CN113994155B - 电加热器 - Google Patents

Abstract

一种用于流体的电加热器(1)，包括加热腔(5)，加热腔被大致呈圆筒形的壁(6)包围并且流体通过进流管接头(7)流入其中并通过排流管接头(8)从中流出。在该加热腔内有带有套管(11)的加热体(10)，加热螺旋丝(12)在该套管内延伸，该加热螺旋丝的两端能够连接至用于电热能的供应源，其中，该套管包括如此布置的螺旋线状的螺旋丝部(20)，其纵轴线(19)与加热腔的圆筒形壁的中心轴线重合。为了达成良好流过加热腔的所有体积部分区域并且使得热从加热体以改善方式传递至流体，在加热腔的圆筒形壁内形成沿轴向延伸的、呈螺旋线状的且朝着加热腔内室凹陷的凹槽，该凹槽具有与该套管的与其紧邻的螺旋丝部彼此相同的螺距和盘绕方向。

Description

电加热器

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的电加热器。

这种加热器从现有技术中知道了，例如从DE 10 2017 100 019A1或US 2012 315024A中知道了。

这种加热器中的基本问题在于，一方面要获得尽量小的构型，另一方面尽量完整均匀地流过整个加热腔，以避免在加热腔内出现如下体积区域，在该体积区域中，通常由水构成的流体以缩小规模参与到从进流管接头至排流管接头的一般流动中，或者因过高的流动速度而比其它部分体积在更短时间内接触加热体，因而以更小程度被加热。应该在加热体的整个套管与整个流体之间达成尽量好的均匀热接触，并且避免形成过热的或加热不足的流体部分体积。

为了完成该任务，本发明规定了如权利要求1所总结的特征。

由于在加热腔的圆筒形壁的内侧形成呈螺纹状或螺旋线形延伸经过该壁的、朝加热腔的内侧凹陷的槽或凹槽，所述槽或凹槽具有与加热体的与其紧邻的相应螺旋丝部彼此相同的盘绕方向和彼此相同的螺距，故在螺旋丝部的外侧和加热腔内壁之间出现螺旋线形流动空隙，其从进流管接头延伸至排流管接头并且对流过它的流体施以绕加热腔的纵轴线转动的均匀转动运动。由此保证至少在该区域中不会出现如下部分体积，在该部分体积中仅以减弱幅度进行流体从进流管接头至排流管接头的向前运动。

有利地，在加热腔壁内形成的凹槽和与之相邻的螺旋丝部具有彼此大致相同的轴向长度，所述轴向长度尤其优选延伸于加热腔的几乎整个轴向长度范围，从而也在加热腔的端头不会出现未均匀参与一般流动的部分体积。

优选地，该凹槽以垂直于其呈螺旋线形延伸的纵向之方式具有扇形的横截面，其朝加热腔内部敞开。

根据一个特别优选的实施方式，该加热体设计成双螺旋丝的形式，其螺旋丝部具有彼此不同的直径并且其中一个螺旋丝部以同轴方式布置在由另一个螺旋丝部所包围的空间内。由此可以实现，在一定的加热腔直径情况下安装明显更长的套管且因此获得显著改善的传热和显著更高的加热效率。

为了双螺旋丝的尽量大的表面可被流体环流，根据一个优选实施方式而规定，两个螺旋丝部中的每一个所具有的螺距造成其在轴向上相邻的线圈不相互接触。

优选也规定，外螺旋丝部的内径比内置的螺旋丝部的外径明显更大，从而使其线圈在径向上不接触。

因此，不仅在共同螺旋丝部的线圈之间，也在属于各不同的螺旋丝部的线圈之间有足够大的空隙，以保证在加热体和待加热流体之间的尽量大面积的均匀热接触。

还优选规定，为了加热螺旋丝的电流接口而向外延伸的两个连接部布置在双螺旋丝的相同的轴向端上并且彼此平行且径向从内向外延伸。有利地，该双螺旋丝的轴向端就位在加热腔的如下区域中，待加热流体刚从外侧流入该区域并且因此具有最低温度。

在此重要的是，通过从加热腔向外伸出的用于将加热螺旋丝连接至电热能供应源的接口散发尽量少的热，以避免位于加热腔之外的加热器部分、尤其是位于那里的电子装置被过度加热。

