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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Heizkörper zur Anordnung
in einem Innenraum eines Nahrungsmittelbehandlungsgeräts,
umfassend zumindest ein Heizelement, welches derartig geformt ist,
dass es sich ausgehend von zumindest einem ersten Anschlusselement
im We sentlichen in eine erste Raumrichtung erstreckt und dann in
zumindest einen Windungsbereich übergeht, in dem es derartig gewunden
ist, dass es sich ausgehend von dem Windungsbereich in eine der
ersten Raumrichtung entgegengesetzte zweite Raumrichtung bis zu
zumindest einem zweiten Anschlusselement erstreckt sowie ein Nahrungsmittelbehandlungsgerät
umfassend einen solchen Heizkörper.
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Ein
gattungsgemäßer Heizkörper ist beispielsweise
aus der
DE 84 36 425
U1 , die eine Befestigungsvorrichtung für die elektrischen
Heizkörper eines Gargeräts betrifft, bekannt.
Die Heizkörper ragen in einen Garraum bzw. eine Muffel
des Gargeräts, welches insbesondere als Dampfgerät
ausgeführt ist, hinein. Um zu vermeiden, dass zum Austauschen
eines Heizkörpers die Rückseite des Gargeräts
zugänglich sein muss, insbesondere das Gargerät
verrückt werden muss, um die Rückseite zugänglich
zu machen, wird vorgeschlagen, dass der Heizkörper mittels
eines Heizkörperflansches von der Innenseite des Garraums über
eine Befestigungsmutter und einen Gewindestift an einer Muffelrückwand
befestigt werden kann.
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Derartige
Heizkörper sind üblicherweise als U-förmige
Heizelemente ausgestaltet. In 1 ist eine
Aufsicht auf einen derartigen gattungsgemäßen und
aus dem Stand der Technik bekannten Heizkörper 1 dargestellt,
der insgesamt drei Heizelemente 3a, 3b und 3c umfasst.
Die Heizelemente 3a, 3b, 3c weisen jeweilige
erste Anschlusselemente 5a, 5b, 5c sowie
zweite Anschlusselemente 7a, 7b, 7c auf.
Die Heizelemente 3a, 3b, 3c sind auf
einem Flansch 9 angeordnet, wobei der Flansch 9 Öffnungen 11 zur Befestigung
an einer nicht dargestellten Tragstruktur eines Nahrungsmittelbehandlungsgeräts
aufweist.
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Die
Heizelemente 3a, 3b, 3c weisen üblicherweise
senkrecht zum Flansch 9 einen U-förmigen Verlauf,
ausgehend von den ersten Anschlusselementen 5a, 5b, 5c zu
den zweiten Anschlusselementen 7a, 7b, 7c auf,
durchlaufen also in Windungsbereichen 13a, 13b, 13c eine
180°-Wendung.
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Nachteilig
bei den aus dem Stand der Technik bekannten Heizkörpern
bzw. Heizelementen ist jedoch, dass ein vorhandener Bauraum nur
unzureichend ausgenutzt wird und zur Erreichung einer vorbestimmten
Wärmeleistung eine vergleichsweise hohe Oberflächenbelastung,
d. h. Leistung pro Fläche (Watt pro cm2)
der Heizelemente 3a, 3b, 3c gewählt
werden muss.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung den gattungsgemäßen
Heizkörper derartig weiterzuentwickeln, dass die Nachteile
des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere
ein Heizkörper bereitgestellt wird, der eine verbesserte
Volumenausnutzung aufweist und insbesondere zur Erreichung einer
vorbestimmten Heizleistung eine verringerte Oberflächenbelastung
von von dem Heizkörper umfassten Heizelementen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das Heizelement im Windungsbereich derartig gewunden ist, dass
bei einer Projektion des Heizelements auf eine erste Projektionsebene, die
senkrecht zu der ersten Raumrichtung und der zweiten Raumrichtung
verläuft, das Heizelement in der ersten Projektionsebene
zumindest bereichsweise zumindest ein erstes Spiralsegment einer
ebenen Spirale durchläuft.
