ES2329380T3 - Puente termico para disipar el calor en los circuitos de control de los elementos radiantes liquidos. - Google Patents
Puente termico para disipar el calor en los circuitos de control de los elementos radiantes liquidos. Download PDFInfo
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Abstract
El elemento radiante líquido (4) está formado por: un puente térmico (1) para transmitir el calor producido por los componentes electrónicos de estado sólido (2) de los circuitos de control (3) que se aplicará a dichos elementos radiantes líquidos (4) y, - al menos, un calentador (5) formado por, al menos, un cuerpo tubular (5a) introducido dentro de un alojamiento (4a) hecho en el cuerpo del elemento radiante (4) y provisto internamente con una resistencia eléctrica conectada al suministro eléctrico. - un manguito tubular (6) dispuesto en un extremo de dicho cuerpo tubular (5a) y provisto de elementos de sujeción (7) a dicho elemento radiante (4). - una caja (10) que contiene dicho circuito de control (3) con ese componente electrónico de estado sólido (2), un orificio transversal (9) provisto en dicha caja (10), a través del cual la parte extrema (8) de dicho manguito tubular (6) se introduce desde el alojamiento (4a) del elemento radiante (4). - dicho puente térmico (1) consta de un cuerpo colector (12) hecho de material termoconductor y en contacto con, al menos, un componente electrónico de estado sólido (2) y con esa parte extrema (8) del manguito (6), el cuerpo colector (12) está formado por elementos de conexión (14) acoplados a dicha parte extrema (8) del manguito tubular (6) y formado también por elementos de alojamiento (21) adecuados para recibir, al menos, un componente electrónico de estado básico (2), se caracteriza porque el puente térmico (1) se encuentra dentro de dicha caja (10).
Description
Puente térmico para disipar el calor en los
circuitos de control de los elementos radiantes líquidos.
La presente invención se refiere a un elemento
radiante líquido formado por un puente térmico para disipar el calor
producido por componentes electrónicos de estado sólido,
generalmente TRIAC o SCR, que se encuentran presentes en los
circuitos de control de dichos elementos radiantes líquidos
calentados por calentadores eléctricos.
Más concretamente, el puente térmico se asocia a
circuitos de control de radiadores para calentar habitaciones y/o
toallas.
Es bien conocido que en los elementos radiantes
del tipo arriba mencionado, el líquido portador se calienta con
calentadores adecuados formados por un cuerpo tubular insertado en
el cuerpo del elemento radiante y dentro una resistencia eléctrica
alimentada por el suministro eléctrico.
El cuerpo tubular tiene, en un extremo, un
manguito tubular que se fija al cuerpo del elemento radiante, a
través del cual pasan los cables que conectan la resistencia
eléctrica al suministro eléctrico.
El circuito de control que regula la temperatura
y el modo de funcionamiento del elemento radiante son bien conocidos
por sí mismos y comprende un componente electrónico de estado sólido
que consta de un tiristor bidireccional (TRIAC o SCR) y elementos de
control electrónicos adecuados para regular la desconexión y cierre
del componente electrónico.
El circuito de control se encuentra situado
dentro de una caja unida al cuerpo del elemento radiante y desde la
que el calor producido por el componente electrónico, durante la
fase de funcionamiento, deberá disiparse de manera adecuada y
eficaz.
Con este objetivo, según las representaciones
del estado de la técnica, se mantiene ligeramente abierta la caja
para dejar que circule el aire y así refrigerar el componente
electrónico de estado sólido.
Por consiguiente, se producirá la refrigeración
mediante ventilación natural, teniendo la limitación de que suele
ser insuficiente para conseguir el grado de ventilación deseado.
Otro inconveniente viene dado por el hecho de
que no se respetan las normas de prevención de accidentes, ya que
las mismas indican que deberá estar cerrado el aparato eléctrico
durante su funcionamiento.
