CN102395726A - 蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

一种蒸汽发生器，包括用于加热待蒸发的水的电加热元件，所述电加热元件由电阻器构成，所述电阻器插在一个支撑元件的成型底部上，并固定在容器的其中一个垂直壁的孔内，以用于加热水。

Description

蒸汽发生器

技术领域

本发明涉及一种蒸汽发生器，所述蒸汽发生器具有用于将水加热为蒸汽的电加热元件。

 

背景技术

蒸汽发生器包括电阻器，该电阻器设置在水容器的下面，可以使得在存在少量水的工作循环中也能够将水加热。因此，容器的下面配备有集水区，这样，电阻器在任何情况下，甚至在仅存在少量水的时候，都能完全浸入水中。如果电阻器在没有被水覆盖时也可能会加热，设置集水区就可以避免过度加热。

具有这种类型电阻器的蒸汽发生器存在一些缺点。在使用中，水垢容易沉淀在加热元件周围，这就降低了热交换同时增加了被腐蚀的风险。此外，需要把电阻器固定在一个金属支架上以确保它的机械稳定性，这具有产生腐蚀触发点(corrosion trigger points)的风险。还需要在容器内为这种类型的电阻器准备一个特定空间，以充分确保在工作循环中电阻器总是被水覆盖以防止过度加热。还需要把这些电阻器很好地插入容器内，并用足够的拉紧转矩把它固定在容器内以确保不会有水从容器中泄漏。

现有技术中的蒸汽发生器不可忽视的缺点是：引入到发生器容器内以及待被电阻器加热的水的体积很大，因此开始产生蒸汽的时间相当长。将更多的电阻器应用于蒸汽发生器的技术方案将导致生产成本增加，并且至少会带来不便。

因此，本领域中需要提供一种能够克服上述缺点的新型蒸汽发生器。

WO2007/026990 和WO2006/126778公开了蒸汽发生器，它的特征在权利要求1的前序部分公开。 

发明内容

本发明的主要目的是提供一种蒸汽发生器，在待加热的水的体积以及使用的电功率相同的情况下，该蒸汽发生器可以缩短开始产生蒸汽时间。 

本发明的另一个目的是提供一种蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的构造可使得以便使从发生器排出的蒸汽流所产生的水滴的阻力最小。

特别地，本发明的又一个目的涉及紧凑型电加热元件的使用，所述电加热元件不需要大的空间或外壳，并将其置于蒸汽发生器在工作期间保持与水接触的这样一个位置。

因此，本发明意欲通过提供一种根据权利要求1所述的蒸汽发生器来实现上述目的。本发明蒸汽发生器的容器通过所述间隔壁有利地被分为两个腔，即蒸发腔和主腔，在开始形成蒸汽前，通过所述间隔壁可以显著地减少待加热的水的体积，因此，使开始产生蒸汽的时间最短。

所述容器下部的连通使得水垢（来自加热表面并落在所述容器底部）聚集在两腔的整个底部，而且在两腔间保持相同的水位。

此外，在所述容器上部的两腔间的连通可以平衡两腔间的压力，而且使得产生的蒸汽从蒸发腔流向主腔，因此，使从发生器流出的蒸汽流所产生的水滴的阻力减至最小。

此外，与现有技术相比本发明还有一些优点：由于加热元件更紧凑以及几乎为平面形或至少具有都有非常平的本体，因此能够平坦地固定在与水平面或容器底部垂直的墙角，并在家用电器的底部容纳水。

由于与水接触时加热元件表面的热膨胀以及水垢自身的重力，水垢不易于附着在加热元件上，而是趋于自发地被去除。而且，所选择的加热元件的位置使得所述残留物被拖向所述容器的下部，具有使电阻器过热或腐蚀的风险最小化的优点。

另一个优点是减少了用于把加热元件固定于所述容器的金属支架的使用，结果节省了生产成本并降低了腐蚀的危险。由于例如通过螺丝或快速拧紧器件把加热元件适当地附在容器的壁上，就不再需要使用拉紧转矩将加热元件固定在所述壁上，该操作总是有潜在的危险，特别是当固定加热元件的壁是由塑料制成时。