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Dabei
ist insbesondere vorgesehen, dass in der ersten Projektionsebene
das erste Anschlusselement auf einem ersten Kreis mit einem ersten
Radius und das zweite Anschlusselement auf einem zweiten Kreis mit
einem zweiten Radius liegt, wobei der erste Radius und der zweite
Radius unterschiedlich sind, insbesondere der erste Radius des ersten
Kreises größer ist als der zweite Radius des zweiten
Kreises und/oder der erste Kreis und der zweite Kreis einen gemeinsamen
Mittelpunkt aufweisen und/oder konzentrisch zueinander angeordnet
sind, insbesondere der Mittelpunkt dem Zentrum des Spiralsegments entspricht.
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Weiterhin
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass das Heizelement in dem
Windungsbereich derartig gewunden ist, dass es sich in der Ebene
des Spiralsegments und/oder bei einer Projektion in eine zweite
Projektionsebene, die insbesondere der Ebene des Spiralsegments, des
ersten Kreises und/oder des zweiten Kreises entspricht, zumindest
bereichsweise meanderförmig, schlangenförmig und/oder zickzackförmig
erstreckt.
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Ein
erfindungsgemäßer Heizkörper gemäß der
zuvor beschriebenen Ausführungsform kann ferner dadurch
gekennzeichnet sein, dass eine Hauptrichtung des Meanders in der
Ebene des Spiralsegments im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Raumrichtung
und/oder der zweiten Raumrichtung verläuft und/oder zumindest
ein einzelnes Meandersegment sich im Wesentlichen in eine Richtung
parallel und/oder entgegengesetzt zu der ersten Raumrichtung und/oder
der zweiten Raumrichtung erstreckt und/oder die Hauptrichtung des
Meanders im wesentlichen parallel und/oder entgegengesetzt zu der
ersten Raumrichtung und/oder der zweiten Raumrichtung verläuft
und/oder zumindest ein einzelnes Meandersegmente sich im Wesentlichen
in eine Richtung senkrecht zu der ersten Raumrichtung und/oder der
zweiten Raumrichtung erstreckt.
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Weiterhin
schlägt die Erfindung vor, dass das Heizelement in dem
Windungsbereich derartig gewunden ist, dass es nach Erstreckung
in die erste Raumrichtung zumindest eine erste Umkehrung durchläuft
und sich nach der ersten Umkehrung in eine dritte Raumrichtung,
die insbesondere im wesentlichen senkrecht zu der ersten Raumrichtung und/oder
der zweiten Raumrichtung verläuft, und/oder eine vierte
Raumrichtung, die im wesentlichen entgegengesetzt zu der ersten
Raumrichtung, im wesentlichen parallel zu der zweiten Raumrichtung
und/oder im Wesentlichen senkrecht zu der dritten Raumrichtung verläuft,
erstreckt, wobei vorzugsweise die vierte Raumrichtung der zweiten
Raumrichtung entspricht und/oder parallel zu der zweiten Raumrichtung
verläuft.
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Bei
der vorgenannten Ausführungsform ist bevorzugt, dass das
Heizelement nach Erstrecken in die dritte Raumrichtung zumindest
eine zweite Umkehrung durchläuft und sich nach der zweiten
Umkehrung in die zweite Raumrichtung zu dem zweiten Anschlusselement
erstreckt.
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Auch
kann ein erfindungsgemäßer Heizkörper
dadurch gekennzeichnet sein, dass das Heizelement nach Erstrecken
in die vierte Raumrichtung zumindest eine dritte Umkehrung durchlauft
und sich nach Durchlaufen der dritten Umkehrung in eine fünfte
Raumrichtungen erstreckt, die sich vorzugsweise im wesentlichen
senkrecht zu einer oder zwei Richtungen aus der Gruppe, umfassend
die erste Raumrichtung, die zweite Raumrichtung und/oder die vierte Raumrichtung,
und/oder im wesentlichen parallel zu der dritten Raumrichtung erstreckt,
wobei das Heizelement vorzugsweise anschließend die zweite
Umkehrung durchläuft.
