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GEBIET DER NEUERUNG
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Die
vorliegende Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erhitzen
von Flüssigkeit,
mit einem Durchlauferhitzer mit einer Leitung zum Transportieren
von Flüssigkeit
und mit Mitteln zum Erhitzen der Flüssigkeit, während diese durch die Leitung strömt; und
mit Mitteln zum Detektieren einer Temperatur der Flüssigkeit
an einem Ausgang des Durchlauferhitzers, wobei diese Mittel einen
Teil einer Vorrichtung zur Steuerung einer Temperatur der Flüssigkeit
an dem Ausgang des Durchlauferhitzers bilden.
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HINTERGRUNDD DER NEUERUNG
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Bei
vielen Geräten
gibt es einen Bedarf an Mitteln, die imstande sind, eine Flüssigkeitsmenge
zu erhitzen, die im Betrieb des Geräts verwendet wird. So wird
beispielsweise in einem Gerät,
das zum Zubereiten von Kaffee geeignet ist, eine bestimmte Wassermenge
erhitzt, bevor diese Menge durch eine Menge gemahlener Kaffeebohnen
hindurchfließt.
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Zum
Erhitzen einer Flüssigkeit,
wie Wasser, sind viele Geräte
mit einem Heißwasserspeicher
ausgebildet, d. h. mit einer Vorrichtung mit einem Behälter zum
Enthalten einer Flüssigkeitsmenge,
und mit Heizmitteln, die mit dem Behälter zusammenarbeiten, und
zum Erhitzen der Flüssigkeit
innerhalb des Behälters
dienen. Sobald die Temperatur der Flüssigkeit einen gewünschten
Pegel erreicht hat, kann die Flüssigkeit
dem Heißwasserspeicher
entnommen und zum beabsichtigten Zweck benutzt werden.
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Die
Anwendung eines Heißwasserspeichers hat
aber einige wesentliche Nachteile und deswegen ist eine andere Art
und weise Flüssigkeit
zu erhitzen entwickelt worden, was die Anwendung eines Durchlauferhitzers
erfordert, d. h. einer Vorrichtung mit einer Leitung zum Transportieren
von Flüssigkeit
und mit Mitteln zum Erhitzen der Flüssigkeit, während dieselbe durch die Leitung
strömt.
In praktischen Ausführungsformen
des Durchlauferhitzers sind um die Flüssigkeit transportierende Leitung
herum elektrische Heizelemente vorgesehen. Einige wesentliche Vorteile
der Verwendung eines Durchlauferhitzers sind, dass der Heizprozess
der Flüssigkeit
nahezu augenblicklich durchgeführt
wird, so dass es kaum eine Wartezeit gibt, dass im vergleich zu
der Verwendung eines Heißwasserspeichers
weniger Energie erforderlich ist, und dass der Durchlauferhitzer
nicht nur zur Verwendung als Ersatz des Heißwasserspeichers geeignet ist,
sondern auch bei Hochdrucksystemen, wie Espressogeräten.
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Zur
Regelung einer Temperatur der Flüssigkeit
an einem Ausgang des Durchlauferhitzers soll wahrscheinlich eine
Rückkopplungsschleife
verwendet werden. In der Praxis scheint es schwierig oder sogar
unmöglich
zu sein, hohe Anforderungen in Bezug auf die genannte Ausgangstemperatur
zu erfüllen.
Mit anderen Worten, es scheint schwierig oder sogar unmöglich zu
sein, den Betrieb des Durchlauferhitzers auf Basis einer Detektion
der Ausgangstemperatur auf eine ausreichend genaue Art und Weise
zu regeln.
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ZUSAMMENFASSUNG DER NEUERUNG
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Es
ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Neuerung, die Rückkopplungsschleife
in einem Gerät
mit einem Durchlauferhitzer und die Rückkopplungsschleife zur Regelung
der Ausgangstemperatur zu optimieren. Diese Aufgabe wird dadurch
erfüllt, dass
ein Einsatzteil vorgesehen wird, das teilweise in die Flüssigkeit
transportierende Leitung des Durchlauferhitzers eingefügt wird,
und zwar an der Ausgangsseite des Durchlauferhitzers, wobei ein
Teil des Einsatzteils, das sich innerhalb der Flüssigkeit transportierenden
Leitung des Durchlauferhitzers befindet, wenigstens einen wesentlichen
Teil des Raumes beansprucht, den es in der Flüssigkeit transportierenden
Leitung gibt, der nicht unmittelbar mit den Heizmitteln des Durchlauferhitzers
zusammenarbeitet.