由于加热元件的设置，NTC（负温度系数）温度传感器可以直接安装在加热元件的外壳上来监测水温。

从属权利要求描述了本发明的优选实施方案。

附图说明

本发明其他的特点和优点通过对蒸汽发生器的优选地但不排他的实施例的详细描述将会更显而易见，在附图的帮助下以非限定性的实例公开，在附图中：

图1显示了本发明蒸汽发生器的第一种实施方案的侧视图；

图2显示了图1中蒸汽发生器的截面图；

图3显示了本发明蒸汽发生器的另一实施方案的轴测投影示意图；

图4显示了本发明蒸汽发生器部件的截面示意图；

图5显示了图4中本发明的变化方案中的细节B放大横截面图。

 

具体实施方式

特别地，参照附图1和2描述本发明蒸汽发生器的第一个实施方案。

用附图标记1表示整个蒸汽发生器，所述蒸汽发生器包括容器4（基本上是长方体或立方体的平行六面体形状），所述容器4用于容纳待被加热和蒸发的水，所述容器包括进水管3和出气管5。

蒸汽发生器1具有电加热元件2，所述电加热元件2被有利地固定，以便与容器4的垂直壁15上所产生的开口6垂直。在这种情况下，工作循环期间形成的所有水垢沉淀在容器4的下部，从而使得所述蒸汽发生器1更容易被清洗。加热元件2的外部形状为圆形，但也可以做成其他形状。图1和2中的加热元件2是焊接有铝电阻器的基本为平面的钢板。

有利地是容器4具有间隔壁10以便形成一个第一腔或蒸发腔13以及一个第二腔或主腔14，所述第一腔或蒸发腔13包括固定有电加热元件2的垂直壁15，所述第二腔或主腔14在至少接近于容器4的底部16处与所述第一腔13连通。容器4下部的连通使得水垢（来自加热表面并落在底部16处）聚集在两腔的整个底部16处。通过管道3流入的水促进了水垢从蒸发腔向主腔的分散，特别是当管道3设置在蒸发腔13的下部时更是如此。此外，根据连通器原理，所述容器下部的连通使两腔之间保持相同的水位。

优选地，间隔壁10与容器4的上壁17是连为一体的。所述间隔壁可以与容器4一体成型，或作为单独的元件整体固定于上壁17和/或侧壁18上。

在容器4内提供所述间隔壁10能够有利地在开始产生蒸汽前减少被加热的水的体积，从而使蒸汽开始产生的时间最短。

优选地但非必须地，所述第二腔14的体积大于或等于所述容器4 的所述第一腔13的体积。如图2所示的情况，第一腔13的体积大约为所述容器4总体积的三分之一，相应地，第二腔14的体积大约为所述总体积的三分之二。这使得所述腔13内开始形成蒸汽前待加热的水体积显著地减少。

所述第一腔13和第二腔14还可以在接近间隔壁10的侧边连通。事实上，引入口12可以设置在所述容器4的壁10和侧壁18之间，所述引入口基本上延伸至几乎相应于图1中所述垂直壁宽度的整个宽度。

另一优点是：间隔壁10上设有开口11，如小孔，所述开口靠近容器4的上壁17以便使蒸汽经所述开口从第一腔13流入第二腔14。

在另一变化方案（未显示）中，间隔壁10仅与容器4的侧壁18的至少一侧、优选与两侧连为一体，所述间隔壁10可以与上壁17方便地隔开。 从而，形成一开口以便蒸汽流过，该开口沿所述壁10的整个宽度延伸。

在所述容器上部，两腔13和14之间的连接使得蒸汽可以从蒸发腔13流入主腔14。因此，在蒸汽流出管道5前，蒸汽的流动还减小了水滴的阻力。此外，所述容器上部的连接还可以平衡两腔13和14之间的压力。

优选地但非必须地，排气管5设置在第二腔14或主腔上，并接近上壁17。在另一变化方案中，蒸汽出口管位于第一腔13内，具有在较小程度上加热所述容器冷侧面的优点，因此，在短时间内使产生的蒸汽达到最大化。

一个优选的方案包括在容器上壁17上设置管道5，另一方案包括在所述容器一侧壁的上部设置所述管道5。

在优选的技术方案中，进水管3设置在第一腔13或蒸发腔中，优选地接近所述容器的底部16，具有促进水垢分散于所述容器整个底部的优点。在另一变化方案中，进水管设置在第二腔14上，优选地接近所述容器的底部16，具有将冷水引入容器4最冷侧的优点，从而延迟了蒸汽形成过程的重新发生。