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Alternativ
kann sich ein erfindungsgemäßer Heizkörper
dadurch auszeichnen, dass das Heizelement nach Erstrecken in die
vierte Raumrichtung zumindest eine vierte Umkehrung durchlauft und
sich nach Durchlaufen der vierten Umkehrung in eine zu der ersten
Raumrichtung im Wesentlichen parallelen, zu der zweiten Raumrichtung
und/oder zu der vierten Raumrichtung im wesentlichen entgegengesetzten und/oder
zu der dritten Raumrichtung und/oder der fünften Raumrichtung
im wesentlichen senkrechten sechsten Raumrichtung erstreckt.
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Bei
der vorgenannten Ausführungsform ist mit der Erfindung
bevorzugt, dass das Heizelement nach Erstrecken in die sechste Raumrichtung
zumindest eine fünfte Umkehrung durchlauft und sich nach Durchlaufen
der fünften Umkehrung in eine siebte Raumrichtung erstreckt,
die sich vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zu einer oder zwei
Richtungen der Gruppe, umfassend die erste Raumrichtung, die zweite
Raumrichtung, die vierte Raumrichtung, und/oder die sechste Raumrichtung,
und/oder im wesentlichen parallel zu der dritten Raumrichtung oder der
fünften Raumrichtung erstreckt, wobei das Heizelement vorzugsweise
anschließend die zweite Umkehrung durchlauft.
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Alternativ
kann dazu vorgesehen sein, dass das Heizelement nach Erstrecken
in die sechste Raumrichtung zumindest eine sechste Umkehrung durchlauft
und sich nach Durchlaufen der sechsten Umkehrung in eine zu der
ersten Raumrichtung und/oder der sechsten Raumrichtung im Wesentlichen
entgegengesetzten und/oder zu der zweiten Raumrichtung und/oder
der vier ten Raumrichtung im wesentlichen parallelen achten Raumrichtung
erstreckt, wobei vorzugsweise die achte Raumrichtung mit der zweiten
Raumrichtung identisch ist, insbesondere sich das Heizelement nach
Durchlaufen der sechsten Umkehrung zu dem zweiten Anschlusselement
erstreckt.
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Weiterhin
schlägt die Erfindung vor, dass ein erfindungsgemäßer
Heizkörper gekennzeichnet ist durch eine Vielzahl von sich
aneinanderreihenden ersten Umkehrungen, vierten Umkehrungen und sechsten
Umkehrungen, wobei vorzugsweise die sechste Umkehrung einer nachfolgenden
ersten Umkehrung entspricht.
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Weiterhin
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass das Heizelement im Bereich
der ersten Umkehrung, der zweiten Umkehrung, der dritten Umkehrung,
der vierten Umkehrung der fünften Umkehrung und/oder der
sechsten Umkehrung bei einer Projektion in die erste Projektionsebene
in der ersten Projektionsebene ein zweites Spiralsegment durchlauft,
wobei insbesondere das zweite Spiralsegment dem ersten Spiralsegment
entspricht.
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Besonders
bevorzugt ist, dass das erste Spiralsegment und/oder das zweite
Spiralsegment ein Segment einer ebenen archimedischen Spirale, logarithmischen
Spirale, hyperbolischen Spirale und/oder vermatschen Spirale ist
bzw. sind und/oder das erste Spiralsegment und/oder das zweite Spiralsegment
in der ersten Projektionsebene einen Winkelbereich von mehr als
30°, mehr als 36°, mehr als 40°, mehr
als 45°, mehr als 60°, mehr als 72°,
mehr als 90°, mehr als 120° und/oder mehr als
180° abdeckt.