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Nach
einer Erkenntnis der vorliegenden Neuerung werden die Schwierigkeiten
bei der Regelung der Ausgangstemperatur durch eine Verzögerung in
dem Rückkopplungsprozess
verursacht, was sich auf den üblichen
Entwurf des Durchlauferhitzers zurückführen lässt. Insbesondere sind im Entwurf
die Flüssigkeit
transportierende Leitung und die Heizelemente gegenüber einander
derart angeordnet, dass die Leitung sich an der Eingangsseite sowie
an der Ausgangsseite des Durchlauferhitzers über eine gewisse Länge der
Heizelemente erstreckt. Folglich gibt es, wenn die Temperatur der
Flüssigkeit
an dem Ausgang des Durchlauferhitzers, der im Wesentlichen der Ausgang
der Leitung ist, detektiert wird, eine Verzögerung, verursacht durch die
Tatsache, dass die Flüssigkeit
zunächst
durch eine gewisse Länge
der Leitung gegangen ist, die nicht unmittelbar mit den Heizelementen
zusammenarbeitet, bevor diese Flüssigkeit
die Stelle erreicht, wo die Detektion stattfindet. Nachstehend wird
dieses Phänomen
als das Vorhandensein von Totvolumen in dem Durch lauferhitzer bezeichnet
und derjenige Teil der Leitung, der nicht unmittelbar mit den Heizelementen
zusammenarbeitet, wird als unwirksamen Teil des Durchlauferhitzers
bezeichnet.
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In
Bezug auf das Totvolumen und die dazu gehörende Verzögerungszeit, sei bemerkt, dass
je größer das
Totvolumen, umso schwieriger ist es unter allen Umständen eine
gewünschte
Durchschnittsausgangstemperatur zu verwirklichen. Dies ist besonders
wahrnehmbar, wenn das Totvolumen im Vergleich zu einem Gesamtvolumen
des Durchlauferhitzers wesentlich ist, was der Fall ist in Durchlauferhitzern,
die beispielsweise zur Verwendung in Espressogeräten geeignet sind. Im Allgemeinen
gilt, je länger
die Verzögerungszeit,
umso langsamer die Reaktion der Rückkopplungsregelschleife ist
und umso schneller eine Unstabilität auftritt. Deswegen führt eine
längere
Verzögerungszeit
zu einer Begrenzung der Anwendbarkeit des Durchlauferhitzers. Eine
Anwendung beispielsweise in einem Espressogerät ist praktisch unmöglich, da
eine derartige Anwendung eine schnell reagierende Rückkopplungsschleife
erfordert.
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In
vielen Anwendungsbereichen ist es wichtig, dass man die möglichst
niedrigen Herstellungskosten hat. Deswegen ist es in vielen Fällen nicht eine
ausführbare
Option, den Entwurf des Durchlauferhitzers zu ändern um die oben genannten
Probleme zu lösen.
Stattdessen ist eine andere Lösung
auf Basis der Voraussetzung, dass herkömmliche Durchlauferhitzer angewandt
werden, erforderlich. Die vorliegende Neuerung schafft eine derartige
Lösung,
indem die Anwendung eines Einsatzteils vorgeschlagen wird, das teilweise
in die Flüssigkeit
transportierende Leitung des Durchlauferhitzers eingefügt wird, und
zwar an einer Ausgangsseite des Durchlauferhitzers, wobei ein Teil
des Einsatzteils, der sich innerhalb der Flüssigkeit transportierenden
Leitung des Durchlauferhitzers befindet, wenigstens einen wesentlichen
Teil des Totvolumens besetzt hält.
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Wenn
das Einsatzteil nach der vorliegenden Neuerung angewandt wird, wird
erreicht, dass das Totvolumen wesentlich reduziert wird. Dies ist
der Tatsache zuzuschreiben, dass der Teil des Einsatzteils, der
sich innerhalb der Flüssigkeit
transportierenden Leitung des Durchlauferhitzers befindet, das Totvolumen
auffüllt.
In vielen praktischen Fällen
ist dieser Teil des Einsatzteils länger als notwendig ist um den
Einsatzteil in der Flüssigkeit
transportierenden Leitung am Platz zu halten, dies gesehen in der Strömungsrichtung
der Flüssigkeit
in dem Durchlauferhitzer.
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Wegen
der Reduktion des Totvolumens, was durch Anwendung des genannten
Einsatzteils erreicht wird, wird die Verzögerungszeit beim detektieren
der Ausgangstemperatur der Flüssigkeit
wesentlich reduziert, wodurch als vorteilhaftes Ergebnis die Regelung
der Ausgangstemperatur wirksamer und genauer durchgeführt werden
kann. Nach der vorliegen den Neuerung braucht der Entwurf des Durchlauferhitzers
nicht geändert
zu werden und auch brauchen die im Temperaturregelungsprozess verwendeten
Bauelemente nicht hoch gestuft zu werden um ein derartiges vorteilhaftes
Ergebnis zu erreichen, das einzige was erforderlich ist, ist die
Anwendung eines einfachen zusätzlichen
Bauteils, und zwar des Einsatzteils.