有利地，加热螺旋丝仅延伸经过加热体的螺旋丝部，而没有经过连接部。相反，只有低阻抗的连接丝在其内部延伸，连接丝将加热螺旋丝的末端连接至加热体的电接口。由此在连接部内不进行主动加热。

在此区域内，因此提供“冷却部段”，通过冷却部段将连接部及其从加热腔伸出的末端保持到尽量低的温度，从而经此仅进行少量散热和进而设于加热腔之外的加热器部分的尽可能小的受热。

优选地，该加热体的两个螺旋丝部被盘绕，使得每个螺旋丝部自身的相邻的线圈以及两个螺旋丝部彼此的相邻的线圈都不相互接触并且在它们之间留有足够大的空隙，该空隙保证待加热流体在整个加热腔内的良好循环且使流体大面积地热接触该加热体。

通过径向引出该连接部而使得该连接部的长度未被计入加热器的轴向长度。

本发明的加热器的上述和其它的有利设计方案和改进方案被记录在从属权利要求中。

以下，结合实施例并参照附图来描述本发明，其中：

图1示出本发明的加热器的主要部件的分解透视图，

图2示出图1的加热器的在由线II-II限定的平面内的竖截面图，

图3示出形成图1的本发明加热器的加热体的双螺旋丝的径向俯视图。

在以下采用表述如“左”、“右”、“下”、“上”等时，它们只涉及所述图中的表示，而绝不应理解为是对在加热器安装和工作时实现的其所用部件的布置或安装位置之限制。

如人们在图1和图2中知道地，本发明的加热器1具有外壳，外壳包括外壳下部3和外壳上部4，它们能以紧密方式组装，使得它们共同包围加热腔5，加热腔基本上呈具有大致圆形的横截面的纵长形筒体形式，并且待加热的流体如水流过它。通过双壳形构成该加热器1的外壳，加热器所需的零件被最少化并且简单安装。

在外壳下部3上设有进流管接头7，其在加热腔5的轴向左端的区域中通入到加热腔中，而在加热腔5的对置轴向端的区域内在外壳上部4定位有排流管接头8。通过所述布置来保证待加热流体从左下到右上地(即不仅在轴向上也在径向和对角方向上)基本均匀流过加热腔5，同时与加热体10保持紧密热接触。

外壳上部3具有向下凹陷的分隔壁13，分隔壁仅具有两个用于给加热体10供电的且在组装状态下密封关闭的开口，而在其顶侧在其它地方密封封闭该加热腔5。分隔壁13同时形成位于加热腔5上方的隔间14的底部，隔间用于容纳印刷电路板15，在印刷电路板上安置有加热器1供电和控制所需要的印制导线和电路电子元件(两者未被示出)。所述的印制导线可从外侧通过在图1中能看到的接线插头17接近，借助接线插头，尤其也与未示出的供应加热能的电流源进行连接。

为了保护印刷电路板15和位于其上的元件，隔间14在其与分隔壁13相对的一侧可通过盖18被关闭。

加热体10本身包括具有恒定圆形横截面的套管11，由加热丝盘绕而成的加热螺旋丝12在其内部按照本身已知的方式延伸，它可以与用于电热能的供应源相连，如还将详述的那样。位于套管11内壁与加热螺旋丝12之间的空隙能够被填充以导热良好但电绝缘的材料。

根据本发明，套管11被成形为双螺旋丝，即，它包括关于纵轴线19呈圆筒螺旋形的、以大致恒定的螺距来盘绕的第一外螺旋丝部20，其线圈全都大致具有彼此相同的内径或外径，它还包括关于共同的纵轴线19呈圆筒螺旋形盘绕的第二内螺旋丝部22，其线圈也全都大致具有统一的内径或外径，但在这里，第二内螺旋丝部的线圈外径小于第一螺旋丝部20的线圈内径。

第二螺旋丝部22的线圈的内径可在套管11的外径的3倍至6倍的范围内。

如此选择线圈直径的大小，即，第二螺旋丝部22可以在被第一螺旋丝部20包围的体积之内同轴延伸，使得两个螺旋丝部20、22的线圈不仅不接触，而是在第二螺旋丝部22的线圈的外圆筒形包络面与第一螺旋丝部20的线圈的内圆筒形包络面之间在径向上有空隙，该空隙的净宽在套管11直径的1倍到2倍的范围内。