Además, se podría producir una filtración de
agua o infiltración de polvo en la caja.
También se conoce el uso de sumideros térmicos
que se aplican directamente a la caja que contiene el circuito de
control con el correspondiente componente electrónico de estado
sólido.
La patente europea EP 0 317 415 A1 revela un
elemento calefactor con un control electrónico para calentar un
líquido que se encuentra en un recipiente con una pared en contacto
con el líquido en el que se acopla un componente electrónico de
estado sólido con una pestaña de instalación unida a dicho elemento
calefactor.
Incluso la aplicación de dichos sumideros
térmicos no resuelve satisfactoriamente el problema de disipación
térmica, lo que hace que su fabricación sea más compleja.
Por otro lado, es de sobra conocido que si
durante su funcionamiento el calor producido por el componente
electrónico de estado sólido hace que se eleve la temperatura dentro
de la caja por encima de los 100ºC, se pondrá en peligro el
funcionamiento adecuado de los componentes electrónicos y, además,
se dañará de manera irreparable el componente electrónico.
La presente invención tiene por objeto superar
dichos inconvenientes.
Con este propósito, se observó que si el
elemento radiante funciona de manera adecuada, en la conexión de
fijación del calentador al cuerpo del elemento radiante, la
temperatura no excede el valor situado entre 70 y 80ºC que se
corresponde, aproximadamente, con la temperatura exterior de dicho
elemento radiante.
Por otro lado, el calor que se disipa por el
componente electrónico de estado sólido no excede, en los casos más
críticos, el valor de 10 vatios que representa un valor energético
absolutamente insignificante en comparación con la potencia de la
resistencia que equipa el calor, que suele tener valores
comprendidos entre 500 y 2000 vatios.
Por consiguiente, el calor producido por el
componente electrónico de estado sólido resulta insuficiente para
aumentar la temperatura del manguito de fijación del calefactor al
elemento radiante, en vista de la masa de dicho elemento
radiante.
\newpage
Por tanto, si el cuerpo del componente
electrónico de estado sólido se conecta físicamente al manguito
tubular, éste última funcionará como un disipador térmico, lo que
permitirá que se mantenga la temperatura del componente electrónico
en valores que oscilan entre los 90 y los 100ºC, es decir, por
debajo del valor crítico.
La presente invención pretende evitar los
inconvenientes arriba mencionados aplicando las consideraciones
indicadas.
Más concretamente, un primer objetivo de la
invención es facilitar la conexión física entre el componente
electrónico de estado sólido de un circuito de control aplicable a
un elemento radiante líquido y los elementos de dispersión
térmicos.
Un segundo objetivo es facilitar la conexión,
según la invención, para que sea más fácil y eficaz la disipación de
calor producido por el componente electrónico, en comparación con
los sistemas de disipación existentes en el estado de la
técnica.
Un tercer objetivo más es que la conexión se
pueda realizar dentro de la caja que contiene el circuito de
control.
Un último, pero no menos importante, objetivo es
que el puente térmico de la invención sea fácil de fabricar y
ensamblar.
Los objetivos recién mencionados se consiguen a
través de un puente térmico para transmitir el calor producido por
componente electrónico de estado sólido de circuitos de control
aplicables a elementos radiantes líquidos, según la reivindicación
principal.
Además, se proporcionan los elementos de
sujeción del componente electrónico dentro del alojamiento
correspondiente.
Como ventaja, el uso del puente térmico de la
invención permite que sea más fácil de usar, así como una mejor
dispersión térmica del calor producido por el componente electrónico
de estado sólido.
Aún más ventajoso resulta el hecho de que el uso
de dicho puente térmico permite mantener la caja que contiene el
circuito de control sellada, con la consecuente ventaja de evitar
accidentes y garantizar la seguridad del funcionamiento.