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Zur
optimalen Reduktion des Totvolumens des unwirksamen Teils des Durchlauferhitzers
und zum Erhalten einer sicheren Anordnung des Einsatzteils in der
Leitung wird bevorzugt, wenn es zwischen der Innenfläche der
Flüssigkeit
transportierenden Leitung des Durchlauferhitzers und der Außenfläche des
Teils des Einsatzteils, der sich innerhalb der Flüssigkeit
transportierenden Leitung befindet, nur wenig freien Raum gibt.
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In
einem praktischen Fall umfasst das Einsatzteil ein Röhrensystem
zum Transportieren von Flüssigkeit
von der Flüssigkeit
transportierenden Leitung des Durchlauferhitzers zu einem Ausgang
des Einsatzteils. In dem Fall dient (dienen) die Röhre(n) des
Flüssigkeit
transportierenden Röhrensystems des
Einsatzteils zum Transportieren der Flüssigkeit durch den unwirksamen
Teil des Durchlauferhitzers. Vorzugsweise ist der Durchmesser der
Röhre(n)
eines derartigen Flüssigkeit
transportierenden Röhrensystems
wesentlich kleiner als der Durchmesser der Flüssigkeit transportierenden
Leitung des Durchlauferhitzers an dem Ausgang des Durchlauferhitzers,
so dass das Volumen der Röhre(n)
kleiner ist als das Volumen des unwirksamen Teils des Durchlauferhitzers,
und der das Totvolumen reduzierende Effekt der Anwendung des Einsatzteils
optimal sein kann.
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Das
Einsatzteil nach der vorliegenden Neuerung kann eine Röhre enthalten,
die sich von einer Außenfläche des
Einsatzteils bis an das Flüssigkeit transportierende
Röhrensystem
erstreckt, in einem Teil des Einsatzteils, der sich außerhalb
der Flüssigkeit
transportierenden Leitung des Durchlauferhitzers befindet, wobei
die Mittel zum Detektieren der Temperatur der Flüssigkeit am Ausgang des Durchlauferhitzers
mit dieser Röhre
zusammenarbeiten. Vorzugsweise befindet sich diese Röhre möglichst
nahe an dem Ende der Flüssigkeit
transportierenden Leitung des Durchlauferhitzers, so dass die Detektion der
Ausgangstemperatur an einer Stelle stattfinden kann, die möglichst
nahe bei dem Ende der Flüssigkeit
transportierenden Leitung liegt, und die Länge, über die das Totvolumen sich
erstreckt, auch wenn es sich um ein relativ geringes Totvolumen
handelt, minimal gehalten wird.
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In
Bezug auf das Flüssigkeit
transportierende Röhrensystem,
das einen Teil des Einsatzteils bilden kann, sei bemerkt, dass dieses
Röhrensystem wenigstens
zwei Röhren
umfassen kann, die miteinander einen Winkel einschließen. In
einem vorteilhaften Entwurf umfasst das Röhrensystem wenigstens eine
Röhre zum
Zuführen
von Flüssigkeit
zu dem Röhrensystem,
wobei diese wenigstens eine Eingangsröhre im Wesentlichen senkrecht
auf der Strömungsrichtung
von Flüssigkeit
in dem Durchlauferhitzer steht, und sich von der einen Seite zu
der anderen erstreckt; und eine Röhre zum Abführen von Flüssigkeit aus dem Röhrensystem,
wobei die Ausgangsröhre
sich im Wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung der Flüssigkeit
in dem Durchlauferhitzer erstreckt, und wobei die wenigstens eine
Eingangsröhre
und Ausgangsröhre
miteinander verbunden sind.
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Ein
Vorteil der Anwendung eines Entwurfs des Flüssigkeit transportierenden
Röhrensystems des
Einsatzteils, wobei die wenigstens eine Eingangsröhre mit
der Ausgangsröhre
einen Winkel einschließt,
und wobei die Eingangsröhre
sich von der einen Seite des Einsatzteils zu einer anderen Seite desselben
erstreckt, ist, dass eine Situation, worin Flüssigkeit an dem Ausgang des
Einsatzteils zurückbleibt,
vermieden wird. Die Eingangsröhre
funktioniert wie eine Art von Abkürzung und Flüssigkeit
kann den Ausgang des Einsatzteils nur unter Anwendung einer Saug-
und/oder Presskraft erreichen. Weiterhin ist es möglich, mehrere
Eingangsdurchgänge
zu schaffen, wenn das Konzept eines Winkels zwischen der (den) Eingangsröhre(n) und
der Ausgangsröhre angewandt
wird, so dass an der Verbindungsstelle der Eingangsröhre(n) mit
der Ausgangsröhre
ein Mischen der Flüssigkeit
verwirklicht wird, was zu einer noch genaueren Temperaturdetektion
führt.
