CN116709958A - 一种用于热饮料制备机器的电加热器 - Google Patents

Abstract

一种用于热饮料制备机器的电加热器(1)，包括金属主体(2)；布置在金属主体(2)中的至少一个电加热元件(3，4)，特别地被适配成当电流流过时产生热量；布置在金属主体(2)中的用于待加热液体通过的管(5)；其中所述管(5)的内表面(6)具有大于0.8μm，优选大于或等于1μm的表面粗糙度(Ra)。

Description

一种用于热饮料制备机器的电加热器

技术领域

本发明涉及一种电加热器，尤其涉及通流加热器(Flow Through Heater，FTH)类型的电加热器，用于制备热饮料(例如咖啡)的机器。

背景技术

电加热器常用于加热在管子中流动的液体，例如水。

“通流加热器”或FTH是一种已知的特别优越的电加热器类型。

FTH包括金属主体，管和一个或多个电加热元件(例如一个或多个电阻器)被插进该金属主体中。待加热的液体可以在管中流动，并且该一个或多个电阻器被适配成加热该管，并且因此加热在其中流动的液体。

FTH常被用于制备热饮料例如咖啡的机器中。

WO2016/016857A1中描述了一些FTH的示例。

FTH的一个问题是热污染。这种现象使液体的加热变差，因此降低了加热效率和速度。

设法避免这种现象的发生并不容易，特别是当希望获得一种能够快速加热液体并防止不希望的液体泄漏的装置时。

因此，需要改进FTH加热器，特别是避免热污染的发生。

发明内容

本发明的目的是获得一种用于热饮料制备机器的电加热器，特别是FTH型电加热器，该电加热器允许更有效、快速且高效地加热液体，特别是水。

特别地，本发明的目的是获得一种电加热器，其允许最小化或避免待加热液体的热污染现象的发生。

在这种情况下，本发明的目的是获得一种电加热器，该电加热器还允许最小化或避免不希望的液体泄漏，特别是从待加热的液体流动的管中泄漏。

此外，本发明的另一个目的是提供一种易于制造且成本低的电加热器。

本发明通过一种电加热器实现了上述目的以及根据本说明书的教导将显而易见的其他目的中的至少一个目的，该电加热器用于热饮料制备机器，例如家用电器，该电加热器包括：

-金属主体；

-布置在金属主体中的至少一个电加热元件，特别地被适配成当电流流过时产生热量；

-布置在金属主体中的用于待加热液体通过的管；

其中所述管的内表面具有表面粗糙度，特别是算术平均表面粗糙度Ra，该表面粗糙度Ra大于0.8μm，优选大于或等于1μm，更优选大于1μm(即大于1微米)。

有利的是，所选定的表面粗糙度允许最小化或避免在管中流动的待加热液体(优选为水)的热污染现象的发生。根据所进行的实验测试，表面粗糙度大于1μm时获得最佳结果。

因此，有利的是，根据本发明的电加热器允许快速有效地加热液体，特别是水。

特别优选的是，电加热器的管通过弯曲并焊接金属条制成。

实际上，有利的是，可以使用例如在市场上容易找到的金属条。金属条的至少一个表面具有针对管的内表面而选定的表面粗糙度。该金属条被弯曲，特别地使得该金属条的所述表面成为该管的内表面。

金属条的焊接导致焊缝的形成。

焊缝可以在管内形成突起。

由焊缝形成的突起可能会产生密封液体的问题。例如，当另一个管被插入到电加热器的管内，并且在两个管之间被插入密封环时，密封环由于焊缝形成的突起而变形，并且因此，可能存在不希望的液体泄漏。

