ES2333147T3 - Radiador tubular con resistencia helicoidal conica. - Google Patents
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Abstract
Radiador tubular (R) para calentar medios fluidos, en particular para electrodomésticos, presentando el radiador tubular un tubo de revestimiento (10) en cuyo interior está dispuesta al menos una resistencia helicoidal (22) alojada en un material aislante eléctrico (20), consistiendo la resistencia helicoidal (22) en un hilo de resistencia eléctrica arrollado y presentando una primera y una segunda zona de conexión (22a), mediante las cuales la resistencia helicoidal se puede conectar a una fuente de alimentación a través de como mínimo un elemento de conexión (24) en cada caso, y al menos una zona de trabajo (22b) que se extiende entre las dos zonas de conexión (22a) de la resistencia helicoidal (22), y presentando el radiador tubular (R) como mínimo una curvatura al menos en una zona de conexión (22a), caracterizado porque, en la zona de conexión curvada (22a), el diámetro de la resistencia helicoidal (22) aumenta en el área de la curvatura en dirección hacia la zona de trabajo (22b), de tal modo que la potencia de caldeo de la resistencia helicoidal aumenta desde la zona de conexión hacia la zona de trabajo y se previene un sobrecalentamiento local debido a un desplazamiento de la resistencia helicoidal ocasionado por la curvatura.
Description
Radiador tubular con resistencia helicoidal
cónica.
La presente invención se refiere a un radiador
tubular para calentar medios fluidos, en particular un radiador
tubular para electrodomésticos de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1.
Estos radiadores tubulares se pueden utilizar en
cualquier lugar en el que haya que calentar un medio fluido, como
ocurre en particular en el caso de los electrodomésticos, como
lavadoras, lavavajillas, cafeteras eléctricas, etc.
En algunas de estas aplicaciones, la longitud
del radiador tubular y el diámetro de su resistencia helicoidal
(que contribuyen a determinar su potencia de caldeo) se pueden fijar
libremente en función de las características de potencia deseadas,
ya que el espacio de montaje para el radiador tubular no está
sometido a ninguna limitación. Únicamente es necesaria una
reducción de la potencia de caldeo en las zonas de los extremos de
conexión del radiador tubular, ya que dichas zonas sólo son bañadas
parcialmente, o no son bañadas en absoluto, por el medio a
calentar, de modo que la evacuación del calor generado en las mismas
no es suficiente. Por consiguiente, si en las zonas de los extremos
de conexión se generara la misma potencia de caldeo que en el resto
del radiador tubular, se podría producir un deterioro de la
resistencia helicoidal por sobrecalentamiento. Por ello, en la zona
de conexión del radiador tubular, los elementos de conexión, como
pernos de conexión, etc., se introducen en el interior del tubo de
revestimiento para impedir allí la generación de calor. Por esta
razón, las zonas de los extremos de conexión de los radiadores
tubulares también se designan como extremos fríos.
En los campos de aplicación en los que sólo se
dispone de un pequeño espacio de montaje para los radiadores
tubulares y no obstante se exige una alta potencia de caldeo, los
problemas arriba esbozados aumentan considerablemente. Para poder
lograr una buena transferencia de calor al tubo de revestimiento
puede ser necesario aumentar correspondientemente el diámetro de la
resistencia helicoidal, entre otras cosas. Pero en este caso, en las
zonas de los extremos de conexión también hay una gran potencia de
caldeo, lo que puede conducir a los problemas arriba esbozados.
Además, en este tipo de radiadores tubulares, es decir, radiadores
tubulares con una longitud de construcción corta y grandes
potencias de caldeo, frecuentemente puede ocurrir que el radiador
tubular esté acodado en las zonas de los extremos de conexión para
tener disponibles sus elementos de conexión con el fin de facilitar
la conexión con una fuente de alimentación. En caso de un
acodamiento, la resistencia helicoidal que se encuentra en el
interior del tubo de revestimiento del radiador tubular también se
curva a lo largo de su eje longitudinal, lo que conduce a una
deformación indefinida de la resistencia helicoidal. También se
producen desplazamientos de las espiras, lo que conduce a zonas
localmente sobrecalentadas a causa de una aportación irregular del
calor.