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Weiterhin
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass das Heizelement zumindest
bereichsweise rohrförmig ausgebildet ist, insbesondere
zumindest bereichsweise einen kreisförmige, quadratischen,
elliptischen, rechteckförmigen, dreieckförmigen und/oder
sternförmigen Querschnitt aufweist.
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Besonders
bevorzugte Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet
sein, dass das Heizelement zumindest einen elektrischen Heizwiderstand umfasst,
wobei das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement
zur elektrischen Kontaktierung des Heizwiderstands mit einer elektrischen
Energiequelle dienen, und/oder das Heizelement zumindest eine Leitung
zur Durchströmung eines Heizfluids umfasst, wobei das erste
Anschlusselement zur Zuführung des Heizfluids und das zweite
Anschlusselement zur Abführung des Heizfluids dient.
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Bei
der vorgenannten Ausführungsform ist insbesondere bevorzugt,
dass das Heizfluid zumindest ein Gas, insbesondere ein Verbrennungsgas und/oder
Wärmetransportgas, und/oder zumindest eine Flüssigkeit,
wie Wasser, Öl und/oder Alkohol und/oder zumindest ein
Aerosol, wie Wasserdampf, umfasst.
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Weiterhin
kann ein erfindungsgemäßer Heizkörper
gekennzeichnet sein, durch zumindest zwei Heizelemente, insbesondere
drei Heizelemente oder eine Vielzahl von Heizelementen, wobei das
Zentrum der ersten Spiralsegmente und/oder der zweiten Spiralsegmente
zumindest zweier Heizelemente in der ersten Projektionsebene identisch
sind, der Mittelpunkt und/oder der erste Radius des ersten Kreises zumindest
zweier Heizelemente identisch ist, wobei insbesondere der Mittelpunkt
mit dem Zentrum des ersten Spiralsegments und/oder des zweiten Spiralsegments
eines Heizelements zusammenfällt und/oder der Mittelpunkt
und/oder der zweite Radius des zweiten Kreises zumindest zweier
Heizelemente identisch ist, wobei insbesondere der Mittelpunkt mit dem
Zentrum des ersten Spiralsegments und/oder des zweiten Spiralsegments
eines Heizelements zusammenfällt.
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Bei
der vorgenannten Ausführungsform ist bevorzugt, dass die
ersten Anschlusselemente zumindest zweier Heizelemente, vorzugsweise
aller Heizelemente, und/oder die zweiten Anschlusselemente zumindest
zweier Heizelemente, vorzugsweise aller Heizelemente, insbeson dere
elektrisch und/oder fluidal, miteinander in Wirkverbindung stehen,
insbesondere direkt miteinander verbunden sind.
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Weiterhin
kann ein erfindungsgemäßer Heizkörper
aufweisen zumindest einen Befestigungsflansch zur Befestigung des
Heizkörpers an zumindest einer Tragstruktur des Nahrungsmittelbehandlungsgerätes,
insbesondere im Bereich zumindest einer ersten Öffnung,
wobei vorzugsweise der Heizkörper, insbesondere das Heizelement,
zumindest bereichsweise durch die erste Öffnung in den
Innenraum einführbar ist.
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Bei
der vorgenannten Ausführungsform ist bevorzugt, dass der
Befestigungsflansch zumindest eine Aussparung, wie eine zweite Öffnung,
aufweist, wobei das erste Anschlusselement und/oder das zweite Anschlusselement
zumindest bereichsweise in der Aussparung anordbar und/oder durch
die Aussparung führbar ist bzw. sind.
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Die
beiden zuvor genannten Ausführungsformen können
ferner dadurch gekennzeichnet sein, dass der Befestigungsflansch
mittels einer Verbindungseinrichtung, wie einer Clips-, Rast-, Schraub-, Niet-,
Bajonett- und/oder Schweißverbindung, mit der Tragstruktur
verbindbar ist.