因此，特别优选的是，在管的两个端部延伸段处，该焊缝受到挤压，优选地使得焊缝不会在管内形成突起。

有利的是，以这种方式，当管被插入电加热器的管的端部延伸段，并且密封环被置于多个管之间时，可能避免密封环的不期望的变形，从而确保液体的密封。

有利的是，电加热器可以特别紧凑。

本发明还涉及一种根据权利要求10的方法，其中提供了以下步骤：

a)弯曲金属条，该金属条具有至少一个表面，该至少一个表面的表面粗糙度大于0.8μm优选大于或等于1μm，优选大于1μm，并且执行所述金属条的焊接，从而形成具有焊缝的管。

本发明还涉及一种根据权利要求12所述的用于制备热饮料的机器，例如家用电器。

根据非排他性示例性实施例的详细描述，本发明的进一步特征和优点将变得更加明显。

从属权利要求描述了本发明的特定实施例。

附图说明

在本发明的描述中，参考了附图，附图以非限制性示例的方式提供，其中：

图1示出了根据本发明的电加热器的示例的立体图；

图2示意性地示出了在执行可选的处理之前，根据本发明所述的电加热器的管的一部分；在图2中，为了说明的目的，在右侧的管壁的一部分没有画出来；

图3示意性地示出了在执行前述可选处理之后，图2中的管的一部分。

相同的元件或部件具有相同的附图标记。

具体实施方式

参考附图，描述了根据本发明的电加热器1的示例性实施例。

电加热器1被设计为特别用于制备热饮料例如咖啡的机器，例如家用电器。

电加热器1包括：

-金属主体2；

-布置在金属主体2中的至少一个(即一个或多个)电加热元件3、4，特别地被适配成当电流流过时产生热量；

-布置在金属主体2中的用于待加热液体通过的管5；

其中所述管5的内表面6具有大于0.8μm的表面粗糙度Ra(即Ra>0.8μm)。

优选地，该表面粗糙度Ra大于或等于1μm。特别地，该表面粗糙度Ra优选地大于1μm(Ra>1μm)。实验测试已经强调，大于1μm的表面粗糙度Ra允许更好地最小化热污染的发生。

仅作为非限制性示例，该表面粗糙度Ra可以大于或等于1.5μm。

仅作为示例，在所有实施例中，该表面粗糙度Ra可以高达10μm或高达5μm。例如，1μm<Ra<10μm；或者例如，1μm<Ra≤5μm。

所述表面粗糙度值Ra，特别地是算术平均粗糙度值，特别地是根据ISO 4287标准，更具体地说是根据ISO 4287:1997标准。

管5的壁，特别是管5的内表面6，围绕轴线X延伸。该轴线X可以是直线的或曲线的，或者它可以包括一个或多个直线延伸段和一个或多个曲线延伸段。例如，该轴线X可以包括在两个直线延伸段之间延伸的曲线延伸段(如图1所示)。特别地，该轴线X是纵向轴线。

管5可以例如具有圆形或大体上圆形的截面。

特别地，管5由金属制成，优选由钢制成，优选由不锈钢制成。

优选地，管5通过焊接金属条制成，特别是通过弯曲和焊接金属条制成。

仅作为非限制性示例，所述金属条可以是或/>Top类型，特别是具有表面精加工的/>或/>Top类型。

通过焊接金属条制成的管5具有焊缝7或焊接区域。优选地，焊缝7沿着管5的整个长度延伸。

特别地，焊缝7大体上平行于轴线X延伸，管5的壁围绕该轴线X延伸。

焊缝7形成管5的壁的一部分。

由焊缝7限定的管5的内表面，并且优选地，仅该部分的内表面可以可选地具有不同于管5的内表面的其余部分的表面粗糙度。

换句话说，优选地，管5的整个内表面6具有前述表面粗糙度Ra，可选地，除了由焊缝7限定的内表面。

管5设有两个端部延伸段51、52。优选地，每个端部延伸段51、52是直线的。每个端部延伸段51、52限定了管5中的相应开口。优选地，管5仅设置有这两个开口。

优选地，在管5的每个端部延伸段51、52处，焊缝7已经进行过挤压或切屑处理，例如，如图3中示意性所示。特别地，优选地，在管5的每个端部延伸段51、52处，焊缝7不在管5内形成突起。

