CN216602504U - 能减轻结垢的流通式螺旋加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电加热技术，旨在提供一种能减轻结垢的流通式螺旋加热器。该加热器包括电加热管与水管，两者并列组成双管结构，且经同步卷绕构成螺旋状的加热器本体；在水管的两端分别设出水口和进水口，在电加热管的两端分别设接线端；在螺旋状的加热器本体中，相邻的双管结构之间形成卷绕间距，且出水段的卷绕间距要小于进水段的卷绕间距。本实用新型通过在出水口方向减小双管结构的卷绕间距、减小电加热管中绕丝半径、加大电加热管中绕丝间距的方式；对于进水段，通过增加发热面积以增加换热面积，相对降低出水段单位面积的功率分布；最终通过降低出水段水管的内部温度，减轻水管中结垢现象的发生。加强筋和涂层结构都能辅助减轻结垢。

Description

能减轻结垢的流通式螺旋加热器

技术领域

本实用新型涉及电加热技术，具体是涉及一种能减轻结垢的流通式螺旋加热器。

背景技术

随着生活质量的不断提高，人们对饮用的咖啡的温度的要求也越来越高，而在现有的咖啡机中，加热器管的结构一般是由水管和加热管两部分组成，水管螺旋卷绕在直管形加热管上。由于家用咖啡机整体尺寸较小，受内部空间限制，加热管的加热长度较短，煲出的咖啡温度较低，使得咖啡萃取的不够充分，影响了人们饮用时的口感，不能够满足人们的使用需求。因此，为提升加热效率，研发人员提出将水管也弯制成螺旋形状。水管与加热管之间或者相互套装，或者间隔安装，或者相邻同时卷绕。从而能够在有限的空间内增加加热长度、提高传热面积，以实现更大加热功率和更高换热效率。

但是，更大的加热功率和更高的换热效率同时也带来了水管结垢问题。对于靠近出水口的后段部分水管而言，由于流经水温更高(通常为97℃左右)，在这部分水管中更容易结垢。因此在长时间使用后，会出现换热效果变差导致水温不能达到标称温度。水垢在剥离后导致水管局部升温过高、水垢脱落后容易堵住水路，降低产品寿命，同时也容易进入饮品导致污染等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种能减轻结垢的流通式螺旋加热器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的解决方案是：

提供一种能减轻结垢的流通式螺旋加热器，包括电加热管与水管，两者并列组成双管结构，且经同步卷绕构成螺旋状的加热器本体；在水管的两端分别设出水口和进水口，在电加热管的两端分别设接线端；在螺旋状的加热器本体中，相邻的双管结构之间形成卷绕间距，且出水段的卷绕间距要小于进水段的卷绕间距。

作为一种改进方案，所述加热器本体分为至少两个节段，在每个节段中双管结构的卷绕间距相等；靠近出水口的节段与靠近进水口的节段相比，前者的卷绕间距要小于后者；或者，加热器本体中相邻双管结构之间的卷绕间距从进水口至出水口逐渐减小，且加热器本体分为至少两个节段。

作为一种改进方案，所述加热器本体只有一个节段；在相邻双管结构之间，其卷绕间距从进水口至出水口逐渐减小。

作为一种改进方案，所述电加热管中，靠近出水口的电加热管与靠近进水口的电加热管相比，前者的绕丝半径要小于后者。

作为一种改进方案，所述电加热管中，靠近出水口的电加热管与靠近进水口的电加热管相比，前者的绕丝间距要大于后者。

作为一种改进方案，所述水管内部表面敷设有涂层结构。

作为一种改进方案，在加热器本体的外侧通过焊接方式固定有用于安装温控器的支架。

作为一种改进方案，在所述水管中贯穿设置加强筋，加强筋的横截面呈一字型、十字形或星形。

作为一种改进方案，所述电加热管有两条，分别设于水管的两侧，且两个加热管的轴线与水管的轴线在同一平面上。

作为一种改进方案，所述电加热管与水管是一体成型制成的结构，或者是分别单独成型后通过焊接或铆接方式结合在一起。

与现有技术相比，本实用新型的技术效果是：

1、本实用新型通过在出水口方向减小双管结构的卷绕间距、减小电加热管中绕丝半径、加大电加热管中绕丝间距的方式；对于进水段，通过增加发热面积以增加换热面积，相对降低出水段单位面积的功率分布；最终通过降低出水段水管的内部温度，减轻水管中结垢现象的发生。