En la figura 4 está representada la zona del
extremo de conexión de un radiador tubular conocido, por ejemplo
tal como se da a conocer en el documento US 969,635. Este radiador
tubular presenta una resistencia helicoidal 22' que está alojada en
un material aislante eléctrico 20' dentro de un tubo de
revestimiento 10'. La resistencia helicoidal 22' está conectada por
este lado con una fuente de alimentación a través de un perno de
conexión 24'. Para evitar que las espiras individuales de la
resistencia helicoidal 22' adopten una posición indefinida en la
zona del acodamiento o curvatura 18', el perno de conexión está
introducido a mayor profundidad en el interior del radiador tubular
más allá de la zona de curvatura del tubo de revestimiento 10', y es
allí donde la resistencia helicoidal 22' está unida con el perno de
conexión 24'.
Sin embargo, de este modo se reduce la potencia
de caldeo, ya que no se produce una potencia de caldeo
correspondiente hasta llegar a la zona de la resistencia helicoidal
22'. Además, el diámetro de la resistencia helicoidal 22' está
adaptado al diámetro del perno de conexión 24'. Como el diámetro del
perno 24' es pequeño en comparación con el diámetro interior del
tubo de revestimiento 10', en caso de un mayor diámetro de
revestimiento dado también se puede alcanzar únicamente una pequeña
potencia de caldeo.
El documento US 3,259,732 muestra una estructura
de una conexión impermeable al agua de un radiador tubular
eléctrico, lográndose la impermeabilización de un extremo de
conexión del radiador mediante el montaje de un elemento de
obturación de goma de silicona comprimido. Igualmente, en el
documento US 3,387,363 se propone una estructura alternativa para
una conexión hermética de un radiador tubular. El documento DE 296
17 005 U1 muestra un radiador tubular cuya resistencia helicoidal
presenta una sección fusible formada por la propia resistencia
helicoidal como mínimo en un lugar dentro del tubo de revestimiento,
que si se sobrepasa una temperatura límite provoca una interrupción
del flujo de corriente eléctrica a la resistencia helicoidal. En una
realización, esta sección fusible está prevista en la zona de al
menos uno, elemento de conexión. Sin embargo, estas publicaciones
no hacen referencia a ninguna curvatura de un radiador tubular en la
zona del extremo de conexión, ni se ocupan de los posibles
problemas que se pueden producir a causa de un acodamiento del
radiador tubular en la transición de la resistencia helicoidal
desde la zona de trabajo hasta el elemento de conexión en la zona de
conexión.
La invención tiene por objetivo proponer un
radiador tubular o una resistencia helicoidal del tipo indicado en
la introducción que, a pesar de presentar una alta potencia de
caldeo, permitan un aprovechamiento óptimo de la longitud del
radiador tubular.
Dicho objetivo se resuelve en lo que respecta al
radiador tubular mediante las características indicadas en la
reivindicación 1. Las reivindicaciones subsiguientes 2 a 10 indican
configuraciones ventajosas.
El aumento del diámetro de la resistencia
helicoidal en al menos una zona de extremo de conexión en dirección
hacia la zona de trabajo de la resistencia helicoidal ofrece la
posibilidad de reducir la potencia de caldeo en la zona de conexión
crítica, sin por ello reducir la longitud útil del radiador tubular.
Por consiguiente, la resistencia helicoidal, que en la zona de
trabajo presenta un diámetro mayor, se puede reducir desde dicha
zona de trabajo a un diámetro favorable para la zona de conexión. De
este modo, la resistencia helicoidal adquiere una configuración
como mínimo aproximadamente cónica al menos en una zona de extremo
de conexión.
En principio, el aumento del diámetro de la
resistencia helicoidal, comenzando desde el extremo libre de la
misma, puede tener lugar de forma constante hacia la zona de
trabajo, al menos por secciones. También existe la posibilidad de
que el aumento de diámetro de la resistencia helicoidal tenga lugar
de forma discontinua, al menos por secciones. Por ejemplo, puede
estar previsto que la resistencia helicoidal, comenzando por su
extremo libre, presente primero un diámetro constante y que después
aumente su diámetro de forma continua o discontinua en dirección
hacia la zona de trabajo, para a continuación pasar a un diámetro
constante que se extiende a lo largo de toda la zona de trabajo. El
aumento discontinuo del diámetro en la zona del extremo de conexión
de la resistencia helicoidal puede consistir en la presencia de uno
o más incrementos escalonados del diámetro de la resistencia
helicoidal.
