Calentador de fluidos.

Un calentador de fluidos capaz de calentar un flujo de fluido a una temperatura deseada,

teniendo dicho calentador de fluido una entrada de fluido [12] para su conexión a una fuente de fluido, medios de calentamiento de fluido [13] conectados a la entrada [12] y una salida [15] para proporcionar fluido caliente suministrado por los medios de calentamiento de fluido [13],

en donde

el calentador de fluidos comprende una válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] dispuesta entre la entrada [12] y la salida [15], teniendo la válvula de regulación de presión a temperatura controlada [14] medios de restricción de flujo [45] capaces de regular el flujo del fluido calentado suministrado a la salida [14], y permitiendo unos medios de intercambio de calor que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] esté en intercambio de calor con los medios de calentamiento de fluido [13] o con el fluido calentado que abandona los medios de calentamiento de fluido [13], caracterizado por que el calentamiento o el enfriamiento respectivos de la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] hará que los medios de restricción de flujo [45] se abran o cierren, respectivamente, para permitir un aumento o una disminución correspondientes en el flujo de fluido calentado que abandona la salida [15], para controlar así la temperatura del fluido calentado que abandona la salida [15].

Calentador de fluidos Campo de la invención Esta invención se refiere a un calentador de fluidos y, en particular, a un calentador de fluidos portátil en forma de una herramienta manual para calentar eléctricamente agua a una temperatura adecuada para su uso para matar vegetación (principalmente malas hierbas) o limpiar nidos de hormigas. Para ello, es preferible que el agua se caliente en una corriente continua a una temperatura de o cerca de su punto de ebullición.

Antecedentes Existe un requisito para el suministro de una corriente continua de agua a una temperatura controlada. Una de estas aplicaciones es una fuente de agua hirviendo cerca en una forma portátil para su uso para matar malas hierbas o nidos de hormigas, para calentar la piel de animales muertos para que puedan ser despojados de las plumas o el pelo, para retirar papel pintado o para fines similares. Otra aplicación es proporcionar agua a una temperatura sustancialmente constante para propósitos de lavado, por ejemplo, para el lavado de ropa, platos o manos o en una ducha donde la temperatura debe controlarse dentro de más/menos 1 grado centígrado independientemente de la velocidad de flujo o presión del agua.

El aparato requerido para hacer esto debe evitar algunos problemas que no son obvios. Entre éstos es la necesidad de que el aparato no sea sensible a la orientación, no falle desastrosamente si se interrumpe el suministro de agua, y no reaccione a bolsas de aire o burbujas de aire en el suministro de agua o la liberación de cualquier gas disuelto cuando el agua se calienta y trabaje independientemente de la temperatura de entrada del agua.

Técnica anterior Calentadores de fluidos portátiles alimentados eléctricamente de suministro continuo se conocen:

La patente US 2 287 974 describe un calentador continuo de agua manual que, sin embargo, no tiene control de la temperatura que no sea el control de flujo manual y parece ser sensible a las burbujas de aire.

La patente US 2 976 392 describe una pistola de pulverización que calienta los fluidos pulverizados que, sin embargo, el único control de la temperatura parece ser el control de flujo manual.

La patente US 3 718 805 describe un calentador de agua portátil que, sin embargo, la salida es vapor y no hay ningún control de la temperatura que no sea el control de flujo manual.

La patente US 4 026 025 describe una jeringuilla dental con calentamiento del flujo de fluido que, sin embargo, el único control de la temperatura es mediante control de flujo manual.

La patente US 6 321 037 y su familia de patentes describen un calentador de agua portátil en forma de una herramienta manual o varilla, y hace uso de un controlador electrónico para detectar la temperatura de salida, y para controlar el suministro de energía a un calentador de resistencia eléctrica en contacto con un conducto de agua interno. El agua fluye hacia abajo la longitud de la varilla, a través de una trayectoria climatizada, y luego hacia abajo hacia el extremo de salida de la varilla.