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Eine
praktische Ausführungsform,
insbesondere eine Ausführungsform,
worin das Einsatzteil ein Flüssigkeit
transportierenden Röhrensystem
nach der vorliegenden Neuerung umfasst, kann weiterhin Mittel zum
Abdichten eines Raums zwischen einer Außenfläche eines Teils des Einsatzteils,
der sich innerhalb der Flüssigkeit
transportierenden Leitung des Durchlauferhitzers befindet, und einer
Innenfläche
der Flüssigkeit
transportierenden Leitung aufweisen. Durch Verwendung geeigneter
Abdichtungsmittel wird ein Weglecken von Flüssigkeit aus der Flüssigkeit
transportierenden Leitung durch einen (engen) Raum zwischen der
Außenfläche des
Einsatzteils und der Innenfläche
der Leitung vermieden. Selbstverständlich liegen die Abdichtungsmittel,
die einen O-Ring oder dergleichen enthalten können, hinter dem Eingang (den
Eingängen)
des Flüssigkeit transportierenden
Röhrensystems
des Einsatzteils, dies in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit
in dem Durchlauferhitzer gesehen.
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Viele
der oben beschriebenen Aspekte der vorliegenden Neuerung ergeben
sich aus dem Einsatzteil, wenn dieses separat betrachtet wird. In
dem Fall werden diese Aspekte wie folgt in Worte gefasst.
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Das
Einsatzteil ist allgemein beschrieben als Einsatzteil, das zur Verwendung
in dem Gerät
zum Erhitzen einer Flüssigkeit,
wie oben beschrieben, verwendet wird, wobei dieses Einsatzteil Folgendes umfasst:
- – einen
Endteil, der dazu geeignet ist, in eine Leitung zum Transportieren
von Flüssigkeit
eingefügt zu
werden, insbesondere in eine Flüssigkeit
transportierenden Leitung, die einen Teil eines Durchlauferhitzers
bildet, der weiterhin Mittel aufweist zum Erhitzen von Flüssigkeit,
während
diese durch die Leitung strömt;
und
- – ein
Röhrensystem
zum Transportieren von Flüssigkeit
durch das Einsatzteil, wobei der Durchmesser der Röhre(n) des
Flüssigkeit
transportierenden Röhrensystems
wesentlich geringer ist als der Außendurchmesser des Endteils.
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In
dem Einsatzteil nach der vorliegenden Neuerung ist es vorteilhaft,
wenn das Flüssigkeit transportierende
Röhrensystem
wenigstens zwei Röhren
aufweist, die miteinander einen Winkel einschließen. Vorzugsweise umfasst in
diesem Fall das Flüssigkeit
transportierende Röhrensystem
wenigstens eine Röhre
zum Einführen
von Flüssigkeit
in das Röhrensystem,
wobei diese wenigstens eine Eingangsröhre im Wesentlichen senkrecht
auf einer axialen Richtung des Einsatzteils, d. h. der Längsrichtung
des Einsatzteils steht, und sich von der einen Seite des Einsatzteils
zu der anderen Seite erstreckt; und eine Leitung zum Abführen von
Flüssigkeit
aus dem Röhrensystem,
wobei diese Ausgangsröhre sich
im Wesentlichen parallel zu der axialen Richtung des Einsatzteils
erstreckt, und wobei die wenigstens eine Eingangsröhre und
die Ausgangsröhre
miteinander verbunden sind.
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Damit
Detektion der Temperatur der Flüssigkeit
an der Innenseite des Einsatzteils ermöglicht wird, ist es vorteilhaft,
wenn das Einsatzteil weiterhin eine Röhre aufweist, die sich von
der Außenfläche des
Einsatzteils zu dem Flüssigkeit
transportierenden Röhrensystem
erstreckt, und zwar in einem anderen Teil des Einsatzteils als dem
Endteil, der dazu geeignet ist, in eine Leitung zum Transportieren
von Flüssigkeit
eingefügt
zu werden.
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Die
Abdichtungsmittel, die vorzugsweise dazu verwendet werden, ein Weglecken
von Flüssigkeit
aus der Flüssigkeit
transportierenden Leitung des Durchlauferhitzers u vermeiden, können als
Element(e) des Einsatzteils vorgesehen werden. In einem derartigen
Fall umfasst das Einsatzteil weiterhin Mittel, wie ein O-Ring, die
zum Abdichten eines Raums zwischen zwei Flächen verwendet werden, wobei
diese Abdichtungsmittel sich an dem Endteil befinden, der zum Einfügen in eine
Leitung zum Transportieren von Flüssigkeit geeignet ist.
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Nebst
einem Gerät
zum Erhitzen einer Flüssigkeit,
wie oben beschrieben, schafft die vorliegende Neuerung auch ein
Verfahren zum Steigern der Genauigkeit an einem Ausgang eines Durchlauferhitzers
mit einer Leitung zum Transportieren von Flüssigkeit und mit Mitteln zum
Erhitzen der Flüssigkeit, während diese
durch die Leitung strömt,
wobei wenigstens ein wesentlicher Teil des Raumes, den es in einem
Teil der Flüssigkeit
transportierenden Leitung des Durchlauferhitzers gibt, der nicht
unmittelbar mit den Heizmitteln des Durchlauferhitzers zusammenarbeitet,
durch ein Einsatzteil gefüllt
wird und dass wenigstens ein Teil des Einsatzteils in die Flüssigkeit transportierende
Leitung in den Durchlauferhitzer eingefügt wird, und zwar an einer
Ausgangsseite des Durchlauferhitzers.
