Dispositivo de calentamiento y/o refrigeración con varias capas.

Calentador tubular de paso continuo (28) con varias capas que se aplican por proyección térmica, en el que las capascomprenden una base

(12) tubular no conductora, una capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora y una capaaislante (46) eléctrica, en el que la capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora se aplica sobre la base (12)tubular no conductora y presenta un material (14) eléctricamente conductor que se aplica en primer lugar por proyecciónde plasma, proyección a la llama de alta velocidad, proyección por arco eléctrico, proyección por autógena, proyecciónpor láser o proyección de gas frío y a continuación se ha retirado por zonas de modo que se origina una forma deseada, yla capa aislante (46) eléctrica se aplica sobre la capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08015360.

Solicitante: WATLOW ELECTRIC MANUFACTURING COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 12001 LACKLAND ROAD ST. LOUIS, MO 63146 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: RUSSEGGER,ELIAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO... > Calefacción por resistencia óhmica > H05B3/40 (Elementos calefactores que tienen la forma de barras o de tubos (H05B 3/62, H05B 3/68, H05B 3/78 tienen prioridad))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > RESISTENCIAS > Aparatos o procesos especialmente adaptados a la... > H01C17/24 (suprimiendo o añadiendo material resistivo (H01C 17/23, H01C 17/232, H01C 17/235 tienen prioridad))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > RESISTENCIAS > Aparatos o procesos especialmente adaptados a la... > H01C17/242 (por láser)

PDF original: ES-2452325_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de calentamiento y/o refrigeración con varias capas La invención se refiere en primer lugar a un calentador tubular de paso continuo y una placa calefactora.

En el documento DE 198 10 848 A1 se describe un elemento calefactor que se fabrica dado que sobre las superficies de una base se aplican capas en forma de banda de un material eléctricamente conductor y que constituye una resistencia mediante pulverización de arco eléctrico o en el procedimiento de proyección de plasma. Para obtener la forma deseada de la capa eléctricamente conductora se aplica anteriormente una capa separadora sobre la base mediante un procedimiento de imprimación. La capa separadora es de un material tal que el material eléctricamente conductor no se adhiere en aquellos puntos de la base en los que esta presente la capa separadora. El procedimiento conocido tiene la desventaja de que es relativamente costoso y por ello las piezas con capas resistivas eléctricamente conductoras son comparativamente caras. Más allá con el procedimiento conocido sólo se pueden proveer piezas más o menos planas con una capa eléctricamente conductora.

Además, por el documento EP 0 399 376 A2 se conoce un rodillo calefactor cilíndrico rotativo como componente de una máquina copiadora para fijar térmicamente las páginas copiadas. Allí mediante una remoción por láser de una capa resistiva totalmente cilíndrica al inicio se fabrica un elemento calefactor que consigue una estructura espiral.

La presente invención se deduce de las reivindicaciones adjuntas.

Según la invención no es necesario un pretratamiento especial para conseguir la forma deseada de la capa resistiva eléctricamente conductora. En su lugar en primer lugar se aplica el material eléctricamente conductor, del que está hecha la capa resistiva, de forma plana y en general uniforme sobre la base no conductora. La aplicación mediante proyección térmica aporta en este caso una elevada adherencia del material eléctricamente conductor sobre la base no conductora. Además, de este modo y manera se pueden aplicar rápidamente y muy uniformemente los materiales más diferentes sobre la base no conductora.

Luego mediante un dispositivo apropiado se retira el material eléctricamente conductor aplicado en puntos determinados. De este modo también se posibilita una conformación compleja de la capa eléctricamente conductora en solo dos etapas de trabajo.

El calentador de paso continuo según la invención y la placa calefactora según la invención se pueden fabricar de forma especialmente económica y presentan un bajo espesor. Además, sus capas calefactores pueden presentar una geometría compleja que está adaptada a las condiciones de uso individuales, en particular al fluido o parte a calentar. Por ejemplo, la invención también es apropiada ventajosamente para el calentamiento de aquellas partes o medios que no soportan un calentamiento uniforme en su superficie y están destinados al calentamiento especialmente uniforme.

La retirada por zonas de la capa de material se puede realizar mediante radiación láser o mediante un chorro de agua o mediante un chorro de arena pulverulenta.

En caso de uso de la radiación láser el material se calienta tan fuertemente que se evapora. El uso de un rayo láser tiene en este caso la ventaja de que con él se pueden incorporar muy rápidamente energías muy elevadas en el material eléctricamente conductor, de modo que éste se evapora inmediatamente. Mediante esta evaporación inmediata del material eléctricamente conductor se garantiza que sólo comparablemente poco calor se incorpore en la base presente por debajo del material eléctricamente conductor. Ésta no se deteriora entonces en el procedimiento según la invención. La evaporación tiene la ventaja frente a la combustión que esencialmente no quedan restos en las zonas evaporadas sobre la base y entonces es muy bueno su efecto aislante.

Gracias a una óptica correspondiente del dispositivo que emite el rayo láser, éste se puede dirigir de manera casi a voluntad sobre la pieza de trabajo a fabricar. Por consiguiente, por un lado, se pueden evaporar contornos complejos a voluntad del material eléctricamente conductor proyectado, de modo que se pueden fabricar capas resistivas eléctricas y contorneadas de forma correspondientemente compleja. Pero, por otro lado, también se pueden mecanizar aquellas piezas de trabajo que están confeccionadas en sí de forma compleja tridimensionalmente. En conjunto en sólo dos etapas de trabajo se puede fabricar por consiguiente una capa resistiva eléctricamente conductora con geometría completa.

En caso de uso de un chorro de agua no se incorpora una energía térmica en la pieza de trabajo. Esto es especialmente ventajoso en el mecanizado de plásticos sensibles al calor. Lo mismo es válido también para el uso de chorros de arena pulverulenta.