两个螺旋丝部20、22的螺距彼此大致相同，其大小允许在共同的螺旋丝部20或22的紧邻相继的线圈之间总是有如下的轴向距离，该轴向距离在套管11的直径的1倍和2倍之间。

该尺寸用于在加热体10的各不同部分之间提供足够大的空隙，该空隙允许待加热的流体的顺畅流动和循环以及在流体和套管11的外壁之间的尽量大面积的紧密接触。

在双螺旋丝的两个轴向端之一，第一螺旋丝部20连续过渡至第二螺旋丝部22，从而旋转方向或盘绕方向得以维持不变。但也可以想到以下变型，在此第二螺旋丝部22具有与第一螺旋丝部20相反的旋转方向或盘绕方向。

在对置的轴向端，两个螺旋丝部20、22中的每一个之后接续有笔直的连接部24或25。这两个连接部24、25彼此平行延伸并且关于加热腔5沿径向朝分隔壁13延伸并以密封方式穿过它；它们在其相应端头具有电接口26或27。

如人们尤其在图1和图2中知道地，这两个连接部24、25在进流管接头7所通入的加热腔5区域中延伸，即，具有最低温度的流体在该区域中循环。由此，连接部24、25是加热体10的被最佳冷却的部分，从而尽量少地传热到印刷电路板15和安装在印刷电路板上的电路电子元件。

为了加强该效果而可以规定，加热螺旋丝12(为了清楚起见在图1和图2中分别仅示出其两端)虽然完全延伸穿过螺旋丝部20、22内部、但没有在连接部24、25内延伸，从而它们分别仅包围低阻抗的连接丝28、29，连接丝用于将加热螺旋丝12的末端连接至位于加热腔5之外的电接口26或27。因此，连接部24、25不仅被如此冷却，即，它们被刚进入加热腔5的流体环绕流动，也在其区域内未被主动加热。

作为其补充地可以规定，形成加热体10的管只在螺旋丝部20和22由导热良好的材料、尤其是金属构成，而连接部24、25的包围低阻抗连接丝28或29的周面部由导热性低的材料构成。显然，套管11的多个由不同材料构成的部分相互流体连通。

有特殊意义的是，如人们尤其在图2中知道地，中间壁13和外壳下部3的包围加热腔5的壁部具有呈螺旋线状环形延伸的朝加热腔5凹陷的槽或凹槽30，其近似延伸经过加热腔5的整个轴向长度范围。凹槽30的螺旋线状走向具有与套管11的紧邻凹槽30的第一螺旋丝部20彼此相同的螺距和盘绕方向。

所述槽或凹槽30优选不仅作为凹面开设于外壳下部3的和中间壁13的内侧，也如此成形，即，它在相应外侧突出或呈凸形突起。

凹槽30在其螺旋线状延伸的纵向的每个位置具有相对于该纵向垂直的呈部分圆形的横截面，该横截面朝加热腔5的内室敞开。在此，每个凹槽绕圈的净宽在其过渡至加热腔5的内室的部位大致等于加热体10的套管11的直径的2倍到3倍，如尤其可以在图2中知道的那样。

通过根据本发明的加热腔5的筒形壁的设计，提供呈螺旋线状延伸的流动空隙，其具有在第一螺旋丝部20和加热腔5壁内侧之间的大致恒定的净宽，经由进流管接头7进入加热腔5的流体或水通过该流动空隙在其通至排流管接头8的路径中被置于回转运动或翻滚运动中，这确保加热腔5内室的所有体积区域完全且均匀地被流体扫过。由此保证很好且均匀地将热从加热体10传递至流体。

Claims (13)

1.一种用于流体的电加热器(1)，具有加热腔(5)，该加热腔由大致呈圆筒形的壁包围并且该流体通过进流管接头(7)流入到该加热腔内并通过排流管接头(8)从该加热腔流出，并且在该加热腔内有带有套管(11)的加热体(10)，加热螺旋丝(12)在该套管内延伸，该加热螺旋丝的两端能够连接至用于电热能的供应源，其中，该套管(11)呈圆筒螺旋形盘绕并且以它的纵轴线(19)与该加热腔(5)的圆筒形壁的中心轴线重合的方式布置，