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Auch
ist bevorzugt, dass der Befestigungsflansch, insbesondere einer
Ebene senkrecht zu der ersten Raumrichtung und/oder der zweiten
Raumrichtung, vorzugsweise der ersten Projektionsebene, eine im
Wesentlichen dreieckförmige, quadratische, rechteckförmige,
kreisförmige, elliptische und/oder trapezförmige
Grundflächenform aufweist und/oder der Befestigungsflansch
zumindest bereichsweise asymmetrisch ausgebildet ist, insbesondere
die Grundfläche und/oder die Verbindungseinrichtung asymmetrisch
ausgebildet ist bzw. sind, wobei vorzugsweise Bajonettlaschen ungleichmäßig über
einen Umfang des Befestigungsflanschs verteilt und/oder unterschiedlich
ausgeformt sind, zumindest zwei dritte Öffnungen und/oder
zwei Gewindeelemente, insbesondere einer Schraubverbindungseinrichtung,
ungleichmäßig an dem Befestigungsflansch und/oder
der Tragstruktur angeordnet sind.
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Weiterhin
schlägt die Erfindung für ein Heizkörper
vor zumindest eine im Bereich zwischen dem Befestigungsflansch und
der Tragstruktur, insbesondere im Bereich der ersten Öffnung,
angeordnete erste Dichtvorrichtung zumindest eine im Bereich der zweiten Öffnung
angeordneten zweiten Dichtvorrichtung und/oder zumindest eine im
Bereich der dritten Öffnung angeordnete dritte Dichtvorrichtung,
wobei die erste Dichtvorrichtung, die zweite Dichtvorrichtung und/oder
die dritte Dichtvorrichtung zumindest einen O-Ring und/oder zumindest
eine Einlegedichtung umfasst.
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Schließlich
wird für den Heizkörper vorgeschlagen, dass der
Innenraum zumindest einen Nahrungsmittelbehandlungsraum, zumindest
einen Garraum, zumindest einen Innenraum eines Kessels, vorzugsweise
zumindest eines Dampferzeugers, zumindest einen Innenraum eines
Ablöschkastens, einen Innenraum einer Garraumwand, einen
Gartiegel und/oder einen Innenraum einer Gartiegelwand umfasst.
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Ferner
liefert die Erfindung ein Nahrungsmittelbehandlungsgerät
umfassend zumindest einen erfindungsgemäßen Heizkörper,
wobei das Nahrungsmittelbehandlungsgerät vorzugsweise als
Gargerät, Tiegelgargerät, Standgargerät
und/oder Kombidämpfer ausgebildet ist.
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Der
Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde,
dass durch besondere Wahl der dreidimensionalen Ausgestaltung der
Heizelemente eines Heizkörpers eine Bauraumoptimierung bei
gleichen Nenndaten eines Heizkörpers erreicht werden kann
und/oder bei gleichbleibender Wärmeleistung eine Verringerung
der Oberflächenbelastung der einzelnen Heizelemente erreicht
werden kann. Dabei erstrecken sich die Heizelemente ähnlich
den aus dem Stand der Technik bekannten Heizelementen im Wesentlichen
in eine Haupterstreckungsrichtung und die Heizelemente sind derartig
geformt, dass bei einer Aufsicht auf den Heizkörper bzw.
die Heizelemente entlang der Haupterstreckungsrichtung ein erstes
Anschlusselement auf einem ersten Kreisumfang um eine Symmetrieachse
der Heizelemente angeordnet ist, während ein zweites Anschlusselement
auf einem zweiten, konzentrisch zu dem ersten Kreis angeordneten,
zweiten Kreis angeordnet ist. Dabei sind die Radien der Kreise unterschiedlich
und ein äußeres Ende des Heizelements führt
zu dem inneren Kreis. Mit anderen Worten ergibt eine Projektion
des Heizelements in eine Ebene senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung
einen Verlauf des Heizelements, der im Wesentlichen ein Spiralsegment
folgt.