Durante la retirada por zonas de la capa de material la resistencia eléctrica de la capa resistiva eléctricamente conductora se puede detectar al menos indirectamente. De esta manera ya es posible un control de calidad preciso directamente durante la fabricación de la capa eléctricamente conductora.

En este caso se puede comparar un valor real de la resistencia eléctrica de la capa resistiva eléctricamente conductora con un valor de consigna y gracias a la retirada por zonas del material eléctricamente conductor adicional se puede modificar la resistencia eléctrica de la capa eléctricamente conductora, de modo que se reduce la diferencia entre el valor real y el valor de consigna. Esto tiene la ventaja de que ya durante la fabricación de la capa eléctricamente conductora se pueden compensar desviaciones de una resistencia deseada.

Desviaciones semejantes se puede originar, por ejemplo, porque durante la proyección del material térmicamente conductor llegan diferentes cantidades por zonas del material eléctricamente conductor sobre la base, de modo que la capa eléctricamente conductora originada con ello presenta en un punto diferente espesor que en otro punto. Con el procedimiento aquí propuesto se pueden compensar las desviaciones del valor real de la resistencia eléctrica de la capa eléctricamente conductora respecto al valor de consigna con una exactitud de +/-1%. La retirada por zonas del material eléctricamente conductor adicional puede comprender un acortamiento o prolongación de la capa eléctricamente conductora y/o la modificación de la anchura de la capa eléctricamente conductora.

La detección del valor real de la resistencia eléctrica de la capa resistiva eléctricamente conductora y la reducción de la diferencia entre el valor real y el valor de consigna se pueden realizar en paralelo. Esto es posible dado que ya durante el mecanizado de la capa eléctricamente conductora mediante la radiación láser se puede mediar la resistencia eléctrica de la capa eléctricamente conductora. Si se aplica este procedimiento según la invención se puede ahorrar tiempo y por consiguiente dinero en la fabricación de la capa resistiva eléctricamente conductora.

La capa de material se puede retirar de manera que en al menos un punto de la capa eléctricamente conductora se origina un punto de fusión de consigna en el sentido de un cortacircuito fusible. Un cortacircuito fusible integrado semejante aumenta la seguridad en el uso de la capa resistiva eléctricamente conductora. En este caso el cortacircuito fusible se puede integrar prácticamente sin costes adicionales y requerimiento de tiempo adicional en la capa resistiva eléctricamente conductora.

La capa de material se puede retirar de manera que la capa resistiva eléctricamente conductora tiene forma de meandro al menos por zonas. Esto permite la configuración de una capa resistiva eléctricamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Calentador tubular de paso continuo (28) con varias capas que se aplican por proyección térmica, en el que las capas comprenden una base (12) tubular no conductora, una capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora y una capa aislante (46) eléctrica, en el que la capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora se aplica sobre la base (12) tubular no conductora y presenta un material (14) eléctricamente conductor que se aplica en primer lugar por proyección de plasma, proyección a la llama de alta velocidad, proyección por arco eléctrico, proyección por autógena, proyección por láser o proyección de gas frío y a continuación se ha retirado por zonas de modo que se origina una forma deseada, y la capa aislante (46) eléctrica se aplica sobre la capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora.

2. Placa calefactora (28) con varias capas que se aplican por proyección térmica, en la que las capas comprenden una base (12) tubular no conductora, una capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora y una capa aislante (46) eléctrica, en la que la capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora se aplica sobre la base (12) tubular no conductora y presenta un material (14) eléctricamente conductor que se aplica en primer lugar por proyección de plasma, proyección a la llama de alta velocidad, proyección por arco eléctrico, proyección por autógena, proyección por láser o proyección de gas frío y a continuación se ha retirado por zonas de modo que se origina una forma deseada, y la capa aislante (46) eléctrica se aplica sobre la capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora.

3. Calentador tubular de paso continuo o placa calefactora (28) según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende varias capas resistivas (26; 26a; 26b) eléctricamente conductoras que están separadas por una multiplicidad correspondiente de capas intermedias (46) no conductoras.

4. Calentador tubular de paso continuo o placa calefactora (28) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la base (12) no conductora es un material de vidrio.

5. Calentador tubular de paso continuo o placa calefactora (28) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora está hecha de un material que contiene bismuto, telurio, germanio, silicio y/o arsénico de galio.

6. Calentador tubular de paso continuo o placa calefactora (28) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las zonas del material (14) eléctricamente conductor se han retirado mediante un láser y/o mediante un chorro de agua y/o mediante un chorro de arena pulverulenta.

7. Calentador tubular de paso continuo o placa calefactora (28) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las zonas del material (14) eléctricamente conductor se han retirado por un láser de modo que allí no quedan restos donde se ha retirado.

8. Calentador tubular de paso continuo o placa calefactora (28) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa resistiva (26) eléctricamente conductora presenta microsoldaduras de las partículas proyectadas térmicamente en la superficie de contacto, que se originan por un aumento de la temperatura debido al impacto.

9. Calentador tubular de paso continuo o placa calefactora (28) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tamaño de la zona (24) de la capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora retirada se aumenta para ajustar una densidad de flujo térmico.

10. Calentador tubular de paso continuo o placa calefactora (28) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta un interruptor cerámico que supervisa la temperatura de la capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora.

11. Calentador tubular de paso continuo o placa calefactora (28) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un grosor de la capa resistiva (26; 26a; 26b) eléctricamente conductora obtenida se diferencia de un punto a otro.

12. Calentador tubular de paso continuo o placa calefactora (28) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una zona de la capa resistiva eléctricamente conductora comprende un punto de fusión de consigna en el sentido de un cortacircuito fusible.