并且其中，在该加热腔(5)的圆筒形壁内形成沿轴向延伸的、呈螺旋线状的且朝着该加热腔(5)的内室凹陷的凹槽(30)，该凹槽具有与和该凹槽紧邻的该套管(11)彼此相同的螺距和盘绕方向，

其特征是，该加热体(10)的该套管(11)包括：

第一螺旋线状的螺旋丝部(20)，该第一螺旋线状的螺旋丝部(20)的外侧从该加热腔（5）的圆筒形壁以径向距离布置，由此建立之间的呈螺旋线状的流动空隙，

以及第二螺旋线状的螺旋丝部(22)，该第二螺旋线状的螺旋丝部(22)按照与前述第一螺旋线状的螺旋丝部(20)同轴的方式在由前述第一螺旋线状的螺旋丝部(20)包围的空间之内延伸并且在一轴向端并入到前述第一螺旋线状的螺旋丝部(20)内以形成双螺旋丝，而在每个所述螺旋丝部(20、22)的另一个轴向端设有连接部(24、25)，该连接部用于从该加热腔(5)引出该加热螺旋丝(12)的其中一端。

2.根据权利要求1所述的电加热器(1)，其特征是，该套管(11)的该第一螺旋线状的螺旋丝部(20)和该凹槽(30)大致具有彼此相同的轴向长度。

3.根据权利要求1或2所述的电加热器(1)，其特征是，该凹槽(30)按照垂直于其呈螺旋线状延伸的纵向的方式具有部分圆形的朝着该加热腔(5)内部敞开的横截面。

4.根据权利要求3所述的电加热器(1)，其特征是，两个所述螺旋丝部(20、22)中的每一个具有这样的螺距，即，所述螺旋丝部的彼此在轴向上相邻的线圈未相互接触。

5.根据权利要求4所述的电加热器(1)，其特征是，该第一螺旋线状的螺旋丝部(20)的内径比该第二螺旋线状的螺旋丝部(22)的外径明显更大，从而所述螺旋丝部二者的线圈在径向上不接触。

6.根据权利要求4所述的电加热器(1)，其特征是，所述第一螺旋线状的螺旋丝部和第二螺旋线状的螺旋丝部(20、22)的线圈大致具有彼此相同的螺距。

7.根据权利要求4所述的电加热器(1)，其特征是，在径向上看，该第一螺旋线状的螺旋丝部(20)的线圈和该第二螺旋线状的螺旋丝部(22)的线圈交替接续。

8.根据权利要求4所述的电加热器(1)，其特征是，所述两个连接部(24、25)位于该进流管接头(7)所通入的该加热腔(5)区域内。

9.根据权利要求4所述的电加热器(1)，其特征是，在每一个所述连接部(24、25)内没有设有加热螺旋丝(12)，而是仅设有将该加热螺旋丝(12)与所属的电接口(26、27)相连的低阻抗连接丝(28、29)。

10.根据权利要求4所述的电加热器(1)，其特征是，所述两个连接部(24、25)按照笔直且相互平行以及垂直于该双螺旋丝的纵轴线(19)的方式来延伸。

11.根据权利要求4所述的电加热器(1)，其特征是，该加热体(10)的套管(11)在所述连接部(24、25)区域内由不同于在所述螺旋丝部(20、22)区域内的材料构成，其中，所述连接部(24、25)区域内的材料的导热性比所述螺旋丝部(20、22)区域内的材料低。

12.根据权利要求1所述的电加热器(1)，其特征是，该进流管接头(7)布置在被该流体流过的加热腔(5)的所述一轴向端的区域内，该排流管接头(8)布置在被该流体流过的加热腔(5)的与该轴向端相对的轴向端的区域内。

13.根据权利要求4所述的电加热器(1)，其特征是，包括该双螺旋丝和设于其一轴向端上的连接部(24、25)的加热体(10)的轴向长度比该加热腔(5)的轴向长度明显更小，从而在该加热体(10)的两个轴向端分别留有用于该流体的流动空隙。

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