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In
dem Fall, in dem die Spiralsegmente einen Winkelbereich von größer
als 120° in der Projektionsebene überdecken, können
mehrere, insbesondre drei, Heizelemente derartig verschachtelt werden, dass
in der ersten Projektionsebene die Heizelemente fächerartig
relativ zueinander angeordnet sind. Bei Veränderung des überdeckten
Winkelbereichs können entsprechend mehr Heizelemente verschachtelt werden.
Bei einer Überdeckung von mehr als 90° beispielsweise
vier Heizelemente oder bei einer Überdeckung von mehr als
45° acht Heizelemente. Dabei liegen insbesondere die ersten
Anschlusselemente der Heizelemente auf einem gemeinsamen ersten Kreis,
der konzentrisch zu einem zweiten Kreis, auf dem die zweiten Anschlusselemente
der Heizelemente liegen, angeordnet sind.
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Beispielsweise
lässt sich so ein Heizkörper aus einem Dreifach-Paket
von drei Heizelementen, die beispielsweise alle eine Heizleistung
von 3 Kilowatt aufweisen, erreichen. Diese Ausbildung der Heizelemente
ergibt eine dichteste Packung der Heizelementrohre, so dass eine
maximale Bauraumoptimierung erreicht wird, und aufgrund der vergrößerten Heizleistung
pro Volumeneinheit zur Erreichung der gleichen Heizleistung die
Oberflächenbelastung der Heizelemente im Vergleich zu aus
dem Stand der Technik bekannten Heizkörpern reduziert werden kann.
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Aufgrund
der hohen Symmetrie der Heizelemente ist es möglich, dass
neben der Bauraumreduzierung auch eine Anordnung der Heizelemente
nebeneinander möglich ist, was eine niedrige Bauhöhe ermöglicht
und ein Flansch des Heizkörpers rund ausgeführt
werden kann, was es ermöglicht, dass als ein Abdichtungselement
ein O-Ring eingesetzt werden kann und der Heizkörper mit
einer Tragstruktur über einen Bajonettverschluss und/oder
eine Zentralschraube befestigt werden kann.
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Ein
erfindungsgemäßer Heizkörper kann an verschiedenen
Stellen eines Nahrungsmittelbehandlungsgeräts, insbesondere
Gargeräts, wie einem Kombidämpfer, eingesetzt
werden. So kann ein erfindungsgemäßer Heizkörper
als Tauchheizkörper in einem Kessel eines Dampfgenerators
eingesetzt werden, aber auch zur Erhitzung einer Atmosphäre
innerhalb eines Nahrungsmittelbehandlungsraums oder eines Fluids
in einem Gartiegel eingesetzt werden. Dabei können die
Heizelemente elektrische Heizwiderstände aufweisen, so
dass die Heizkörper elektrisch betrieben werden, aber auch
können die Heizelemente im Wesentlichen rohrförmig
ausgebildet sein, um ein Durchströmen eines Heizfluids,
wie Wasser oder Verbrennungsgas, zu ermöglichen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand
von schematischen Zeichnungen erläutert sind. Dabei zeigt:
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1 eine
Aufsicht auf den zuvor beschriebenen Heizkörper gemäß dem
Stand der Technik;
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2 eine
Aufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Heizkörpers;
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3a eine
perspektivische Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Heizkörpers,
der ein Heizelement umfasst;
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3b eine
Aufsicht auf den Heizkörper der 3a aus
Richtung A;
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4a eine
perspektivische Aufsicht auf einen Heizkörper gemäß einer
dritten Ausführungsform umfassend drei Heizelemente;
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4b eine
Aufsicht auf den Heizkörper der 4a aus
Richtung B;
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5 eine
perspektivische Aufsicht auf eine vierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Heizkörpers;
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6 eine
perspektivische Aufsicht auf eine fünfte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Heizkörpers;
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7 eine
perspektivische Aufsicht auf den Heizkörper der 6 während
eines Einbaus in einen Innenraum eines Nahrungsmittelbehandlungsgeräts;
und
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8 eine
Aufsicht auf die in 7 dargestellte Konstellation
nachdem der Heizkörper eingebaut ist.