Dichos objetivos y ventajas se comprenderán
mejor con la ayuda de la siguiente descripción de una representación
preferida de la invención, la cual se facilita como ejemplo
ilustrativo y no limitativo y que se describe con referencia a las
hojas de dibujos que la acompañan en donde:
- La figura 1 es una vista isométrica explotada
de un elemento radiante que utiliza el puente térmico de la
invención.
- La figura 2 es una vista frontal ensamblada
del elemento radiante de la figura 1.
- La figura 3 es un detalle del elemento
radiante de las figuras 1 y 2.
- La figura 4 es un detalle ampliado de la
figura 3.
- La figura 5 es una vista isométrica explotada
de un detalle de las figuras 1 y 2, donde se ve bien el puente
térmico.
- La figura 6 muestra el detalle ensamblado de
la figura 5, desde un punto de vista distinto.
\vskip1.000000\baselineskip
El puente térmico de la invención, por norma
general indicado con el número 1 en las figuras 5 y 6, se utiliza
para transmitir el calor producido durante el funcionamiento del
componente electrónico de estado sólido 2 de un circuito de control,
generalmente indicado con el número 3, el cual se aplica a elementos
radiantes líquidos, uno de los cuales es del tipo indicado en dos
vistas diferentes de las figuras 1 y 2, que se suele indicar con el
número 4.
Se aplica un calentador 5 al elemento radiante
4, que también se muestra en la figura 3, que está formado por un
cuerpo tubular 5a insertado en un alojamiento 4a hecho en el cuerpo
del elemento radiante 4, y que se suministra internamente con una
resistencia eléctrica que no aparece en el dibujo, conectado al
suministro eléctrico.
El cuerpo tubular 5 se fija al elemento radiante
4, a través de un manguito tubular 6 que se puede ver en detalle y
en vista isométrica en la figura 4, y que se facilita con elementos
de sujeción al elemento radiante, formado por una rosca 7 acoplada a
la rosca opuesta correspondiente de la base 4a.
La parte extrema 8 del manguito tubular 6 que se
proyecta desde el alojamiento 4a se dispone de manera que pasa a
través de un orificio 9 de la caja 10 que, tal y como muestran las
figuras 1 y 2, se fija al elemento radiante 4 y se cierra con una
tapadera 11.
Dentro de la caja 10, se dispone dicho circuito
de control 3 con el componente electrónico de estado sólido 2
correspondiente.
Se ha de destacar el hecho de que el término
"componente electrónico de estado sólido" se refiere a un
tiristor bidireccional al que habitualmente se le conoce con las
siglas TRIAC o SCR.
Según la invención, el puente térmico 1 está
formado por un cuerpo colector 12 hecho de material termoconductor y
colocado dentro de dicha caja 10 donde se encuentra en contacto con,
al menos, un componente electrónico de estado sólido 2 y la parte
extrema 8 de dicho manguito 6.
Se puede observar, más concretamente en la
figura 4, que la parte extrema 8 del manguito tubular 6 se separa
del elemento de sujeción 7 de dicho manguito en la base
correspondiente 4a mediante un hombro anular 13 que se coloca,
externamente, cerca del fondo 10a de la caja 10, cuando se fija
ésta última al cuerpo radiante 4.
En este sentido, la parte extrema 8 del cuerpo
tubular 6 se inserta en el orificio 9.
El modo de acoplamiento se aprecia claramente
también en la figura 5 donde la caja 10 y el manguito 6 se muestran
en la vista explotada con la parte inferior 8 del manguito colocada
coaxialmente a lo largo del eje longitudinal Y en el orificio 9, que
no aparece en el dibujo, hecho en la caja 10.
Más concretamente, con respecto a las figuras 5
y 6, quedan definidos en el cuerpo colector 12 los elementos de
conexión a la parte extrema 8 del manguito tubular 6 y los elementos
de alojamiento adecuados para recibir el componente electrónico de
estado sólido 2.