特别地，在管5的每个端部延伸段51、52处，焊缝7基本上不在管5内相对于管5的其余内表面6部分形成突起。

换句话说，焊缝7包括两个部分71(其中一个在图3中示意性地示出)，该两部分中的每一个都具有高度，特别是朝向管5内部的高度，该高度低于焊缝7的其余部分朝向管5内部的高度。特别地，所述高度是平行于与轴线X正交(例如径向)的轴线测量的。

特别地，因为挤压可以更经济地进行，因此挤压优于切屑处理。

仅作为非限制性示例，除了部分71之外，焊缝7可以具有高达0.3mm的高度。

两个部分71中的每一个都已经被挤压或经过了切屑处理，优选地使得它不在管5内形成突起。例如，焊缝7的每个部分71与管5的内表面6的其余部分大体上齐平。例如，每个部分71具有平行于轴线的朝向管5内部的高度，该轴线垂直于轴线X，该高度等于或大约等于0。两个部分71中的每一个都位于管5的相应的端部延伸段51、52处。

优选地，焊缝7仅在管51、52的两个端部延伸段处被挤压(或经过切屑处理)。实际上，密封环可以被布置在端部延伸段51、52处，该端部延伸段可以适当地与内表面6接触。非必须的，优选的是不对其他区域中的焊缝7进行挤压(或切屑处理)，以便简化生产过程。

优选地，管5的每个端部延伸段51、52具有3到40mm的长度，优选地具有15到25mm的长度。特别地，所述长度是平行于轴线X测量的。焊缝的两个部分71中的每一个优选地具有3到40mm，优选地15到25mm，的长度。

优选地，端部延伸部51、52位于金属主体2的外部，或者换句话说，从金属主体2延伸出来。

优选地，每个端部延伸段51、52设置有从管5的壁延伸的凸缘。

优选地，管5具有8到16mm，例如等于或大约等于12.7mm，的外径。

优选地，管5的壁厚为0.3至0.8mm。

仅作为示例，焊缝7可以具有0.5-3mm的宽度，特别地，所述宽度是垂直于轴线X沿着管5的壁测量的。

在所有实施例中，电加热器1被配置成特别地使得一个或多个电加热元件3、4可以通过金属主体2将热量传递到管5。

管5和一个或多个电加热元件3、4被并入到金属主体2内，优选地，它们被部分并入。

一个或多个电加热元件3、4优选与金属主体2钎焊在一起。

特别地，一个或多个电加热元件3、4与金属主体2接触。

一个或多个电加热元件3、4不同于金属主体2。

管5优选与金属主体2钎焊在一起。特别地，管5与金属主体2接触。特别地，管5的外表面与金属主体2接触，优选地直接与金属主体2接触。

管5是与金属主体2不同的元件。特别地，在管5的外表面和金属主体2之间存在接合部位。

一个或多个电加热元件3、4被适配成连接到电源，并且它们被适配成当电流流过它们时，产生热量，即它们可以通过焦耳效应产生热量。

特别地，每个电加热元件3、4是电阻器，优选地是铠装电阻器。

特别地，优选地，每个电加热元件3、4包括至少一个电阻元件，该至少一个电阻元件被布置在例如由铁、钢或铝制成的金属外壳或铠装内。该铠装与金属主体2接触，优选地直接接触。

优选地，每个电加热体3、4的两个端部在金属主体2的外部，或者换句话说，从金属主体2延伸出来。

金属主体2优选由铝或铝合金制成。金属主体2优选通过压铸制成。

优选地，一个或多个电加热元件3、4平行于管5延伸。特别地，每个电加热元件3、4的纵向轴线优选平行于管5的轴线X延伸。

可选地，电加热器1还包括第一导管和第二导管(未示出)，每个导管都被插入到管5的相应端部延伸段51、52内。至少一个第一密封环(未示出)被布置在第一导管和端部延伸段51之间，并且至少一个第二密封环(未示出)被布置在第二导管和端部延伸段52之间。