图3示意性地描述了本发明蒸汽发生器的第二实施方案，其中与第一实施方案中描述的相同的元件用相同的附图标记表示。

为了简便起见，图3的布局未显示容器4的上壁，蒸发腔13中的进水管以及主腔14中的排气管。

在该变化方案中，第一腔13的体积比第二腔14的体积要小一些，第一腔13的一侧壁形成第二腔14一侧壁的一部分。因此，第一腔13的侧壁形成了两腔之间的间隔壁10。在所述壁10的上部至少设置有一个开口11（例如至少一个小孔），以便使从所述腔13产生的蒸汽流入腔14，并且在所述壁10的下部至少设置有一个开口11'（例如至少一个小孔），以便使水在两腔间流动。壁10相对于两腔共同的底部16可以抬升一些，以便促进水垢分散在容器4的整个底部。在上述的两个实施方案中蒸汽发生器的操作是相同的。待加热至沸点的水的体积正好可以容纳于蒸发腔13中。

特别地，参照图4，所述容器的垂直壁15有一个开口6，加热元件2的支撑元件7（由方便成型的金属板构成，如不锈钢或其他类似的金属）被插入在所述开口6中。有利地但非必须地，支撑元件7的底部8计划做成圆形，所述底部8的尺寸与所述孔6的尺寸相一致，所述支承元件7插入孔内并用已知类型的安装工具（图中未显示）固定。例如，所述安装工具可以是螺丝、夹子或其它常规固定工具或快速拧松工具。考虑到直径因素，所述底部应是平面型的，但也可以做成具有非常大的曲率半径的球冠状。此外，所述弯曲面可做成凹面状或凸面状。

参照图4所示的布局，待蒸发的水9容纳在容器4的垂直壁的左侧，用于安装或保养或维修加热元件2的外部进入面设置在右侧。

支撑元件7包括位于其外部的散热器20，为了较好的散热，该消散器最好由铝或其他导热材料制成。所述散热器20可以通过如焊接等方式方便地固定在所述支撑元件7的表面。

加热元件2包括依次固定在消散器20的外部的电阻器21。所述电阻器21（如图4所示，仅作为示例）可以有不同的形状。它的形状和整体尺寸使得其可以容纳在所述加热元件2中。在这种变化方案中，电阻器被弯成环形（如图1所示），但它也可以是蛇形或其它紧凑的形状。使用氧化镁（MgO）以及硅树脂来防止电阻器和所述加热元件的其它电部件（这些部件形成了电绝缘体）受潮，同时可以使由电阻器产生的热量传走。

如果需要的话，加热元件2在其外部可以包括其它部件，这些部件可以使加热元件的正确操作，如在超载的情况下恒温器和温度保险丝使得可以控释。

当设置NTC温度传感器时，可以将它直接置于所述加热元件2的外壳上，与现有技术相比较，这样的位置更简单且更先进，在现有技术中，通常将它安装在家用电器容器内的电阻器上。这种安装方式使得可以节省加热元件2的生产成本。

结构元件（如环形脊23）设置在容器4的壁上，用来增强液体密封，它具有与支撑元件7的外围相应的形状，以使得加热元件2和容器4的壁之间的接触达到最优。有利地，在支撑元件7和壁4之间设置单独的密封元件，如O型环24。可以使用其它类似的密封元件替代或附加于O型环24上。环形凸缘8'设置在支撑元件7的底部8的外围区域，以增强加热元件2的定位和最佳固定。

当加热元件2安装在所述蒸汽发生器的容器4的垂直壁时，用已知方法将加热元件2与电源线22相连接。此外，与现有技术相比，当所述加热元件安装至蒸汽发生器时，由于加热元件2的存在，使得这成为一个具有特别紧凑的体积以及有一些使用优点的技术方案。一个特别的优点在于：由于蒸发腔3并未完全充满水，当加热元件2仅部分浸入水中或与水齐平时，在接近加热元件2的区域内，当水开始沸腾时即形成气泡。气泡造成水的湍流运动，这实际上会使所述区域的水位上涨，从而使加热元件2保持浸入水中，并且在操作期间实现了较好的热传导效率。

特别地，参照图5，图5显示了加热元件2的一个变化方案的细节，其中，与上述实施例中相同的元件用相同的附图标记表示。加热电阻器21被插入到挤压成型的管状元件25（如铝制的）中，在同一个挤压元件中还有一个管道26用于引入流体。因此，在电阻器整个长度或部分长度上管道26都伴随在电阻器21的附近。这一技术方案使电阻器21和管道26之间具有最佳的热传导率，由电阻器21产生的部分热量还可用于加热管道26中流过的流体。