Más específicamente, los elementos de conexión
constan de una abrazadera de sujeción 14 que se acopla
circunferencialmente fuera del cuerpo cilíndrico 15 del manguito
tubular 6, y de una rosca externa 16 que forma básicamente la parte
externa de dicho cuerpo tubular 6.
En las figuras 3 y 4 se puede observar que el
hombro anular 13 separa el cuerpo cilíndrico 15 de la rosca 7 que se
acopla al cuerpo radiante 4 y terminando con un accesorio de
acoplamiento 17 que se ajusta al cuerpo tubular 5a.
Una vez más con respecto a la abrazadera de
sujeción 14, se puede observar que consta de un anillo hendidura 18
en forma de C, provisto en sus extremos con un par de orificios
coaxiales opuestos 18a para albergar un tornillo, que no aparece en
el dibujo, apretando el anillo 18 fuera del cuerpo cilíndrico 15
tras unirlos entre sí.
Es preferible, aunque no necesario, que los
orificios 18a sean transversales en los para recibir un tornillo
autorroscante.
Se facilita una tuerca 19 acoplada a la rosca
externa 16 del elemento tubular 6, provista para mantener el puente
térmico 1 prieto y, así evitar la separación axial a lo largo del
eje Y, tras el ensamblaje.
Con el fin de conseguir también la estabilidad
en la unión contra la rotación alrededor de dicho eje Y, la caja 10
está provista de un fiador 20 que se engrana a la superficie
superior 12a del puente térmico 1, tras su acoplamiento con el
elemento tubular 6.
En lo que respecta a los elementos de
alojamiento que reciben el componente electrónico 2, constan de una
base prismática 21 empotrada en el elemento colector 12 y provista
de un perfil interno que se corresponde con el perfil externo del
componente electrónico de estado sólido 2.
El cierre del componente electrónico 2 en la
base correspondiente 21 podría producirse mediante el uso de
elementos de cierre de cualquier tipo, como por ejemplo, tornillos o
muelles, y dependiendo del grado de aislamiento que comporte.
En funcionamiento, para ensamblar el puente
térmico 1, antes que nada, deberá introducirse el calentador 5 en el
cuerpo radiante 4 y, luego la parte extrema 8 del manguito tubular 6
deberá unirse al orificio 9 de la caja 10, en la que se ha instalado
previamente el circuito de control 3.
El anillo 18 de la abrazadera de sujeción 14 se
colocará entonces con un movimiento de deslizamiento a lo largo del
eje Y sobre el cuerpo cilíndrico 15 del elemento tubular 6 hasta que
el fiador 20 se desengancha, de manera que se coloca sobre la
superficie 12a del colector 12, tal y como se muestra en la figura
6.
De este modo, el fiador 20 evita la rotación del
puente térmico alrededor del eje Y.
Entonces, el puente térmico 1 se bloquea
axialmente a través de la tuerca 19 y radialmente sobre el cuerpo
cilíndrico 15, apretando el tornillo insertado en los orificios
18a.
Análogamente a dichas operaciones, se debe
colocar el componente electrónico de estado sólido 2 dentro de la
base correspondiente 21 y luego cerrarse con los elementos de
cierre arriba mencionados.
El cierre de la tapadera 11, que se acopla a la
caja 10, pone fin a la operación de ensamblaje.
En vista de lo anterior, se realizó una
estructura compacta en la que el puente térmico de la invención
mejora la disipación del calor producido por el componente
electrónico de estado sólido, a través del manguito tubular que
ajusta el calentador.
El manguito, por tanto, actúa como colector
térmico a la masa formada por el elemento radiante.
El intercambio térmico que se obtiene así, según
las pruebas experimentales, resulta ser suficiente para mantener la
temperatura del componente electrónico de estado sólido, por debajo
de la temperatura crítica de 100ºC, tal y como se ha mencionado
anteriormente.