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Wenn
das Verfahren nach der vorliegenden Neuerung durchgeführt wird,
ist zwischen der Innenfläche
der Flüssigkeit
transportierenden Leitung des Durchlauferhitzers und einer Außenfläche des
Teils des Einsatzteils, der in die Flüssigkeit transportierende Leitung
eingefügt
ist, vorzugsweise nur ein geringer Spielraum erlaubt.
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Das
Einsatzteil, das angewandt wird, wenn das Verfahren nach der vorliegenden
Neuerung durchgeführt
wird, kann wie oben definiert eingefügt werden, oder es kann jedes
andere beliebige geeignete Einsatzteil eingefügt werden, unter der Bedingung,
dass eine Reduktion des Totvolumens durch Inanspruchnahme dieses
Volumens erreicht werden kann, und dass der Flüssigkeitsstrom nicht gesperrt wird.
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Die
oben beschriebenen und andere Aspekte der vorliegenden Neuerung
dürften
aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des Einsatzteils
nach der vorliegenden Neuerung hervorgehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
vorliegende Neuerung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert, wobei
gleiche oder ähnliche
Teile durch dieselben Bezugszeichen angegeben sind. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Durchlauferhitzers,
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2 eine
schematische Darstellung eines Teils eines Durchlauferhitzers und
eines Einsatzteils nach der vorliegenden Neuerung,
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3 und 4 je
einen Längsschnitt
durch ein Ende einer Flüssigkeit
transportierenden Leitung des Durchlauferhitzers und des Einsatzteils.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
schematisch einen bekannten Durchlauferhitzer 1. Der Durchlauferhitzer 1 umfasst im
Allgemeinen eine Leitung 2 zum Transportieren von Flüssigkeit
und Heizelemente 3, die derart angeordnet sind. Dass sie
die Flüssigkeit
transportierende Leitung 2 eng anliegend umschließen. In
den meisten Fällen
hat ein Querschnittsgebiet der Flüssigkeit transportierenden
Leitung eine kreisrunde Form, was die Tatsache nicht ändert, dass
auch andere Formen möglich
sind.
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Aus 1 ist
deutlich ersichtlich, dass nicht die ganze Länge der Flüssigkeit transportierenden Leitung 2 mit
Heizelementen 3 bedeckt ist. An der Eingangsseite sowie
an der Ausgangsseite des Durchlauferhitzers 1 ist eine
Länge 4 der
Flüssigkeit transportierenden
Leitung 2 nicht unmittelbar mit den Heizelementen 3 bedeckt.
Diese Längen 4 werden als
unwirksame Teile 4 des Durchlauferhitzers 1 bezeichnet.
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Im
Betrieb des Durchlauferhitzers 1 wird eine Flüssigkeit,
wie Wasser, durch die Flüssigkeit
transportierende Leitung 2 zum Strömen gebracht, während die
Heizelemente 3 zum Liefern von Wärme an die Flüssigkeit
betrieben werden, damit ein Anstieg der Temperatur der Flüssigkeit
erzielt wird. Drei wichtige Faktoren zum Erzielen einer gewünschten
Temperatur der Flüssigkeit
an einem Ausgang 5 des Durchlauferhitzers 1 sind
die Anfangstemperatur der Flüssigkeit,
die Durchflussrate, und die Wärmelieferung.
Um zu prüfen,
ob die wirkliche Ausgangstemperatur der Flüssigkeit innerhalb eines gewünschten Gebietes
liegt und um zu ermitteln, ob Parameter des Durchlauferhitzungsprozesses,
wie die Stromversorgung zu den Heizelementen 3 des Durchlauferhitzers 1 geregelt
werden müssen,
ist es üblich,
dazu über eine
Rückkopplungsschleife
zu verfügen,
wobei die Ausgangstemperatur detektiert und als Basis für etwaige
Regelungen benutzt wird. Wegen des Vorhandenseins aber eines unwirksamen
Teils 4 am Ausgang der Flüssigkeit transportierenden
Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1 gibt es in
der Rückkopplungsschleife
eine Verzögerung,
was die Genauigkeit des Temperaturregelprozesses beeinträchtigt.