Tal como se ha indicado anteriormente en
relación con el estado actual de la técnica, para facilitar el
contacto del extremo de conexión del radiador tubular con una
fuente de alimentación puede ser necesario acodar el radiador
tubular. Mediante la configuración según la invención de un radiador
tubular con una resistencia helicoidal cuyo diámetro aumenta en la
zona del extremo de conexión en dirección hacia la zona de trabajo,
ahora también existe la posibilidad de dotar a la resistencia
helicoidal de al menos una curvatura en su eje longitudinal en la
zona del extremo de conexión.
Si las dos zonas de extremo de conexión de la
resistencia helicoidal presentan la misma configuración, se logra
una producción especialmente sencilla de la resistencia helicoidal o
del radiador tubular.
Como elemento de conexión se pueden utilizar
componentes muy diversos. Un elemento de conexión especialmente
ventajoso consiste en un perno de conexión de un material con buena
conductividad eléctrica, pudiendo introducirse el perno de conexión
en el interior de la resistencia helicoidal y correspondiendo su
diámetro exterior, al menos en la zona del extremo de conexión de
la resistencia helicoidal, al diámetro interior de la resistencia
helicoidal en esta zona. En este contexto, de forma especialmente
ventajosa el diámetro de la resistencia helicoidal es constante en
la zona del elemento de conexión.
A continuación se describen otras
configuraciones ventajosas del radiador tubular según la invención o
de la resistencia helicoidal según la invención y también ejemplos
de realización correspondientes, con referencia a las figuras
mostradas en los dibujos adjuntos. Los términos "izquierda",
"derecha", "abajo" y "arriba" utilizados en relación
con la descripción de los ejemplos de realización se refieren a las
figuras adjuntas con símbolos de referencia y designación de
figuras de lectura normal. En los dibujos:
La figura 1, muestra una vista en perspectiva de
un radiador tubular según la invención.
La figura 2, muestra una vista en sección
parcial esquemática de un extremo de conexión del radiador tubular
de la figura 1, representada a escala ampliada con respecto a la
figura 1.
La figura 3, muestra una vista lateral parcial
de una resistencia helicoidal según la invención, y:
La figura 4, muestra una vista en sección
parcial, similar a la figura 2, de un extremo de conexión de un
radiador tubular conocido.
En la figura 1 está representado
esquemáticamente un radiador tubular eléctrico R según la invención.
Presenta en primer lugar un tubo de revestimiento 10 de un material
con buena conductividad térmica, como aluminio o acero resistente a
la corrosión. El tubo de revestimiento 10, y con este el radiador
tubular R, se puede disponer en una forma favorable para la
aplicación correspondiente. En el presente caso, el tubo de
revestimiento está curvado formando una corona circular abierta. El
tubo de revestimiento 10 puede presentar diferentes perfiles de
sección transversal. Como se puede observar en la figura 1, en este
caso el tubo de revestimiento 10 tiene una sección transversal
esencialmente cuadrada con las aristas aplanadas.
El radiador tubular R tiene dos zonas de extremo
de conexión 12, 14 a través de las cuales se puede conectar con una
fuente de alimentación no representada en las figuras. Entre las dos
zonas de extremo de conexión 12, 14 se extiende una zona principal
de desprendimiento de calor 16 del radiador tubular R. El radiador
tubular R está configurado con un acodamiento 18 en la zona de cada
uno de sus extremos de conexión 12, 14. De este modo, las zonas de
extremo de conexión 12, 14 se pueden sacar del plano de la zona
principal de desprendimiento de calor 16 del radiador tubular R en
sentido ascendente, lo que facilita el contacto con la fuente de
alimentación.
En la figura 2 se puede observar que en el tubo
de revestimiento 10 está introducido un material 20 aislante
eléctrico pero conductor térmico, como óxido de magnesio, que en
caso dado puede estar compactado mediante un proceso de laminación
y/o prensado. El material aislante 20 rodea una resistencia
helicoidal 22, que está representada esquemáticamente en la figura
2 y detalladamente en la figura 3.
