CN108496048A - 连续式加热器 - Google Patents

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Abstract

一种连续式加热器(1)，具有围绕纵轴线(2)延伸的外表面(3)、内接于外表面(3)的用于待加热流体的流通区(5)、在过渡面(12)处内接于流通区(5)且包含电加热件(16)和导热材料的加热层(17)、在中心沿纵轴线(2)延伸且在外侧形成用于电加热件(16)和导热材料的支承面(15)的绝缘芯(13)。绝缘芯(13)的热导率小于该导热材料的热导率。在径向上，设置在流通区(5)内的流道(8)的伸展尺寸小于1毫米。

Description

连续式加热器
本发明涉及具有电加热机构的连续式加热器。
由DE102009024059A1公开了一种连续式加热器，其具有柱形电加热机构和至少部分间隔地包围电加热机构的包套管。液体在柱形加热机构和包套管之间从进口流向出口且同时被加热。该加热机构包括柱形罩管并且在罩管内包括弯转的加热丝和氧化镁，其中氧化镁充满整个未被加热丝占据罩管内腔。氧化镁吸收加热丝的发热并至少部分将其传导向罩管。当连续式加热器从冷态起变热时，首先须加热大量的氧化镁，这导致在许多应用场合不希望有的缓慢的工作方式。
一种过热保护机构尤其是熔断器根据DE102009024059A1被安装在包套管的外表面上，在这里，包套管在此处贴靠加热机构的罩管，使得过热保护机构测量罩管的温度。从包套管径向朝外凸出的过热保护机构需要在空间状况狭窄的设备中通常无法提供的地方。此外，事实表明，熔断器偶尔被毁坏，而没有发生使得熔断作为防止有害过热的保护手段是真正需要的事件。
由WO2013/189869A1公开了一种连续式加热器，其从冷态起提供热液，在此于是至少暂时需要极高的电功率。在反应时间短暂的实施方式中，可能发生从加热丝至导电包套管的电压击穿。连续式加热器在其外表面配备有过热保护机构即埃芬熔断器。具有过热保护机构的连续式加热器的占地需求很大。此外可能出现不需要的保护触发。
文献EP2543936A2、DE68915124T2、DE60100257T2、GB2098436A和WO2010/060756A1示出连续式加热器，其仅缓慢加热。另一个缺点在于，过热保护机构在轴向上与加热丝相接地安置在圆柱形加热机构的至少一个端侧端。因设置该过热保护机构，加热机构已经因该过热保护机构而不希望地太长。长圆柱形的加热机构无法被用在空间状况狭窄的设备中，或只能以与其它部件相关的不希望的折中来使用。在加热机构的两端侧的电连接导线要求设备内的附加自由空间。即便是在一端侧具有过热保护机构的实施方式，熔断器也可能被毁坏，而没有出现使得熔断作为防止有害过热的保护手段是真正需要的事件。但在特殊情况下也可能没有发生过热保护机构的所需断开。
根据DE3433688A1的解决方案示出一种过热保护机构，其在圆柱形加热装置的轴向中央部段内位于两个各有一个加热丝的部段之间。过热保护机构安装在两根加热丝之间、将两根加热丝连同过热保护机构安置在罩管内且随后将导热电绝缘材料填充入在呈螺旋线形延伸的加热丝之外和之内的区域以及包围过热保护机构是花费很高的。另外，通过将过热保护机构安置在加热机构内，加热机构的长度被不希望地增大，且在加热机构的两端侧的电连接导线限制了该加热机构的使用。
现在，本发明的任务在于找到一种快速加热的连续式加热器，其可以简单制造和高效实用。
该任务通过权利要求1的特征来完成。从属权利要求描述了完成进一步任务的替代的或有利的变型实施方式。
有创造性的连续式加热器的外部由一个套筒状外表面和两个端侧界定。该外表面包围一个纵轴线，两个相互远离的端侧横向于纵轴线延伸。用于待加热流体的流通区内接于该外表面。过渡面位于流通区内。具有电加热件和导热材料的加热层朝向纵轴线地连接至过渡面。中央绝缘芯的支承层朝向纵轴线地连接至加热层。绝缘芯的热导率低于该导热材料的热导率。由此保证由加热件产生的热的绝大部分离开纵轴线朝外地被传导至用于待加热介质的流通区。