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Die
Verzögerung
in der Rückkopplungsschleife
steht im unmittelbaren Zusammenhang mit dem Volumen des unwirksamen
Teils 4 am Ausgang des Durchlauferhitzers 1, was
als Totvolumen bezeichnet wird. Wenn beispielsweise der unwirksame Teil 4 eine
Länge von
2 cm hat, wenn der Innendurchmesser der Flüssigkeit transportierenden
Leitung 1 cm beträgt,
wenn die Durchflussrate 5 ml/s ist und wenn die Ausgangstemperatur
an dem Ausgang 5 des Durchlauferhitzers 1 detektiert
wird, stellt es sich heraus, dass die Verzögerungszeit 0,314 s beträgt. Dieser
Wert ist gefunden durch Bestimmung des Totvolumens und durch Teilung
des Totvolumens durch die Durchflussrate. Das Totvolumen beträgt π·r2·1
= π·0,52·2
= 1,57 ml, wobei r für
den Innenradius der Flüssigkeit
transportierenden Leitung 2 steht und wobei 1 für die Länge des
unwirksamen Teils 4 des Durchlauferhitzers 1 steht.
Folglich ist die Verzögerungszeit
gleich 1,57/5 = 0,314 s. Für
Applikationen zum Zubereiten von Espresso beispielsweise ist ein Totvolumen
von 1,57 ml im Vergleich zu einem Gesamtvolumen beträchtlich.
Deswegen hat in solchen Fällen
das Totvolumen einen wesentlichen Einfluss auf eine Endtemperatur
des Getränks.
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Zum
Minimieren der Verzögerung
in der Rückkopplungsregelschleife
schlägt
die vorliegende Neuerung Maßnahmen
vor, das Totvolumen möglichst
klein zu machen. Diese Maßnahmen
erfordern die Anwendung eines Einsatzteils 6, das teilweise
in die Flüssigkeit
transportierende Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1 eingefügt wird,
wie in 2 dargestellt, wobei das Einsatzteil 6 durch
gestrichelte Linien angegeben ist. Weiterhin zeigt 2 eine
geeignete Stelle eines Temperatursensors 7, und zwar in einem
Teil des Einsatzteils 6, unmittelbar außerhalb des Durchlauferhitzers 1.
Das Einsatzteil 6 ist vorzugsweise derart entworfen, dass
möglicht
viel des Totvolumens entfernt wird, während gleichzeitig ein erforderlicher
Flüssigkeitsstrom
ermöglicht
wird. Der Entwurf des Einsatzteils 6 wird auf Basis der 3 und 4 weiter
erläutert,
wobei Längsabschnitte des
Einsatzteils 6 dargestellt sind, ebenso wie ein Teil der
Flüssigkeit
transportierenden Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1,
in den das Einsatzteil 6 teilweise eingefügt ist.
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Das
Beispiel des Einsatzteils 6, wie in den 3 und 4 dargestellt,
umfasst drei Teile. Ein erster Teil 8 ist ein Endteil,
der dazu geeignet ist, innerhalb des unwirksamen Teils 4 des
Durchlauferhitzers 1 vorgesehen zu werden. Folglich ist
der Außendurchmesser
dieses Endteils 8 des Einsatzteils 6 kleiner als
der Innendurchmesser der Flüssigkeit transportierenden
Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1. Ein zweiter
Teil 9 ist ein anderer Endteil, der eine Verbindung mit
einem Schlauch oder dergleichen mit dem Einsatzteil 6 ermöglicht,
und hat einen Ausgang 10 für die Flüssigkeit an dem freien Ende.
Ein dritter Teil 11 ist ein Zwischenteil, der derart angeordnet werden
soll, dass dieser Teil auf ein Ende der Flüssigkeit transportierenden
Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1 stößt. Folglich
ist der Außendurchmesser dieses
Zwischenteils 11 des Einsatzteils 6 größer als der
Innendurchmesser der Flüssigkeit
transportierenden Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1.
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Innerhalb
des Einsatzteils 6 ist ein Röhrensystem 12 zum
Transportieren von Flüssigkeit
durch das Einsatzteil 6 hindurch vorgesehen. An der Eingangsseite,
d. h. an der Seite, die dem Durchlauferhitzer 1 am nächsten liegt,
umfasst das Röhrensystem 12 zwei
Röhren 13a, 13b,
die sich in einer radialen Richtung des Einsatzteils 6 erstrecken,
d. h. in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Flüssigkeit
in dem Durchlauferhitzer 1. Diese Röhren 13a, 13b dienen
zum Einführen
von Flüssigkeit
in das Einsatzteil 6 und zum Transportieren dieser Flüssigkeit
zu einer zentralen Stelle innerhalb des Einsatzteils 6,
wo die Röhren 13a, 13b sich
kreuzen. Von dieser Stelle bis an den Ausgang 10 des Einsatzteils 6 erstreckt
sich eine Ausgangsröhre 14 innerhalb
des Einsatzteils 6. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass
die Strömungsrichtung
der Flüssigkeit in
dem Durchlauferhitzer 1 durch Pfeile in den Figuren angegeben
ist.
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Es
dürfte
einleuchten, dass andere Entwürfe als
der oben beschriebene Entwurf des Flüssigkeit transportierenden
Röhrensystems 12 des
Einsatzteils 6 im Rahmen der vorliegenden Neuerung möglich sind.