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In 2 ist
eine Aufsicht ähnlich der 1, allerdings
auf einen erfindungsgemäßen Heizkörper 51 gemäß einer
ersten Ausführungsform dargestellt. Wie 2 zu
entnehmen ist, weist der Heizkörper 51 drei Heizelemente 53a, 53b und 53c auf.
Dabei verfügt jedes der Heizelemente 53a, 53b, 53c über
ein erstes Anschlusselement 55a, 55b, 55c sowie über ein
zweites Anschlusselement 57a, 57b, 57c.
Mittels eines Flanschs 59 kann der Heizkörper 51 an
einer nicht dargestellten Tragstruktur befestigt werden.
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Wie 2 zu
entnehmen ist, sind die ersten Anschlusselemente 55a, 55b, 55c alle
auf einem Umfang eines ersten Kreises 61 angeordnet, während
die zweiten Anschlusselemente 57a, 57b, 57c alle
auf einem Umfang eines zweiten Kreises 63 angeordnet sind,
der konzentrisch zu dem Kreis 61 liegt.
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Wie
sich insbesondere aus einem Vergleich der 1 und 2 ergibt,
wird durch die Ausformung der Heizelemente 53a, 53b, 53c bei
dem erfindungsgemäßen Heizkörper 51 eine
höhere Dichte der Heizelemente 53a, 53b, 53c und
damit eine bessere Ausnutzung des Bauvolumens erreicht.
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In 3a ist
eine perspektivische Aufsicht auf eine weitere, zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Heizkörpers 101 dargestellt.
Der Heizkörper 101 umfasst ein Heizelement 103,
das ein erstes Anschlusselement in Form eines elektrischen Kontakts 105 und
ein zweites Anschlusselement in Form eines elektrischen Kontakts 107 aufweist.
Ausgehend von dem Kontakt 105 erstreckt sich das Heizelement 103 zunächst
in einem ersten Abschnitt 109 in eine erste Raumrichtung
C, durchläuft dann einen Windungsbereich 111,
indem es eine mehrfache Richtungsumkehr erfährt, insbesondere
meanderförmig gewunden ist, um anschließend sich
in einem Abschnitt 113 in eine zweite Raumrichtung D in
Richtung des Kontakts 107 zu erstrecken. Die erste Raumrichtung
C und die zweite Raumrichtung D stellen somit die Haupterstreckungsrichtung
des Heizkörpers 101 dar.
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Bei
einer Aufsicht aus Richtung A auf den Heizkörper 103,
die in 3b dargestellt ist, erkennt man,
dass das Heizelement 103 bei einer Projektion in eine erste
Projektionsebene senkrecht zu den Raumrichtungen C und D bzw. senkrecht
zu der Haupterstreckungsrichtung des Heizelements 103, einen
spiralsegmentförmigen Verlauf aufweist. Insbesondere liegt
das erste Anschlusselement in Form des Kontakts 105 auf
dem Umfang eines Kreises 115, während das zweite
Anschlusselement in Form des Kontakts 107 in der ersten
Projektionsebene auf dem Umfang eines Kreises 117 liegt.
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Die
Kreise 115 und 117 sind konzentrisch zueinander
angeordnet, d. h. sie weisen einen gemeinsamen Mittelpunkt M auf.
Der Mittelpunkt M stellt gleichzeitig das Zentrum des Spiralsegments 119 dar.
Dies bedeutet, dass bei einer Verlängerung des Spiralsegments 119 dieses
in den Mittelpunkt M läuft. Der Durchmesser des Kreises 115 beträgt
beispielsweise 50 mm, während der Durchmesser des Kreises 117 beispielsweise
20 mm beträgt.