En la fase de construcción, se pueden realizar
múltiples variaciones de ejecución al puente térmico de la
invención, incluso si no han sido descritas o ejemplificadas en los
dibujos, siempre y cuando se considere estén dentro del ámbito de
las siguientes reivindicaciones de la presente patente.
Claims (8)
1. El elemento radiante líquido (4) está formado
por: un puente térmico (1) para transmitir el calor producido por
los componentes electrónicos de estado sólido (2) de los circuitos
de control (3) que se aplicará a dichos elementos radiantes líquidos
(4) y,
- -
- al menos, un calentador (5) formado por, al menos, un cuerpo tubular (5a) introducido dentro de un alojamiento (4a) hecho en el cuerpo del elemento radiante (4) y provisto internamente con una resistencia eléctrica conectada al suministro eléctrico.
- -
- un manguito tubular (6) dispuesto en un extremo de dicho cuerpo tubular (5a) y provisto de elementos de sujeción (7) a dicho elemento radiante (4).
- -
- una caja (10) que contiene dicho circuito de control (3) con ese componente electrónico de estado sólido (2), un orificio transversal (9) provisto en dicha caja (10), a través del cual la parte extrema (8) de dicho manguito tubular (6) se introduce desde el alojamiento (4a) del elemento radiante (4).
- -
- dicho puente térmico (1) consta de un cuerpo colector (12) hecho de material termoconductor y en contacto con, al menos, un componente electrónico de estado sólido (2) y con esa parte extrema (8) del manguito (6), el cuerpo colector (12) está formado por elementos de conexión (14) acoplados a dicha parte extrema (8) del manguito tubular (6) y formado también por elementos de alojamiento (21) adecuados para recibir, al menos, un componente electrónico de estado básico (2), se caracteriza porque el puente térmico (1) se encuentra dentro de dicha caja (10).
2. El elemento radiante líquido (4) conforme a
la reivindicación 1, se caracteriza porque los elementos de
conexión comprenden una abrazadera de sujeción (14) con una parte
circular acoplada fuera de un cuerpo cilíndrico (15) del manguito
(6) provisto de una rosca externa (16).
3. El elemento radiante líquido (4) conforme a
la reivindicación 2, se caracteriza porque el cuerpo
cilíndrico (15) que recibe dicha abrazadera (14) se sitúa entre un
hombro anular (13) y la rosca externa (16) de dicho manguito
tubular.
4. El elemento radiante líquido (4) conforme a
la reivindicación 3, se caracteriza porque se acopla una
tuerca (19) a dicha rosca externa (16) de dicho manguito tubular
(6); dicha tuerca es adecuada para apretar el puente térmico (1)
contra el fondo de dicha caja (10) cuando la parte extrema (8) del
manguito (6) se introduce en la caja (10) y se coloca con el hombro
anular (13) cercano, externamente, al fondo (10a) de dicha caja.
5. El elemento radiante líquido (4) conforme a
la reivindicación 2, se caracteriza porque la abrazadera de
sujeción (14) consta de un anillo abrazadera (18) en forma de C,
provisto de dos orificios coaxiales y opuestos entre sí (18a) hechos
en los extremos de dicho anillo en forma de C y adecuado para
recibir un tornillo de cierre colocado por el operario.
6. El elemento radiante líquido (4) conforme a
la reivindicación 5, se caracteriza porque dicho tornillo es
un tornillo autorroscante.
7. El elemento radiante líquido (4) conforme a
la reivindicación 1, se caracteriza porque dicho elemento de
alojamiento consta de una o más bases prismáticas (21), cada una de
ellas empotradas en dicho cuerpo colector (12) haciendo corresponder
el perfil interno con el perfil externo del correspondiente
componente electrónico de estado sólido (2).
8. El elemento radiante líquido (4) conforme a
la reivindicación 7, se caracteriza porque comprende unos
elementos de cierre para dicho componente electrónico de estado
sólido (2) dentro de la base prismática correspondiente (21).
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