有创造性的连续式加热器包括内套管、外套管和在内套管与外筒管之间的至少一个流道，该流道对外封闭地延伸在两个管接口之间以便绕纵轴线盘旋延伸且为此包括至少一个盘旋的导向壁，导向壁从外表面延伸至过渡面并且确定一个矩形流道横截面，矩形流道横截面具有在套管处的两个长边和在导向壁处的两个径向延伸的短边。在本发明范围内发现了，在盘旋流道的横截面情况下，短边的长度必须小于1毫米，优选应在0.8毫米至0.4毫米范围内。
利用出乎意料的最小短边或者流道的小径向伸展尺寸，可以提供一种加热最快速的连续式加热器，其在运行中不需要不希望的高的电功率峰值。为了找到解决之道，需要克服偏见，即只有在连续式加热器内具有大容纳体积和即便有石灰沉积也还允许流过的流道横截面才能获得足够的流出量的加热液体。利用流道的根据本发明的最小径向伸展尺寸，流通速度被提高，这基本上阻止了石灰沉积。随较高的流通速度而减少的液体在连续式加热器内的停留时间对于液体快速加热来说虽不利但比液体在具有从现有技术中知道的大的径向伸展尺寸的流道内的加热时惰性要好一些。
除了流道的小的径向伸展尺寸外，流道横截面的长边与短边之比对于快速加热也是重要的。在一个优选实施方式中，长边的尺寸被选择为至少是短边的六倍。长边的尺寸优选最多是短边的八倍。
在流道横截面被优化的情况下，连续式加热器的效率还在内套管壁厚小于0.5毫米时被进一步提升。在优化制造时，绝缘芯和氧化镁被填充入内套管且为了压实氧化镁而进行轧制步骤。在一个优选实施方式中，内套管的壁厚小于0.3毫米。小壁厚保证了基本未延迟地将热从加热层转送入液体。因为套管内部被绝缘芯和压实的氧化镁完全充满，故已经可以用最小的壁厚保证所需要的机械稳定性。
为了进一步减小传热惰性并减小不希望的热经流道壁外流，流道壁的壁厚选择为小于0.4毫米、优选小于0.2毫米。
当外套管的壁厚小于0.8毫米、优选小于0.5毫米时，连续式加热器的快速加热还被进一步改善。为此，在加热时被外套管吸收的热量被减少。为了外套管能散走少量热，它优选还被绝热层包围。因为在设备中的连续式加热器的外套管分别至设备另一部件具有约15毫米的最小距离，故导热热损失已经轻微。为了也充分减少辐射热，在许多应用场合中将一层膜布置在外套管的外表面就够了。
一个优选实施方式在导热材料层最薄的情况下也防止电加热件对包围它的套管的电压击穿，做法是垫块保证了绝缘芯在内套管中的准确定位。该准确定位在制造以及运输或加热过程中都不会改变。即便在被保持在绝缘芯的支承面上的电加热件与内套管之间的径向距离小时，也可以防止电压击穿，因为所需的最小径向距离在任何地方都是相同的且不会改变。
在此实施方式中，绝缘芯连带螺旋电热丝和或许过热保护机构安置在内套管中。在绝缘芯的轴向两端，分别设有至少三个以基本相同的间距沿周长分布的且沿径向突出超过支承面的垫块部段，其保证绝缘芯在内套管内中心定位。该垫块或许能作为单独构件来使用。但它们优选作为绝缘芯的径向凸起来构成。利用该垫块，即便加热层厚度小，也可防止螺旋电热丝与内套管之间的直接接触，或者保证最小距离。不言而喻的是，该垫块在周向上可以具有小的伸展尺寸，但或者由环形凸起的多个部段或构件构成。
该内套管最好由金属构成并在一端侧以金属端面呈杯状被封闭。在内套管和带有螺旋电热丝的绝缘芯之间，优选设有粉末状导热电绝缘材料如氧化镁。为了获得期望的高热导率，粉末状材料被压实。填充的内套管的体积可以利用轧制法或锤击法通过径向缩窄和/或端面压入被缩小，使得粉末状材料被压实且空隙被挤走。因为在轧制或锤击时也作用于绝缘芯和垫块的力可能很大，故绝缘芯的和垫块的材料被选择成它经受住所述力。
在导热电绝缘材料的情况下，加热丝和外层套管之间的小于2毫米、尤其是基本1.5毫米的径向距离就已足以防止电击穿。对应于小距离，加热层的质量也很小，因此加热丝所发的热通过小质量的变热而仅轻微延迟地到达流通区，进而到达待加热介质。
杯形的内套管在敞露的端侧具有第一电连接触点和优选封闭塞。