如下所述，所述导管和密封环可以是用于制备热饮料的机器的一部分。

例如，第一导管是优选由金属(例如钢)制成的管。

例如，第二导管是优选由金属(例如钢)制成的管。

优选地，每个密封环是弹性的。优选地，每个密封环是o形环。

在图1所示的非限制性示例中，电加热器1包括两个电加热元件3、4。电加热元件3、4优选地被放置于邻近管5。特别地，管5被优选地布置在两个电加热元件3、4之间。

例如，管5包括两个直线端部延伸段51、52，弯曲延伸段在这两个直线端部延伸段之间延伸。因此，轴线X包括两个直线延伸段，曲线延伸段在这两个直线延伸段之间延伸。优选地，仅作为示例，两个端部延伸段51、52彼此之间形成大约90°的角。

如前所述，相对于图1所示的形状，管5也可以具有其它形状，例如，它可以是直的，特别是完全直的，因此，轴线X是直线的。

一个用于获得电加热器1的方法的特别优选的例子包括步骤：a)弯曲金属条，该金属条具有至少一个表面，该至少一个表面的表面粗糙度Ra大于0.8μm，优选大于或等于1μm，优选大于1μm。该金属条的所述表面粗糙度Ra与管5的内表面6的表面粗糙度Ra相同，以及执行所述金属条的焊接，以便形成具有焊缝7的管5。

特别地，金属条被弯曲，使得具有所述表面粗糙度Ra的金属条的所述表面成为管5的内表面6。

如前所述，金属条表面的表面粗糙度Ra与管5的内表面6的表面粗糙度Ra相对应。

因此，金属条的表面粗糙度Ra根据管5的内表面6的期望表面粗糙度Ra而被选定。

用于获得管6的金属条可以具有其一个或两个表面，特别地，该一个或两个表面具有更大表面延伸，具有管5的内表面6的期望表面粗糙度。

金属条的成形，特别是弯曲，例如通过使用轧机执行。

焊接通过焊接装置执行，该焊接装置例如，包括一个或多个焊接机或由一个或多个焊接机组成。

特别地，焊接是纵向焊接。特别地，形成的焊缝7是纵向焊缝。

优选地，在步骤a)之后，提供步骤b)，其中，在管5的每个端部延伸段51、52处，所述焊缝7被挤压或经过切削处理，优选地使得所述焊缝7不在管5内形成突起。

焊缝7可以被挤压，例如使用冲压机。特别地，冲压机被插入到管5的端部延伸段51内。然后，例如，外部模具挤压端部延伸段51。对于端部延伸段52也是如此。

然后，优选在步骤b)之后，管5被插入到金属主体2内，特别是被插入到金属主体2的孔内，并且优选地通过钎焊被固定至金属主体2，。

一个或多个电加热元件3、4也被插入到金属主体2内，特别是被插入到金属主体2的相应孔内，并且它们优选地通过钎焊被固定金属主体2。

为了获得图1所示的可选形状，包括金属主体2、管5和一个或多个电加热元件3、4的组装部分被弯曲。

优选地，还提供切割步骤，用于通过切割装置将管5切割成一定长度。定长切割步骤优选在步骤a)和步骤b)之间进行。优选地，管5，特别是切割成一定长度的管5，具有10至25cm的长度，特别地，所述长度是平行于轴线X测量的。