Como se puede observar en la figura 3, la
resistencia helicoidal arrollada 22 presenta una zona de conexión
22a y una zona de trabajo 22b que corresponde al menos
aproximadamente a la zona principal de desprendimiento de calor 16
del radiador tubular R mencionada más arriba. La resistencia
helicoidal 22 presenta en su zona de conexión 22a, vista a partir
de su extremo libre 22c, una primera sección 22d de diámetro
constante. A ésta se le une, todavía dentro de la zona de conexión
22a, una segunda sección 22e en la que el diámetro de la
resistencia helicoidal 22 aumenta desde el diámetro de la primera
sección 22d a un diámetro que luego se mantiene constante en la
zona de trabajo 22b. Además, en la primera sección 22d, en la que el
diámetro de la resistencia helicoidal 22 es constante, la
resistencia helicoidal 22 presenta un paso menor que el paso
existente en la segunda sección 22e de la zona de conexión 22a y en
la zona de trabajo 22b. Se ha de señalar que el paso de la
resistencia helicoidal 22 en la segunda sección 22e de la zona de
conexión 22a puede ser diferente del de la zona de trabajo. También
hay que añadir que la resistencia helicoidal 22 también desprende
calor en su zona de conexión 22a, pero el desprendimiento de calor
en esta zona es menor que en la zona de trabajo 22b. Por último,
también hay que mencionar que el otro extremo de la resistencia
helicoidal 22 puede presentar la misma configuración, tal como se
ha indicado anteriormente en relación con el extremo mostrado en la
figura 2.
Como se puede observar también en la figura 2,
la resistencia helicoidal 22 está conectada con la parte exterior
del radiador tubular R a través de un perno de conexión 24. El perno
de conexión 24 está hecho de un material con buena conductividad
eléctrica y presenta una sección transversal esencialmente
cilíndrica con diámetro constante. Para fijar su posición, el perno
de conexión 24 pasa a través de una perla aislante 26 de cerámica o
de un material comparable. La unión entre la resistencia helicoidal
22 en la zona de la primera sección 22d de la zona de conexión 22a
y el perno de conexión 24 tiene lugar por soldadura.
Finalmente, como se puede observar también en la
figura 2, la resistencia helicoidal 22 está curvada a lo largo de
su eje longitudinal L en la zona de extremo de conexión 12 del
radiador tubular R, siguiendo de este modo el acodamiento 18 del
radiador tubular R.
Claims (10)
1. Radiador tubular (R) para calentar medios
fluidos, en particular para electrodomésticos,
presentando el radiador tubular un tubo de
revestimiento (10) en cuyo interior está dispuesta al menos una
resistencia helicoidal (22) alojada en un material aislante
eléctrico (20),
consistiendo la resistencia helicoidal (22) en
un hilo de resistencia eléctrica arrollado y presentando una
primera y una segunda zona de conexión (22a), mediante las cuales la
resistencia helicoidal se puede conectar a una fuente de
alimentación a través de como mínimo un elemento de conexión (24) en
cada caso, y al menos una zona de trabajo (22b) que se extiende
entre las dos zonas de conexión (22a) de la resistencia helicoidal
(22), y
presentando el radiador tubular (R) como mínimo
una curvatura al menos en una zona de conexión (22a),
caracterizado porque, en la zona de
conexión curvada (22a), el diámetro de la resistencia helicoidal
(22) aumenta en el área de la curvatura en dirección hacia la zona
de trabajo (22b), de tal modo que la potencia de caldeo de la
resistencia helicoidal aumenta desde la zona de conexión hacia la
zona de trabajo y se previene un sobrecalentamiento local debido a
un desplazamiento de la resistencia helicoidal ocasionado por la
curvatura.
2. Radiador tubular según la reivindicación
1,
caracterizado porque el aumento del
diámetro de la hélice (22) es continuo, al menos por secciones.
3. Radiador tubular según la reivindicación
2,
caracterizado porque el aumento del
diámetro de la hélice (22) es discontinuo, al menos por
secciones.
4. Radiador tubular según una de las
reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque el diámetro de la
hélice (22) es al menos aproximadamente constante en la zona de
trabajo (22b).
5. Radiador tubular según una de las
reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque el paso de la hélice
(22) es constante en el área de al menos una zona de conexión
(22a).
6. Radiador tubular según una de las
reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque el paso de la hélice
(22) es variable en el área de como mínimo una zona de conexión
(22a), al menos por secciones.
7. Radiador tubular según una de las
reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque las dos zonas de
conexión (22a) presentan la misma configuración.
8. Radiador tubular según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque las dos zonas de
extremo de conexión (12, 14) presentan la misma configuración.
9. Radiador tubular según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el elemento de
conexión consiste en un perno de conexión (24) que está introducido
en el interior de la resistencia helicoidal (22) y cuyo diámetro
exterior, al menos en la zona del extremo de conexión (22a) de la
resistencia helicoidal (22), corresponde al diámetro interior de la
resistencia helicoidal (22) en dicha zona.
10. Radiador tubular según la reivindicación
9,
caracterizado porque el diámetro de la
resistencia helicoidal (22) es constante en la zona del elemento de
conexión (24).
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2006
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