在带有在中心沿连续式加热器的纵轴线延伸的且具有比外接于绝缘芯的加热层的导热材料更低的热导率的绝缘芯的连续式加热器中，过热保护机构和结构尺寸可以被优化。为此，在绝缘芯内形成沿纵轴线方向延伸的空腔，在该空腔内设置至少一个过热保护机构。绝缘芯的周面形成用于电加热件的支承面，该加热件也设置在包括过热保护机构的区域内。因此，连续式加热器的整个纵向伸展尺寸基本上可以被用于加热件的设置，这对于每个预定加热功率容许最小的结构长度。
当连续式加热器的在纵轴线方向上的伸展尺寸必须较短时，可以通过增大绝缘芯横截面将支承面尺寸和加热件用面积保持一样大，或者说匹配于期望的加热功率。因为绝缘芯的热导率小于外接于加热件的导热材料的热导率，故大部分的所产生的热快速到达流通区并在那里进入待加热流体。
从加热件至过热保护机构的热流通过相比于加热层导热材料更小的绝缘芯热导率被减小和延迟，这被称为第一效应。当现在例如仅短暂地无法将发热交付给待加热流体时，在过热保护机构处的温度没有升高到已触发保护机构的程度。因为加热件也在带有过热保护机构的纵向部段内安置在围绕过热保护机构延伸的支承面上，故过热保护机构无法因外界干扰被冷却到低于触发温度，同时连续式加热器的一个部段的温度已经高于最高允许温度，这被称为第二效应。通过这两个作用来保证该过热保护机构既没有不需要地被触发，也没有过迟地被触发。
设置在绝缘芯内的过热保护机构在一个电连接侧与设于一端侧的第一电连接触点相连并且在另一电连接侧与设于绝缘芯上的电加热件的第一触点相连。将加热件和过热保护机构安置在绝缘芯之处或之内以及形成所需要的电连接并不太费事。
过热保护机构也被称为热保险丝。行业安全标准保证了可靠的工作方式，做法是电路在过热时断开。根据应用的不同，提供大量的模型选择以满足各种不同的运行温度以及额定电流的要求。当串列布置两个保护机构时，安全性还被提高。
本发明的连续式加热器紧凑、简单且加热快速。
根据一个优选实施方式，绝缘芯包括硅酸盐陶瓷和/或氧化物陶瓷和/或非氧化物陶瓷，其中，陶瓷材料成型且借助烧结被压实成绝缘芯。绝缘芯的热导率最多是导热材料的热导率的一半。绝缘芯优选包含如下陶瓷材料，其热导率小于5Wm-1K-1、尤其小于3Wm-1K-1，其在20℃至120℃的电阻优选大于106Ωm、尤其大于109Ωm。
绝缘芯例如可以包含皂石，其热导率约为2至3Wm-1K-1且其电阻约为1011Ωm，堇青石，其热导率约为1.5-2.5Wm-1K-1且其电阻约为1010Ωm，或者钛酸铝，其热导率约为1.5-3Wm-1K-1且其电阻约为1011Ωm。
为了在压实导热材料时也作用于绝缘芯的力不在绝缘芯或者垫块内产生裂纹，或许给绝缘芯的材料加入防止开裂的添加物。根据另一个优选实施方式，所述外表面、过渡面以及支承面分别基本呈具有圆形横截面的圆筒形构成，其中从纵轴线至支承面的半径优选至少延伸超过从纵轴线至过渡面的半径的70％、尤其是至少超过80％。由此可以保证极其紧凑的结构。
根据另一个优选实施方式，绝缘芯的空腔具有空腔轴线，空腔轴线距绝缘芯的中心纵轴线有一定距离地延伸，使得在设于空腔内的至少一个过热保护机构与电加热件的最近部段之间的最小距离对应于预定距离。该预定距离可以根据绝缘芯的和导热材料的热导率来选择，从而在过热保护机构处的温度发展以期望的惰性或衰减进行。
根据另一个优选实施方式，在具有第一电连接触点的端侧也设置第二电连接触点，第二电连接触点与电加热件的第二触点相连，其中在绝缘芯里形成平行于纵轴线延伸的孔，从加热件的一个触点到两个电连接触点之一的电连接机构穿过该孔。将连接触点设置在一端侧简化了连续式加热器在设备中的安装。
根据另一个优选实施方式，加热件由电阻丝构成，其以螺旋电热丝形式从绝缘芯的一个端侧端到另一个端侧端地被缠绕到绝缘芯的支承面上，且绝缘芯因为电阻足够高而是电绝缘的。此实施方式可以简单地建立。
根据一个优选实施方式，导热材料具有大于5Wm-1K-1的热导率，而导热材料的在20℃至120℃的电阻大于106Ωm，优选大于109Ωm。在电加热件和过渡面之间的导热材料优选具有最多4毫米或或许最多2毫米的厚度，从而加热件所发出的热没有延时干扰地到达流通区且电加热件被电绝缘。