2、本实用新型在水管中设置加强筋，能够增加水流的扰动，提高换热效率，使出水段的水温更加均匀，避免局部水温过高，减轻结垢。

3、本实用新型在水管内部设置涂层结构，能够降低水垢在出水段管壁上的附着力，减轻结垢。

附图说明

图1为流通式螺旋加热器的整体结构示意图。

图2-4为不同流通式螺旋加热器的端部截面示意图。

图5为加装了安装支架的流通式螺旋加热器的立体结构示意图。

图6为图5中流通式螺旋加热器的轴向俯视图(移除了安装支架)。

图7为一实施例中不等间距卷绕的流通式螺旋加热器结构示意图。

图8为另一实施例中不等间距卷绕的流通式螺旋加热器结构示意图。

图9-12为不同结构形式的水管接头轴向剖视图。

图13-15为截面形状的水管截面图。

图16-17为采用不同结构形式加强筋的流通式螺旋加热器的端部截面图。

图中附图标记为：1加热器本体；2电加热管；21电绝缘材料；22连接销；23封闭元件；3水管；31进水口；32出水口；33密封圈；34水管接头；35加强筋；4安装支架。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。

本申请中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实用新型中能减轻结垢的流通式螺旋加热器，包括电加热管2与水管3，两者并列组成双管结构，且经同步卷绕构成螺旋状的加热器本体1。在电加热管2的两端分别设接线端，在水管3的两端分别设出水口32和进水口31，水管内部表面敷设有涂层结构。在螺旋状的加热器本体1中，将靠近出水口32的部分定义为出水段，靠近进水口31的部分定义为进水段。相邻的双管结构之间形成卷绕间距，且出水段的卷绕间距要小于进水段的卷绕间距。

如图7所示，作为一种可选方案，加热器本体1只有一个节段；在相邻双管结构之间，其卷绕间距从进水口至出水口逐渐减小。如图8所示，作为另一种可选方案，还可以将加热器本体1分为两个(或者更多)节段，在每个节段中双管结构的卷绕间距相等；靠近出水口的节段与靠近进水口的节段相比，前者的卷绕间距要小于后者；或者，加热器本体1中相邻双管结构之间的卷绕间距从进水口至出水口逐渐减小(参考图7中的渐变方案)，且加热器本体1分为至少两个节段。

作为可选地配合使用的设计方案，本实用新型在电加热管2中，靠近出水口的绕丝半径要小于靠近进水口的；或者，靠近出水口的绕丝间距要大于靠近进水口的。绕丝半径是指电加热管2中电阻丝缠绕半径，绕丝间距是指螺旋状电阻丝的相邻间距。还可以在水管3中贯穿设置加强筋35，加强筋35的横截面呈一字型(如图17所示)、十字形或星形(如图16所示)。

以上的技术方案的设计目的，都是为了减轻水管中结垢现象的发生，其技术原理描述如下：

(1)在加热器本体1中，出水段的卷绕间距要小于进水段的卷绕间距，其技术目的是：通过增加出水段长度来增加换热面积，改善水温均匀性；在相同功率下，单位面积分布功率降低；降低靠近加热管侧的水管内壁温度，因而能够减少出水段的水管内结垢现象发生；

(2)电加热管2中靠近出水口的绕丝半径要小于靠近进水口的，其技术目的是：让电阻丝与水管距离增加，减少电阻丝的传热效果，降低水管内壁温度，因而能够减少出水段的水管内结垢现象发生；

(3)电加热管2中靠近出水口的绕丝间距要大于靠近进水口的，其技术目的是：绕丝间距大，发热丝长度就短，在相同功率下，单位面积分布功率降低，从而降低靠近加热管侧的水管内壁温度，因而能够减少出水段的水管内结垢现象发生。

(4)在水管3中设置加强筋，能够增加水流的扰动，提高换热效率，使出水段的水温更加均匀，避免局部水温过高，减轻结垢。

(5)在水管3内部设置涂层结构，能够降低水垢在出水段管壁上的附着力，减轻结垢。

更为具体的实施方式描述如下：

1、流通式螺旋加热器的卷绕结构如图1、5、6所示。用于卷绕成加热器本体1的双管结构，可选是一体成型而成且带有两个贯通腔体，分别用作电加热管2的管壁和水管3；在完成电加热管2内部填充后，再同步卷绕后形成加热器本体1。也可以是在电加热管2和水管3分别单独成型后，通过焊接或铆接等连接方式接合在一起，然后再同步卷绕后形成加热器本体1。

2、水管3端部的进水口31和出水口32可以设有不同形式的水管接头34，用于外部水管联接。如图9、10所示，水管接头34通过焊接固定在水管3的端部，水管接头34为直管、弯管或其他形状。如图11所示，水管接头34通过密封件(如密封圈33)连接在水管3的端部。如图12所示，水管3的两端可直接通过减径方式形成各种水管接头34的结构，用于与外部水管联结。