So könnte
es beispielsweise eine einzige zentrale Röhre geben, die sich durch das
Einsatzteil 6 hindurch erstreckt. Die Konfiguration mit
den radial orientierten Einführungsröhren 13a, 13b wird
aber bevorzugt, da es möglich
ist, eine Situation zu vermeiden, in der Flüssigkeit nicht erneuert wird
und an der Ausgangsseite des Einsatzteils 6 zurückbleibt, wenn
diese Konfiguration verwirklicht wird. Dies ist wichtig wegen der
Tatsache, dass eine zurückbleibende
Flüssigkeitsmenge
eine Quelle von Bakterienentwicklung sein kann. Weiterhin wird dadurch, dass
Flüssigkeit
von verschiedenen Seiten des Einsatzteils 6 eingeführt wird,
ein Gemisch der Flüssigkeit
erhalten, was zu einer geschmeidigen Temperaturdetektion führt.
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Nebst
den Röhren 13a, 13bg für den Flüssigkeitstransport
hat das Einsatzteil 6 eine Röhre 15 zum Unterbringen
eines Bauelementes oder mehrerer Bauelemente oder zum Unterbringen
von Teilen von Bauelementen (in den 3 und 4 nicht dargestellt),
die in einem Prozess zum Detektieren der Ausgangstemperatur der
Flüssigkeit
benutzt werden. Nachstehend wird diese Röhre 15 als Detektionsröhre 15 bezeichnet.
Die Detektionsröhre 15 ist
in dem Zwischenteil 11 des Einsatzteils 6 vorgesehen und
erstreckt sich von der Außenfläche des
Einsatzteils 6 zu der Ausgangsröhre 14, damit ein
freier Zugang des Detektionselementes bzw. der Detektionselemente
auf die durch die Ausgangsröhre 14 strömende Flüssigkeit
ermöglicht
wird. In dem dargestellten Beispiel hat die Detektionsröhre 15 eine
radiale Orientierung in dem Einsatzteil 6, ebenso wie die
Eingangsröhren 13a, 13b.
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Zur
Vermeidung eines Wegleckens von Flüssigkeit aus der Flüssigkeit
transportierenden Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1 sind
zwischen einer Innenfläche
der Leitung 2 und der Außenfläche des Einsatzteils 6 an
einer Stelle hinter der Stelle, wo die Eingangsröhren 13a, 13b des
Einsatzteils 6 sich befinden, Abdichtungsmittel vorgesehen.
Im Rahmen der vorliegenden Neuerung lässt sich jeder geeignete Typ
von Abdichtungsmitteln verwenden. In dem dargestellten Beispiel
umfassen die Abdichtungsmittel einen O-Ring, der in einer Rille
in der Außenfläche des
Einsatzteils 6 vorgesehen ist, untergebracht ist.
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Die 3 und 4 zeigen,
dass die Abmessungen des Endteils 8 des Einsatzteils 6,
der dazu geeignet ist, innerhalb des unwirksamen Teils 4 des
Durchlauferhitzers 1 angeordnet zu werden, derart gewählt sind,
dass es zwischen der Außenfläche dieses
Teils 8 des Einsatzteils 6 und der Innenfläche der
Flüssigkeit
transportierenden Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1,
wenn das Einsatzteil 6 sich in der richtigen Lage befindet,
nur einen minimalen Raum gibt. Alles in allem, wenn das Einsatzteil 6 an der
Ausgangsseite des Durchlauferhitzers 1 an seinen Platz
gebracht wird, wird der Hauptteil des Volumens des unwirksamen Teils 4 des
Durchlauferhitzers 1 gefüllt, wobei das Volumen, das
für eine
Verzögerung
in der Detektion der Ausgangstemperatur der Flüssigkeit sorgt, nicht mehr
ist als das Volumen, das die Summe des Raumes zwischen der Außenfläche des
eingefügten
Teils 8 des Einsatzteils 6 und der Innenfläche der
Flüssigkeit
transportierenden Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1 ist,
das Volumen der Eingangsröhren 13a, 13b des
Einsatzteils 6 und das Volumen der Ausgangsröhre 14 zwischen
der Verbindung mit den Eingangsröhren 13a, 13b und
der Lage der Detektionsröhre 15.
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Am
günstigsten
ist es, wenn die Durchmesser der Röhren 13a, 13b des
Flüssigkeit
transportierenden Röhrensystems 12 des
Einsatzteils 6 wesentlich geringer sind als der Durchmesser
der Flüssigkeit
transportierenden Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1 an
der Ausgangsseite des Durchlauferhitzers 1, so dass das
Totvolumen wirklich möglichst
gering sein kann. Wegen der Reduktion des Totvolumens des unwirksamen
Teils 4 des Durchlauferhitzers 1 bietet die vorliegende
Neuerung eine bessere Möglichkeit
die Ausgangstemperatur zu regeln, was zu einer besseren Leistung
der Geräte
führt,
in denen die vorliegende Neuerung angewandt wird. Beispiele derartiger
an dieser Stelle nennenswerter Geräte sind Getränkezubereitungsgeräte, insbesondere
Kaffeeautomaten und Espressogeräte
unterschiedlichen Typs, einschließlich vom Tröpfelfiltertyp
und vom Kaffeepadtyp, sowie Babymilchgeräte.