优选地，在步骤b)之后，进行管5的轧制和/或校准，特别地用于获得期望的外径。

本发明还涉及一种用于制备热饮料，特别是咖啡的机器(未示出)，例如家用电器。该机器包括电加热器1。

优选地，该机器包括第一导管和第二导管，每个导管都被插入到管5的相应端部延伸段51、52内。

至少一个第一密封环(未示出)被布置在第一导管和端部延伸段51之间，并且至少一个第二密封环(未示出)被布置在第二导管和端部延伸段52之间。

例如，第一导管是优选由金属(例如钢)制成的管。

例如，第二导管是优选由金属(例如钢)制成的管。

优选地，每个密封环是弹性的。优选地，每个密封环是o形环。

有利地，管5的内表面6的已被选定的表面粗糙度Ra(大于0.8μm)显著减少或消除了热污染的发生，特别是当Ra>1μm时。

此外，由至少一个表面具有期望表面粗糙度的金属条制成管是特别有利的。

在端部延伸段51、52处由焊缝7形成的管5内的可能突出物的挤压或切屑处理允许密封环和管5之间的适当接触，从而避免不希望的液体泄漏。

Claims (13)

1.一种电加热器(1)，用于热饮料制备机器，所述电加热器(1)包括：

金属主体(2)；

至少一个电加热元件(3，4)，所述至少一个电加热元件(3，4)布置在所述金属主体(2)中，特别地被适配成当电流流过时产生热量；

管(5)，所述管(5)布置在所述金属主体(2)中，供待加热液体通过；

其特征在于，所述管(5)的内表面(6)具有大于0.8μm的表面粗糙度(Ra)或算术平均粗糙度。

2.根据权利要求1所述的电加热器(1)，其中所述表面粗糙度(Ra)大于或等于1μm，优选大于1μm。

3.根据权利要求1或2所述的电加热器(1)，其中所述管(5)通过焊接金属条制成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器(1)，其中所述管(5)具有焊缝(7)，特别地，其中所述焊缝(7)大体上平行于轴线(X)延伸，所述管(5)的壁围绕所述轴线(X)延伸。

5.根据权利要求4所述的电加热器(1)，其中所述焊缝(7)包括两个部分(71)，所述两个部分中的每一个具有朝向所述管(5)内部的高度，所述高度低于所述焊缝(7)的其余部分朝向所述管(5)内部的高度；所述两个部分(71)中的每一个都位于所述管(5)的相应端部延伸段(51，52)处。

6.根据权利要求4或5所述的电加热器(1)，其中，在所述管(5)的每个端部延伸段(51，52)处，所述焊缝(7)经过挤压或切屑处理。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的电加热器(1)，其中在所述管(5)的每个端部延伸段(51，52)处，所述焊缝(7)不在所述管(5)内形成突起。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器(1)，其中所述管(5)的每个端部延伸段(51，52)的长度为3至40mm，优选为15至25mm。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电加热器(1)，包括第一导管和第二导管，所述第一导管和所述第二导管中的每一者都被插入到所述管(5)的相应端部延伸段(51，52)内；并且其中至少一个第一密封环被布置在所述第一导管和端部延伸段(51)之间，并且至少一个第二密封环被布置在所述第二导管和另一个端部延伸段(51)之间。

10.一种用于获得根据前述权利要求中任一项所述的电加热器(1)的加工方法，其中，提供以下步骤：

a)弯曲金属条，所述金属条具有至少一个表面，所述至少一个表面的表面粗糙度(Ra)大于0.8μm，优选大于或等于1μm，以及执行所述金属条的焊接，从而形成具有焊缝(7)的管(5)。

11.根据权利要求10所述的加工方法，其中，在步骤a)之后，提供步骤b)，其中，在所述管(5)的每个端部延伸段(51，52)处，所述焊缝(7)被挤压或经切屑处理，优选地使得所述焊缝(7)不在所述管(5)内形成突起。

12.一种机器，用于制备热饮料，特别是咖啡，包括根据权利要求1至9中任一项所述的电加热器(1)。

13.根据权利要求12所述的机器，包括第一导管和第二导管，所述第一导管和所述第二导管中的每一者都被插入到所述管(5)的相应端部延伸段(51，52)内；并且其中至少一个第一密封环被布置在所述第一导管和端部延伸段(51)之间，并且至少一个第二密封环被布置在所述第二导管和另一个端部延伸段(52)之间。