导热材料例如包含氧化镁，其热导率约为6-10Wm-1K-1且其电阻约为1011Ωm，氧化铝，其热导率约为10-30Wm-1K-1且其电阻约为1012Ωm，或者硅酸铝(65-80％Al2O3)，其热导率约为6-15Wm-1K-1且其电阻约为1011Ωm。
也有这样的陶瓷材料，其具有更高的热导率和高电阻，例如非氧化物陶瓷如氮化铝，其热导率为100-180Wm-1K-1且其电阻约为1012Ωm，以及明矾石，其热导率约为180Wm-1K-1且其电阻约为1011Ωm。氧化物陶瓷的另一个例子是Al2-ZrO2，其热导率约为20Wm-1K-1且其电阻约为109Ωm。
根据一个优选实施方式，外套管至少在一端侧与内套管紧密联接。在内套管和外套管之间形成至少一个流道，流道在两个管接口之间延伸。流道优选围绕纵轴线盘旋。为了形成流道，设有至少一个盘旋的导向壁。导向壁自外表面向过渡面延伸且形成在外套管或内套管上，或者作为中间件被安装在内套管和外套管之间。导向壁只须保证大部分流过流道的介质完全沿着盘旋形状流动。即便导向壁未完全紧密联接到两个套管，也总是还保证基本按照盘旋形状地流过流道。
将流道加工到套管的内表面或外表面中也可以已经在形成套管形状之前进行。为此，例如可以用压力机将金属板段在型模中压制，从而所述流道壁的多个部段在一侧突出于金属板。带有突出的流道壁部段的金属板于是可以被成形为管状，并且在侧向线贴靠时以纵向缝且尤其是激光焊缝封闭成一个管。流道壁部段随后彼此相接，从而提供一个盘旋形流道壁。在此，纵向缝也可以在流道壁处形成。流道壁不一定必然是连续的，因为它只需保证水基本沿流道流过连续式加热器。以下实施方式也是可行的，在此，流道壁在纵缝处被断开，从而金属板段的要相互连接的侧向线沿着直线延伸。由此简化了纵缝的形成。
与流道相接地，在流道的一端形成待加热液体的进口，在另一端形成其出口。进口和出口优选在径向上延伸穿过外套管。
为了将所产生的热基本完全供给流道内的介质或液体，在另一个优选实施方式中，盘旋延伸的导向壁尽量窄地构成，从而在圆柱形连续式加热器的纵向部段中，优选超过80％、尤其超过90％的主要长度部分被沿轴向并排的流道部段占据。当该流道填充有待加热介质时，从内层径向朝外流动的热的绝大部分直接进入该介质。本身从窄的流道壁起，大部分流入的热进入待加热介质，从而只有最少量的热未进入介质。
连续式加热器的尺寸设定、尤其是外层和内层的径向和轴向伸展尺寸以及加热螺旋丝的加热功率可以顺利地适应于相应的应用。本发明的连续式加热器可以被有利地应用在下述的任何地方，无需蓄热地必须以快速反应时间提供处于预定温度的预定的介质流通量。
该连续式加热器被用于加热水，在这里，电加热件的馈电通过控制装置来控制，该控制装置至少确定加热件是否应该被馈电或者是否应该不产生热。各自的水加热优选可适应于可选的耗用温度，尤其是借助加热功率的调整和至少一个温度测量和/或流通量测量。
在咖啡机中，可以如此设计连续式加热器，使得它在不到7秒的延迟时间之后能连续提供温度超过90℃、例如至少94℃的水，其中水的输入温度约为20℃，同时位于流道内的水量不到4000mm3，优选是2000mm3至3000mm3，尤其是约2500mm3或者说2.5毫升。当在流道内容纳2.5毫升水，则对于1dl咖啡已经提供在40倍流道体积范围内的水。在水加热开始之后，在一个短暂加热期间内先将位于流道内的水加热到期望温度。在此，1750瓦或更低的电加热功率已经足以在7秒内将流道内的水加热到期望温度。接着，水以期望的流量功率被输送经过连续式加热器并且在流过时被加热到期望温度。有创造性的连续式加热器于是能以降低的电功率保证具有期望温度的水的期望的流出功率。
小流道体积是很有利的，因为对于最小期望流通量已经采用大的流速，以致石灰沉积较少或者沉积颗粒被带出。此外，借助试验可以表明该期望温度可以被精确维持。与期望温度之差小于1.5℃，尤其是最多1℃。所述精度和等候时间短的供应例如在咖啡机中是很有利的。
不言而喻的是，流道体积和加热功率能匹配于当时的要求。
在其它的自动饮料机或实验室设备中，可能有对温度和流量功率的其它要求。对过热保护机构有相应设定条件的各自要求能利用本发明连续式加热器的相应设计来顺利遵守。
