sensor (12) de la temperatura contenido dentro de una vaina protectora (14), estando dicha vaina protectora (14) en contacto con dicha porción elevada menor (15) de la fuente calefactora (7),
- -
- unos medios para alimentar el agua (4, 3) desde el depósito (1) hasta la caldera (5),
- -
- unos medios para suministrar el vapor (9, 10) desde la caldera (5) hasta un aparato utilizador de vapor (8),
- -
- unos medios de control (13) adaptados para mantener el nivel de agua existente en la caldera (5) en un nivel de agua predeterminado, cooperando dichos medios de control (13) con dicho sensor (12) de la temperatura y accionando dichos medios de alimentación de agua (4, 3) para que descarguen una cantidad de agua en la caldera (5) cuando dicho sensor (12) de la temperatura detecta una temperatura más alta que un valor de umbral predeterminado S_{1}.
caracterizado porque el
área de contacto entre dicha vaina protectora (14) y dicha porción
elevada menor (15) se extiende a lo largo de dicha dirección
predeterminada de forma que dicha área de contacto es relativamente
amplia.
2. Aparato (100) de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que dicha porción elevada menor (15) se
extiende de una manera sustancialmente rectilínea.
3. Aparato (100) de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que dicha porción elevada menor (15) se
extiende sustancialmente según con un arco de circunferencia.
4. Aparato (100) de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha fuente
calefactora (7) tiene forma sustancialmente de U, comprendiendo dos
porciones sustancialmente rectilíneas y paralelas opuestas y una
porción curvilínea que conecta las dos porciones rectilíneas.
5. Aparato (100) de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha fuente
calefactora (7) es un resistor.
6. Aparato (100) de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha
caldera (5) comprende también un indicador (30) de la presión
adaptado para detectar el valor de la presión de vapor existente
dentro de la caldera (5).
7. Aparato (100) de acuerdo con
la reivindicación 6, en el que dichos medios de control (13) están
también adaptados para cooperar con dicho indicador (30) de la
presión para activar y desactivar dicha fuente calefactora (7) de
acuerdo con el valor de la presión medido por dicho indicador (30)
de la presión, para mantener la presión del vapor dentro de la
caldera (5) en un valor predeterminado.
8. Aparato (100) de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que en la puesta
en marcha del aparato (100) dichos medios de control (13) están
también adaptados para accionar dichos medios de alimentación de
agua (4, 3) para que descarguen una cantidad de agua en la caldera
(5).
9. Aparato (100) de acuerdo con
la reivindicación 8, en el que dichos medios de control (13)
accionan dichos medios de alimentación (4, 3) cuando el aparato
(100) ha sido desactivado durante un periodo de tiempo
predeterminado.
10. Aparato (100) de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el depósito de
agua (1) comprende un sensor (11) adaptado para detectar el nivel
del agua contenida dentro del depósito (1).
11. Aparato (100) de acuerdo con la
reivindicación 10 en el que, cuando el nivel del agua detectado por
el sensor de nivel (11) es inferior a un valor de umbral
predeterminado, dichos medios de control (13) desactivan los medios
de alimentación de agua (4, 3) y la fuente calefactora (7).
12. Aparato (100) de acuerdo con la
reivindicación 11, en el que, cuando el nivel de agua detectado por
el sensor de nivel (11) es inferior a dicho valor de umbral
predeterminado, permitiendo también dichos medios de control (13)
cerrar dichos medios para suministrar el vapor (9, 10).
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