Esta patente, que es propiedad del solicitante, describe un producto que se ha vendido bajo la marca GREEN WEEDER y aunque el producto funciona, es difícil de controlar en la práctica. Mediante el uso de una fuente de alimentación en modo conmutado, el microprocesador requiere que la fuente de alimentación sea interrumpida durante un número de ciclos, mientras el elemento se está calentando, creando de este modo un retraso en el proceso de calentamiento, pero de manera más importante, el diseño de este calentador de agua portátil significaba que podría fallar catastróficamente si se interrumpe el suministro de agua desde una manguera de jardín, mediante una torcedura en la manguera, o si el extremo de la varilla se eleva por encima de la horizontal, creando una bolsa de aire dentro de la trayectoria calentada el interior de la varilla. Esto a menudo resultó en un "punto caliente" significativo en el conducto y en el sobrecalentamiento del elemento, conduciendo a un fallo del elemento. Si el flujo de agua se reanudara, el agua estaría sobrecalentada por este "punto caliente", creando una explosión de vapor, que a menudo da como resultado que la presión de vapor haga saltar las clavijas de unión, e interrumpiendo así el suministro de agua, y si la energía fue no se desactiva con la suficiente rapidez, el elemento calefactor se quemaría.

Muchos experimentos realizados por los inventores de la presente invención han demostrado que un elemento de calentamiento controlado en tiempo real por un microprocesador, y que acepta agua de una manguera de jardín con diferentes presiones, caudales, y tratando de mantener la temperatura del agua de salida en o cerca del punto de ebullición del agua es muy difícil, si no imposible de lograr, con la moderna electrónica de hoy en día dentro del coste permitido para la fabricación de una herramienta de jardín portátil.

Otros intentos se han hecho para controlar la temperatura de salida de agua o vapor controlando electrónicamente la entrada eléctrica al calentador a través de un bucle de realimentación vinculado a sensores de monitorización de la temperatura de salida y, a veces, la temperatura de entrada. Sin embargo, es difícil hacer frente a las burbujas de aire y a las diferentes presiones de agua y a las diferentes temperaturas de agua de entrada de esta manera, ya que el intervalo de posibles flujos es demasiado grande. Más importante incluso, los mejores sensores térmicos tienen un tiempo de respuesta medido en segundos, de manera que el tiempo de reacción del bucle de realimentación está limitado principalmente por el tiempo de respuesta de los sensores térmicos. En el momento en que el sensor de salida ha respondido a un aumento de la temperatura de salida del fluido, es demasiado tarde, ya que la temperatura del calentador se ha incrementado en otros 20 ó 30 grados centígrados. En la mayoría de casos, proporcionar una temperatura promedio de, por ejemplo, 40 grados centígrados más/menos 20 grados centígrados no es aceptable. Es incluso peor si la temperatura de salida tiene que mantenerse en o alrededor de 100 grados centígrados, como es el caso en el control de la vegetación, ya que 80 grados centígrados es demasiado frío para matar la mayoría de malas hierbas, y 120 grados Centígrados resultará en la generación de un exceso de vapor y el probable fallo del dispositivo.

El documento DE 3520146 describe una válvula de actuador dependiente de la temperatura para la regulación de un suministro de agua caliente a un lavabo, bidé o similares. Su objetivo principal es proporcionar protección contra la entrega de agua demasiado caliente interrumpiendo el flujo de agua si la temperatura de la válvula se eleva por encima de un valor determinado. Por el contrario, en el dispositivo de la invención se incrementa el flujo de fluido en respuesta a un aumento en la temperatura de la fuente de calor.

Ninguno de estos calentadores utiliza el flujo de fluido para controlar su temperatura, ya sea por enfriamiento de una fuente de calor aumentando el flujo o permitiendo que la temperatura de la fuente de calor aumente mediante un flujo reducido.

Objetivo Es un objetivo de esta invención proporcionar un calentador de fluidos que sea capaz de proporcionar un suministro de fluido calentado a una temperatura sustancialmente constante mediante la regulación del flujo del fluido.

Descripción de la invención De acuerdo con la invención (véase la reivindicación 1) se proporciona un calentador de fluidos capaz de calentar un flujo de fluido a una temperatura deseada, teniendo dicho dispositivo de calentamiento de fluidos una entrada de fluido para su conexión a una fuente de fluido de calentamiento, medios de calentamiento de fluido conectados a la entrada y una salida para suministrar fluido caliente suministrado por los medios de calentamiento de fluido, en el que el calentador de fluidos comprende una válvula de regulación de presión de temperatura controlada dispuesta entre la entrada y la salida, teniendo la válvula de regulación de presión de temperatura controlada medios de restricción de flujo capaces de regular el flujo del fluido calentado suministrado a la salida, y medios de intercambio de calor que permiten que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada esté en intercambio de calor con los medios de calentamiento de fluido o con el fluido caliente que abandona los medios de calentamiento de fluido, de manera que el calentamiento o enfriamiento respectivo de la válvula de regulación de presión de temperatura controlada hará que los medios de restricción de flujo se abran o cierren, respectivamente, para permitir un aumento o una disminución correspondiente en el flujo de... [Seguir leyendo]