即便是在流量功率高但温度较低的应用场合下例如在每分钟需要约1升37摄氏度的水的淋浴洗手间，本发明的连续式加热器也能以相应的设计来投入使用。
为了连续式加热器能使其功率或者流体加热适应于期望的流体流出温度且尤其适应于各自流体流通量，它通过控制装置被馈电。该控制装置必须获得至少一个通断信号，其确定加热丝是否应该被馈电或者应该不产生热。如果加热丝被馈电，则它根据流动的电流强度获得加热功率。如果被加热流体的温度应该是可选的且还针对不同的流通量，则该控制装置除了通断信号外还至少获得在经过该连续式加热器时的温度传感器的另一个信号和/或流量传感器的另一个信号和/或在流入连续式加热器时的温度传感器的另一个信号并且在加热功率调节中加以考虑。
因为高的效率和热水的快速提供，本发明的连续式加热器也适用于加热经水龙头或花洒到来的热水。因为高功率的连续式加热器能廉价制造，故可以给所有耗用地点配备一个连续式加热器。在此，最大加热功率可以针对一个耗用地点的最大热水消耗(最大温度、最大流量)来设计，在这里，对于各不同的耗用地点如池子或厨房可以考虑对最高水温和最大流量的不同要求。
各自的水加热可以适应于用户所选择的使用温度。当连续式加热器的馈电通过控制连接机构与耗用地点的阀门的调节装置相连接时，加热功率可以精确适应于调节装置的所选位置。或许，在调节加热功率时也还采用在连续式加热器出口处的温度测量和/或流量测量。有创造性的连续式加热器容许直接以很准确预定的温度提供用水。当用水的加热从冷水开始时，可以放弃中央热水储备容器和冷热水管的平行铺设。可以假定在耗用地点所需要的连续式加热器的成本低于热水储备容器和热水管的成本。
该过热保护机构保证了没有排除过热水并且相邻材料未被加热以致其受损或着火。
在一个优选实施方式中，该外套管在一端侧与罩形盖紧密联接。所述盖包括所述两个管接口之一，其优选在纵轴线方向上延伸且尤其安置在盖的中心。此实施方式在连续式加热器应该产生水蒸汽时是尤其有利的。即，试验已经表明，在产生水蒸汽时石灰只在流道的末端在流出到沿径向离开流道的管接口时沉积。所述盖容许水蒸汽且当然还有热水在纵轴线方向上流出，或者未转向至纵轴线的径向。所述盖可以通过具有足够大的曲率半径的转弯部段将流通区或者说内套管与外套管之间的流道连通至该管接口。由此，在产生热水和水蒸汽时的石灰沉积被减至最少。
在另一个有利的实施方式中，连续式加热器为了形成流道而具有弹簧形的中间件，其安装在内套管和外套管之间。为了中间件在纵轴线方向上和或许在周向上被保持在期望的位置，外套管和/或罩形盖在至少一处略微径向朝内变形，从而在变形中该中间件被夹紧。或许，罩形盖也还具有一个定向止挡、优选凹窝。在安装时使定向止挡与相应的定向件接合。
为了快速地且温度准确地提供热水或水蒸汽，需要高的电加热功率的通断。在如此使电网承受高负荷的功率变化时，在电网中出现干扰。为了防止这种干扰，根据另一个有利实施方式，该加热件被分为至少两个部段。绝缘芯在形成于周面上的支承面上最好包括用于加热件部段的两个局部区。两个部段分别包括缠绕的电阻丝和给电阻丝馈电的电连接导线。在连续式加热器的带有电连接触点的端侧形成至少三个连接触点，即用于两个部段的馈电连接导线和零线。两个部段的加热丝分别与相应的馈电连接导线和零线相连。为此，在绝缘芯内形成用于导线的相应的孔。
对于咖啡机用连续式加热器合适的是，一个部段例如能以1300瓦运行，另一个部段能以650瓦运行。于是，加热功率可通过这两个部段的先后执行的通断伴随多次较小功率变化被改变。由此可以无干扰地很准确调节出期望温度。
结合以下对如图示意所示的实施例的说明得到本发明的其它细节，其中：
图1示出连续式加热器的纵截面(根据图2的A-A)；
图2示出具有电连接触点的端侧的视图；
图3示出根据图1的横截面B-B；
图4示出根据图1的横截面C-C；
图5示出连续式加热器的立体图；
图6示出具有罩形盖的连续式加热器的纵截面；
图7示出根据图6的连续式加热器的侧视图；和
图8示出根据图6的连续式加热器的立体图。