3、如图7所示，双管结构为不等距卷绕，出水段的卷绕节距小于进水段的卷绕节距。进水段与出水段的方向，可以根据具体安装环境的不同而变动。

4、如图8所示，双管结构可划分为两段或多段。每段中的卷绕间距相等，但出水段的卷绕间距要小于进水段；或者，双管结构的整体卷绕间距从进水口至出水口逐渐减小(参考图7中方案)。

5、电加热管2内设有电阻丝(图中未示出)，电阻丝可以是一段或划分为多段，电阻丝的节距由进水段至出水段依次增大。

6、电加热管2内设有电阻丝(图中未示出)，电阻丝可以是一段或划分为多段，电阻丝绕丝外径由进水段至出水段依次减小。

7、如图5所示，在加热器本体1外侧通过焊接固定有安装支架4，用于安装温控器，安装支架4可设在加热器本体1外侧的任意位置。

8、如图13、14、15所示，水管3的管体截面可选为圆形、C形、腰形、椭圆形、三角形或其他不规则形状；如图3、4所示，当水管的截面为C形时，水管3半包裹式的设于电加热管2的一侧。

9、水管内可以设加强筋35，当进行卷绕时可防止水管变形，并可起到扰流作用以减少结垢。图16、17为其中两种加强筋35的设置示例。

10、电加热管2可以有两条，分别设于水管3的两侧，且两个电加热管2的轴线与水管3的轴线在同一平面上。

11、电加热管2的管体截面可选为圆形、腰形、椭圆形、三角形、长方形、正方形或其他不规则形状。

12、电加热管2的管壁与水管3的材料均可选择铝、铝合金、铜、不锈钢等易形变、传热好的金属材料。

13、电加热管2内设有电阻丝和电绝缘材料21，其两端分别连接销22和封闭元件23。其中，电阻丝围绕于电加热管2的纵轴设置，且两端分别接至连接销22，两个连接销22均伸出位于管口的封闭元件23，用于连接电源；封闭元件23用于固定连接销22且起到绝缘作用；电绝缘材料21优选氧化镁，将氧化镁均匀地灌装在电加热管2内部能起到绝缘导热的作用。

14、在水管3内设有涂层结构，用于防止水与管壁直接接触，并减少水垢堆积。

15、涂层结构的材料可选：聚酰胺(PA)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基(PFA)、氟化乙丙烯(FEP)、聚氨酯(PU)、聚酯、纳米陶瓷、环氧材料、硅树脂、或使用溶胶-凝胶工艺制成的材料。优选地，所述涂层由聚酰胺(PA)制成。

Claims (10)

1.一种能减轻结垢的流通式螺旋加热器，包括电加热管与水管，两者并列组成双管结构，且经同步卷绕构成螺旋状的加热器本体；在水管的两端分别设出水口和进水口，在电加热管的两端分别设接线端；其特征在于，在螺旋状的加热器本体中，相邻的双管结构之间形成卷绕间距，且出水段的卷绕间距要小于进水段的卷绕间距。

2.根据权利要求1所述的流通式螺旋加热器，其特征在于，所述加热器本体分为至少两个节段，在每个节段中双管结构的卷绕间距相等；靠近出水口的节段与靠近进水口的节段相比，前者的卷绕间距要小于后者；或者，加热器本体中相邻双管结构之间的卷绕间距从进水口至出水口逐渐减小，且加热器本体分为至少两个节段。

3.根据权利要求1所述的流通式螺旋加热器，其特征在于，所述加热器本体只有一个节段；在相邻双管结构之间，其卷绕间距从进水口至出水口逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的流通式螺旋加热器，其特征在于，所述电加热管中，靠近出水口的电加热管与靠近进水口的电加热管相比，前者的绕丝半径要小于后者。

5.根据权利要求1所述的流通式螺旋加热器，其特征在于，所述电加热管中，靠近出水口的电加热管与靠近进水口的电加热管相比，前者的绕丝间距要大于后者。

6.根据权利要求1所述的流通式螺旋加热器，其特征在于，所述水管内部表面敷设有涂层结构。

7.根据权利要求1所述的流通式螺旋加热器，其特征在于，在加热器本体的外侧通过焊接方式固定有用于安装温控器的支架。

8.根据权利要求1所述的流通式螺旋加热器，其特征在于，在所述水管中贯穿设置加强筋，加强筋的横截面呈一字型、十字形或星形。

9.根据权利要求1所述的流通式螺旋加热器，其特征在于，所述电加热管有两条，分别设于水管的两侧，且两个加热管的轴线与水管的轴线在同一平面上。

10.根据权利要求1所述的流通式螺旋加热器，其特征在于，所述电加热管与水管是一体成型制成的结构，或者是分别单独成型后通过焊接或铆接方式结合在一起。

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