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Im
Herstellungsprozess eines Geräts,
bei dem die vorliegende Neuerung angewandt wird, wird ein herkömmlicher
Durchlauferhitzer 1 vorgesehen, wobei das Totvolumen an
der Ausgangsseite des Durchlauferhitzers 1 durch Anordnung
des Einsatzteils 6 nach der vorliegenden Neuerung und durch Einführung des
Endteils 8 des Einsatzteils 6 in die Flüssigkeit
transportierende Leitung 2 des Durchlauferhitzers reduziert
wird.
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Es
dürfte
dem Fachmann einleuchten, dass der Rahmen der vorliegenden Neuerung
sich nicht auf die oben stehend beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern
dass im Rahmen der vorliegenden Neuerung, wie in den beiliegenden
Schutzansprüchen
definiert, verschiedene Änderungen
und Modifikationen möglich
sind. Während
die vorliegende Neuerung in den Figuren und in der Beschreibung dargestellt
und detailliert beschrieben worden sind, sollen eine derartige Darstellung
und Beschreibung nur als Illustration oder Beispiel und nicht beschränkend betrachtet
werden. Die vorliegende Neuerung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen
Ausführungsformen.
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Abwandlungen
der beschriebenen Ausführungsformen
dürften
dem Fachmann einleuchten und von demselben aus Studierung der Figuren,
der Beschreibung und der beiliegenden Schutzansprüche beim
Praktizieren der beanspruchten Neuerung effektuiert werden. In den
Schutzansprüchen
schließt das
Wort ”umfassen” andere
Verfahrensschritte oder Elemente nicht aus und der unbestimmte Artikel ”ein” schließt eine
Anzahl nicht aus. Die bloße
Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen
in untereinander verschiedenen Unteransprüchen genannt worden sind, bedeutet
nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht mit Vorteil angewandt
werden kann. Bezugszeichen in den Schutzansprüchen sollen nicht als den Rahmen
der vorliegenden Neuerung begrenzend betrachtet werden.
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Die
vorliegende Neuerung lässt
sich wie folgt zusammenfassen. In dem Durchlauferhitzer 1 eines üblichen
Entwurfs lassen sich ein wirksamer Teil und zwei unwirksame Teile 4 an
den Enden des Durchlauferhitzers 1 unterscheiden, wobei
die unwirksamen Teile 4 Teile sind, wo eine Flüssigkeit
transportierende Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1 nicht
unmittelbar mit den Heizmitteln 3 des Durchlauferhitzers 1 zusammenarbeitet.
Wenn eine Rückkopplungsschleifenregelung
zur Regelung der Temperatur einer Flüssigkeit an einem Ausgang 5 des
Durchlauferhitzers 1 angewandt wird, bildet ein Volumen
des unwirksamen teils 4 am Ausgang 5 ein Totvolumen, was
eine Verzögerung
in dem Rückkopplungsprozess
verursacht, was zu Unstabilität
und Ungenauigkeit der Temperaturregelung führt. Um dies zu Vermeiden soll
die Verzögerung
minimiert werden. Deswegen ist es erwünscht, die Ausgangstemperatur möglichst
schnell hinter dem wirksamen Teil des Durchlauferhitzers 1,
dies in der Strömungsrichtung der
Flüssigkeit
in dem Durchlauferhitzer 1 gesehen, zu detektieren. Dies
wird durch Anordnung eines Einsatzteils 6 zum Reduzieren
des Totvolumens durch Beanspruchung des Hauptteils dieses Volumens
verwirklicht. In einem praktischen Fall umfasst das Einsatzteil 6 ein
Röhrensystem 12 zum
Transportieren von Flüssigkeit
von der Flüssigkeittransportierenden Leitung 2 des
Durchlauferhitzers 1 zu einem Ausgang 10 des Einsatzteils 6.
Vorzugsweise ist in einem derartigen Fall der Durchmesser der Röhre(n) 13a, 13b, 14 des
Flüssigkeit
transportierenden Röhrensystems 12 wesentlich
geringer als der Durchmesser der Flüssigkeit transportierenden
Leitung 2 des Durchlauferhitzers 1 am Ausgang 5 des
Durchlauferhitzers 1, so dass das Volumen des Flüssigkeit
transportierenden Röhrensystems 12 relativ
gering ist und das Vorhandensein des Röhrensystems 12 in
dem Einsatzteil 6 den das Totvolumen reduzierenden Effekt
der Anwendung des Einsatzteils 6 nicht beeinträchtigt.