图1至图5示出连续式加热器1，其具有围绕纵轴线2延伸的外表面3和两个彼此背离的横向于纵轴线2延伸的端侧4。用于待加热流体的流通区5内接至外表面3。在所示实施方式中，流通区5包括内套管6和外套管7，其中这两个套管6、7在两个端侧4相互紧密联接。在内套管6和外套管7之间形成一个流道8，流道在两个管接口9、10之间围绕纵轴线2盘旋且为此包括至少一个盘旋的导向壁11。在纵截面和横截面中，盘旋的导向壁11沿径向从外表面3处的一个区域延伸向在内套管6的指向纵轴线2的内侧面处的过渡面12处的一个区域。
在所示实施方式中，盘旋的导向壁11在外套管上形成，或者流道8被如此加工到外套管7中，即，导向壁11从外表面3突出向纵轴线2。也可行的是，导向壁11在内套管6的外表面上形成，或者作为中间件被安装到内套管和外套管6、7之间。
在内套管6内或者在过渡面12内设有绝缘芯13，其周面形成用于呈缠绕到支承面15上的电阻丝形式的加热件16的支承面15。加热件16或从绝缘芯13的一端侧端到另一端侧端地缠绕到支承面14的电阻丝因此是螺旋电热丝。加热件16与设于支承面15和过渡面12之间的导热材料一起形成加热层17。
为了最佳地定位或定中，绝缘芯13在轴向两端分别包括至少三个以基本相同的间距沿周长分布的且沿径向突出超过支承面的垫块14，垫块保证了支承面15与内套管之间的距离。即便加热层17厚度小，也阻止了电加热件与内套管之间的直接接触。绝缘芯13和加热层17的导热材料具有足够高的电阻，因此，输入电流只流过加热丝。
在所示实施方式中，内套管6由金属构成并在一端侧4以金属端面6a呈杯状被封闭。在内套管6和绝缘芯13之间填充入粉末状电绝缘导热材料如氧化镁。为了获得期望的高热导率，粉末状材料被压实。填充的内套管的体积可以利用轧制法通过径向缩窄和/或通过端面6a压入被缩小，使得粉末状材料1被压实且空隙被挤走。在远离金属端面6a的端侧4安装有封闭塞18。
绝缘芯13包括沿纵轴线2的方向延伸的空腔19。在空腔19内，在纵轴线2的带有外设于支承面15上的加热件16的部段中设有串列的两个过热保护机构20。过热保护机构的第一电连接侧通过第一导线21与连同塞18设置于端侧4的第一电连接触点23相连。过热保护机构20的第二电连接侧通过在塞18处的第二导线22与电加热件16的未示出的第一触点相连。
在具有第一电连接触点23的端侧4，也设有与电加热件16的第二触点连接的第二电连接触点24。为了在朝向端面6a的绝缘芯端将电功率从第二电连接触点24引导向电加热件16的第二触点，在绝缘芯13内形成平行于纵轴线2延伸的孔25。孔25也可以被用来固定第一电连接触点23。为了固定第二电连接触点24，绝缘芯13在带有塞18的端侧4包括插入口26。
在运行状态中，由加热件16生成的热量通过具有导热材料的薄的加热层17仅微不足道地延迟和减少地到达流通区5。仅小部分热量流入具有较小热导率的绝缘芯13中。但当现在因为有干扰而热量在流通区5内未被待加热流体吸收时，热量也逐渐进入绝缘芯13且进而到达过热保护机构20。为了改善从绝缘芯到过热保护机构20的热传导，优选在空腔19内围绕过热保护机构20地填充入导热材料。
绝缘芯13的空腔19具有空腔轴线，该空腔轴线与绝缘芯13的中心纵轴线2间隔一定距离地延伸，从而在设于空腔19内的过热保护机构20与电加热件16的最近部段之间的最小距离对应于预定的距离。通过选择所述距离，可以影响至过热保护机构20的供热流的延缓或衰减。也根据所选距离来选择过热保护机构20的灵敏性。
在所示实施方式中，外表面3、过渡面12以及支承面15分别基本呈具有圆形横截面的圆筒形构成。从纵轴线2至支承面15的半径至少延伸经过从纵轴线2至过渡面12的半径的70％，尤其至少经过80％。
图6至图8示出具有罩形盖28的连续式加热器1。外套管7在一端侧4与罩形盖28紧密连接。盖28包括管接口9'，其在纵轴线方向上延伸且在盖28的中心形成。盖28通过具有足够大的曲率半径的转弯部段将流通区5或者说内套管6和外套管7之间的流道8连通至管接口9'。