在蒸汽发生器的较优的技术方案中，加热元件2的管道26直接与排气管道5连通（所用管道未在图中显示），蒸汽发生器1产生的蒸汽在所述管道26中流动以便产生过热蒸汽。

产生蒸汽所需的热量也可以由电加热元件提供，所述电加热元件被安装在沿着发生器容器垂直壁的垂直位置，具有下述类型：

- 一个通过重挤压成腔固定在压铸金属板上的电阻器，

- 一个铸造时插入压铸金属板内的电阻器，

- 一个印刷在钢板上的丝网电阻（厚膜电阻器）。

有利地是，通过沿着发生器容器的垂直壁在垂直位置设置电加热元件，还注意到与从通常在洗衣机和许多蒸汽发生器中使用的管状电阻器拆除的水垢的尺寸相比，从加热表面脱离并落在容器底部的水垢的形状是非常细小的。使用例如图4所示的具有“钎焊板(brazed plate)”的电阻器使得该优点更加明显。 

Claims (15)

1.一种蒸汽发生器（1），包括：

一个用于容纳待被加热的水的容器（4），所述容器（4）具有至少一个进水管（3）和至少一个排气管（5）；

一个电加热元件（2），垂直固定在所述容器（4）的第一垂直壁（15）上的开口（6）处；

其中，所述容器（4）有一个间隔壁（10），所述间隔壁（10）与包括所述第一垂直壁（15）的壁形成一个第一腔，所述间隔壁还形成一个第二腔（14），所述第二腔（14）在接近所述容器（4）的底部（16）处与所述第一腔（13）连通。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其中所述间隔壁（10）与所述容器（4）的上壁（17）连为一体。

3.根据权利要求2所述的蒸汽发生器，其中所述第二腔（14）在接近所述间隔壁的侧面边缘处与所述第一腔（13）连通。

4.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其中所述间隔壁（10）与所述容器（4）的至少一个侧壁（18）连为一体，以及与所述容器（4）的上壁（17）相分离。

5.根据权利要求2或3所述的蒸汽发生器，其中在接近上壁（17）处，所述间隔壁（10）有至少一个开口（11），蒸汽经该开口从所述第一腔（13）流入所述第二腔（14）。

6.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其中所述第二腔（14）的体积大于或等于所述第一腔（13）的体积。

7.根据权利要求2或4所述的蒸汽发生器，其中所述排气管（5）位于接近容器上壁（17）的所述第二腔（14）或所述第一腔（13）之一处。

8.根据权利要求7所述的蒸汽发生器，其中所述进水管（3）位于接近容器底部（16）的所述第一腔（13）或所述第二腔（14）之一处。

9.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其中所述加热元件（2）设置在所述第一垂直壁（15）上以便在使用时使得至少部分所述加热元件浸入水中。

10.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其中所述电加热元件（2）包括：

具有底部（8）的薄的金属支撑元件（7），所述底部（8）的第一面，即内侧面，与所述容器（4）的内部接触，所述底部（8）与内侧面相反的一面的，即外侧面，位于所述容器的外侧；

一个电加热电阻器（21），固定在所述支撑元件（7）的外侧；

一个密封元件（24），用来防止液体在外侧面和内侧面之间流动；

一个金属散热盘（20），位于所述电加热电阻器（21）和所述支撑元件（7）之间。

11.根据权利要求9所述的蒸汽发生器，其中所述支撑元件（7）沿着所述第一壁（15）位于垂直位置。

12.根据权利要求9所述的蒸汽发生器，其中支撑元件（7）的底部（8）计划制成圆形的，其截面为平面型或球冠形。

13.根据权利要求9所述的蒸汽发生器，其中在所述底部（8）的周围区域设置有一个环形凸缘（8'）。

14.根据权利要求9所述的蒸汽发生器，其中在所述电加热电阻器（21）的侧面设置有蒸汽管路（26），以产生过热蒸汽。

15.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其中电加热元件（2）为一个通过重挤压成腔固定在压铸金属板上的电阻器，或为一个铸造时插入压铸金属板上的电阻器，或为一个印刷在钢板上的丝网电阻。

Images