1. Un calentador de fluidos capaz de calentar un flujo de fluido a una temperatura deseada, teniendo dicho calentador de fluido una entrada de fluido [12] para su conexión a una fuente de fluido, medios de calentamiento de fluido [13] conectados a la entrada [12] y una salida [15] para proporcionar fluido caliente suministrado por los medios de calentamiento de fluido [13], en donde el calentador de fluidos comprende una válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] dispuesta entre la entrada [12] y la salida [15], teniendo la válvula de regulación de presión a temperatura controlada [14] medios de restricción de flujo [45] capaces de regular el flujo del fluido calentado suministrado a la salida [14], y permitiendo unos medios de intercambio de calor que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] esté en intercambio de calor con los medios de calentamiento de fluido [13] o con el fluido calentado que abandona los medios de calentamiento de fluido [13], caracterizado por que el calentamiento o el enfriamiento respectivos de la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] hará que los medios de restricción de flujo [45] se abran o cierren, respectivamente, para permitir un aumento o una disminución correspondientes en el flujo de fluido calentado que abandona la salida [15], para controlar así la temperatura del fluido calentado que abandona la salida [15].

2. El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] se empuja de modo que nunca puede estar completamente cerrada, con lo que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] está adaptada para limitar, pero es incapaz de limitar completamente, el flujo de fluido a través de la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14], cuando el calentador de fluido está conectado a un suministro de agua y el suministro de agua está abierto.

3. El dispositivo de calentamiento de fluido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la temperatura del fluido calentado que abandona la salida [15] está dentro de un intervalo de temperatura predeterminado en la región de 100 a 107 grados C.

4. El calentador de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el calentador de fluido es en forma de un dispositivo de calentamiento de fluido manual portátil, la salida [15] es en forma de una boquilla de salida y la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] está dispuesta en comunicación de intercambio de calor con los medios de calentamiento de fluido [13] o con fluido calentado que abandona los medios de calentamiento de fluido, a través de medios de intercambio de calor.

5. El calentador de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] está situada entre los medios de calentamiento de fluido [13] y la salida [15].

6. El calentador de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] tiene una cámara de presión [48], que actúa sobre un elemento móvil [43], conteniendo la cámara de presión una sustancia sensible a la temperatura capaz de generar una presión dentro de la cámara de presión para mover el elemento móvil para regular la apertura o el cierre de los medios de restricción de flujo [45] en respuesta a los cambios en la temperatura de la sustancia en la cámara de presión [48].

7. El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la sustancia es un líquido, un gas, o una mezcla de un líquido y un gas.

8. El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, caracterizado por que la sustancia es una mezcla de agua y aire.

9. El calentador de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que el elemento móvil es un diafragma [83].

10. El calentador de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de calentamiento de fluido [13] incluyen uno o más elementos de calentamiento eléctricos [30] en o conectados a un disipador de calor [31].

11. El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que un disyuntor térmico [17] está montado sobre o en el disipador de calor [31] y está adaptado para apagar los elementos de calentamiento eléctricos [30] si la temperatura del disyuntor supera un valor predeterminado.

12. El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que el disipador de calor [31] es una extrusión de aluminio y contiene aberturas o pasajes [37, 38] para los elementos de calentamiento y uno o más pasajes de fluido [33] que tienen una gran relación entre el área de superficie y el volumen de agua.

13. El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la relación entre el área de superficie y el volumen de agua es de aproximadamente 1:1.

14. El calentador de fluidos de acuerdo con la reivindicación 4 o con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13,

cuando dependen de la reivindicación 4, caracterizado por que también comprende un cuerpo en forma de una varilla [11] que tiene un asa [19] aprehensible por un usuario para suspender el cuerpo por encima de la superficie del suelo, en donde la entrada de fluido [12], los medios de calentamiento de líquido [13], la salida [15], la válvula de regulación de presión de temperatura controlada [14] y los medios de restricción de flujo [45] están todos acoplados al cuerpo.