为了形成流道，连续式加热器1包括弹簧状的中间件29，其被安装在内套管和外套管6、7之间。为了中间件29在纵轴线方向上和或许在周向上被保持在期望位置上，在中间件29如期望的那样定位在罩形盖28上之后形成至少一个凹窝30，使得中间件29被卡紧。罩形盖28也还具有呈凹槽31形式的定向止挡。安装时，使凹槽31接合相应的定向件。
图6至图8示出一个实施方式，在此，加热件16被分为两个部段。绝缘芯13在形成于周面上的支承面15上包括两个局部区15a和15b，这两个局部区在一个径向凸起15c处被相互分开。在两个局部区15a、15b上各自缠绕有一根电阻丝。两根缠绕的电阻丝分别通过馈电的电连接导线与一对连接触点23、24或27相连，在此该连接触点27设置用于第二部段。从电阻丝末端至三个连接触点23、24和27的电连接导线在对应的孔25、26中穿过绝缘芯13。一条电连接导线在绝缘芯13的远离连接触点23、24和27的一端向孔26引导。为了电连接导线不会接触到内套管5的金属端面5a，绝缘芯13包括在中心突出向该端面的突出部13a。绝缘芯13因此可以在连续式加热器1组装时被如此深地压入内套管5中，以致存在突出部13a。由此总是保证正确定位。

Claims (15)

1.一种连续式加热器(1)，该连续式加热器具有围绕纵轴线(2)延伸的外表面(3)和相互背离且横向于所述纵轴线(2)延伸的两个端侧(4)、内接于所述外表面(3)的用于待加热流体的流通区(5)、在过渡面(12)处内接于所述流通区(5)的且包含电加热件(16)和导热材料的加热层(17)、在中心沿着所述纵轴线(2)延伸的且在外侧形成用于所述电加热件(16)和所述导热材料的支承面(15)的绝缘芯(13)，其中所述绝缘芯(13)的热导率小于所述导热材料的热导率，所述流通区(5)在所述过渡面(12)处具有内套管(6)、在所述外表面(3)处具有外套管(7)并且在所述内套管(6)和所述外套管(7)之间具有至少一个流道(8)，该流道在两个管接口(9,10)之间延伸以便绕所述纵轴线(2)盘旋延伸且为此具有至少一个盘旋的导向壁(11)，该导向壁从所述外表面(3)朝向所述过渡面(12)延伸且确定矩形的流道横截面，该流道横截面具有在所述套管(6,7)处的两个长边和在所述导向壁(11)处的两个短边，其特征是，在盘旋的所述流道(8)的横截面中，径向延伸的短边的长度小于1毫米，最好在0.8毫米至0.4毫米范围内，尤其是所述长边的长度是所述短边的至少六倍。
2.根据权利要求1所述的连续式加热器(1)，其特征是，在所述绝缘芯(13)的轴向两端处，设有在每至少三个基本以相同的间距沿周长分布的区域中径向突出超过所述支承面(15)的多个垫块(14)，这些垫块保证所述绝缘芯(13)中心定位在所述内套管(6)里，并且即便所述加热层(17)的厚度小也阻止在所述电加热件(16)和所述内套管(6)之间的直接接触。
3.根据权利要求1或2所述的连续式加热器(1)，其特征是，所述绝缘芯(13)包含硅酸盐陶瓷和/或氧化物陶瓷和/或非氧化物陶瓷，其中所述陶瓷材料被成型且借助烧结被压实成绝缘芯(13)，该绝缘芯(13)的热导率最多是所述导热材料的热导率的一半，所述绝缘芯(13)最好包含如下陶瓷材料，其热导率小于5Wm-1K-1、尤其小于3Wm-1K-1，并且其在20℃至120℃时的电阻最好大于106Ωm、尤其是大于109Ωm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的连续式加热器(1)，其特征是，所述外表面(3)、所述过渡面(12)以及所述支承面(15)分别基本呈具有圆形横截面的圆筒体形式构成，其中从所述纵轴线(2)至所述支承面(15)的半径最好至少延伸超过从所述纵轴线(2)至过渡面(12)的半径的70％、尤其至少超过80％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的连续式加热器(1)，其特征是，所述绝缘芯(13)包括沿所述纵轴线(2)的方向延伸的空腔(19)，并且在所述空腔(19)内在所述纵轴线(2)的具有外设于所述支承面(15)上的加热件(16)的部段中设置至少一个过热保护机构(20)，该过热保护机构在一个电连接侧与设于一端侧(4)的第一电连接触点(23)相连并在另一电连接侧与所述电加热件(16)的第一触点相连，其中所述绝缘芯(13)的所述空腔(19)最好具有空腔轴线，该空腔轴线距所述绝缘芯(13)的中心纵轴线(2)有一段距离地延伸，从而在设于所述空腔(19)内的所述至少一个过热保护机构(20)与所述电加热件(16)的最近部段之间的最小距离对应于预定距离。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的连续式加热器(1)，其特征是，在具有所述第一电连接触点(23)的端侧(4)也设有第二电连接触点(24)，该第二电连接触点与所述电加热件(16)的第二触点相连，其中在所述绝缘芯内形成平行于所述纵轴线延伸的孔(25)，从所述加热件(16)的触点至两个电连接触点(23,24)中的一个电连接触点的电连接机构穿过该孔。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的连续式加热器(1)，其特征是，所述加热件(16)由电阻丝构成，电阻丝以螺旋电热丝的形式从所述绝缘芯(13)的一端侧端至另一端侧端地被缠绕到所述绝缘芯(13)的所述支承面(15)上，且所述绝缘芯(13)因电阻足够高而是电绝缘的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的连续式加热器(1)，其特征是，所述内套管(6)在一端侧(4)以端面(6a)呈杯状被封闭并且在与之背离的带有第一电连接触点(23)的端侧(4)包括封闭的塞(18)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的连续式加热器(1)，其特征是，在所述内套管(6)和所述绝缘芯(13)之间以粉末形式填充所述导热材料并压实，所述导热材料具有大于5Wm- 1K-1的热导率，且所述导热材料的在20-120℃时的电阻大于106Ωm、最好大于109Ωm，尤其是在所述电加热件(16)和所述过渡面(12)之间，所述导热材料具有最大4毫米或者或许最大2毫米的厚度，从而由所述加热件(16)所散发的热没有延时干扰地到达所述流通区(5)，并且所述电加热件(16)被电绝缘。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的连续式加热器(1)，其特征是，盘旋的所述导向壁(11)在所述外套管(7)上或者或许在所述内套管(6)上形成，或者最好以中间件形式安装在所述内套管与所述外套管(6,7)之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的连续式加热器(1)，其特征是，所述外套管(7)在至少一个端侧(4)与所述内套管(6)紧密连接。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的连续式加热器(1)，其特征是，所述外套管(7)在一端侧(4)与罩形盖紧密连接，所述盖包括两个管接口(9,10)中的一个管接口，该管接口最好在所述纵轴线的方向上延伸且尤其布置在所述盖的中心。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的连续式加热器(1)，其特征是，在所述绝缘芯的所述支承面上设置所述加热件的至少两个部段，每个部段包括缠绕的电阻丝和给所述电阻丝馈电的电连接导线。
14.将根据前述权利要求中任一项所述的连续式加热器(1)用于加热水的用途，其特征是，所述电加热件(16)的馈电通过控制装置来控制，该控制装置至少确定所述加热件(16)是否应被馈电或者是否不应该产生热。
15.根据权利要求14所述的用途，其特征是，所述连续式加热器(1)使相应的水加热能适应于可选的耗用温度，尤其是借助加热功率的调节和至少温度测量和/或流量测量。
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