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Wie
der 3a zu entnehmen ist, ist der Windungsbereich 111 derartig
ausgebildet, dass sich das Heizelement 103 bei einer Aufsicht
auf eine Ebene, in der die Abschnitte 109 und 113 liegen,
meanderförmig von dem Abschnitt 109 zu dem Abschnitt 103 erstreckt.
Rollt man das Spiralsegment 119 ab, also projiziert man
das Heizelement in eine zweite Projektionsebene, die gemäß dem
Spezialsegment 119 verläuft, so verläuft
die Hauptrichtung des Meanders senkrecht zu den Raumrichtungen C
und D, wobei einzelne Segmente des Meanders, beispielsweise die
Abschnitte 121 oder 123, in eine Richtung parallel
zu der ersten und zweiten Raumrichtung C, D verlaufen.
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In
alternativen, nicht dargestellten Ausführungsformen kann
vorgesehen sein, dass sich das Heizelement im Bereich des Windungsbereichs 111 meanderförmig
in Richtung der Anschlusselemente 105, 107, also
in eine Richtung parallel zu den Raumrichtungen C und D erstreckt,
während die einzelnen Meandersegmente senkrecht zu den
Raumrichtungen C und D verlaufen, also der Meanderverlauf im Vergleich
zu dem in 3a dargestellten Verlauf um 90° gedreht
ist.
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Wie 3a zu
entnehmen ist, wird der meanderförmige Verlauf des Heizelements 103 im
Bereich des Windungsbereichs 111 dadurch erreicht, dass
das Heizelement 103 im Anschluss an den Abschnitt 109 eine
erste Umkehrung 125 durchlauft, so dass sich das Heizelement 103 im
Abschnitt 121 in eine vierte Raumrichtung E erstreckt.
Anschließend durchlauft das Heizelement 103 eine
dritte Umkehrung 127, so dass sich das Heizelement 103 im
Abschnitt 123 in eine sechste Raumrichtung F, die im Wesentlichen
parallel zur ersten Raumrichtung C ver läuft, erstreckt.
Im Anschluss an den Abschnitt 123 durchlauft das Heizelement 103 eine
sechste Umkehrung 129, um sich dann abschließend
in dem Abschnitt 113 entlang der zweiten Raumrichtung D
in Richtung des Kontakts 107 zu erstrecken.
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In 3b sind
die Projektionen der Umkehrungen 125, 127 und 129 ebenfalls
dargestellt.
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In
nicht dargestellten Ausführungsformen kann vorgesehen sein,
dass das Heizelement 103 mehrere „Schleifen” oder
Meanderwindungen durchlauft, um von dem Abschnitt 109 in
den Abschnitt 113 überzugehen, insbesondere sich
an die sechste Umkehrung 129 ein zu der zweiten Raumrichtung
D parallel verlaufender Raumrichtungsabschnitt anschließt,
der über eine weitere vierte Umkehrung in eine weitere
sechste Umkehrung übergeht.
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In
der in den 3a und 3b dargestellten
Ausführungsform durchlauft das Spiralsegment 119 im
Wesentlichen eine ebene, archimedische Spirale.
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Das
Heizelement 103 ist im Wesentlichen rohrförmig
ausgebildet und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf,
in dem nicht dargestellte Heizwiderstände, die über
die Kontakte 105, 107 gespeist werden, angeordnet
sind. In nicht dargestellten Ausführungsformen kann vorgesehen
sein, dass die Heizelemente 103 ebenfalls rohrförmig
ausgebildet sind, allerdings den Durchfluss eines Heizfluids ermöglichen,
wobei das erste Anschlusselement zur Zufuhr des Heizfluids und das
zweite Anschlusselement zur Abfuhr des Heizfluids nach Durchlaufen
des Heizelements dient.
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In 4a ist
eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Heizkörpers 101' dargestellt. Diejenigen Elemente,
die denjenigen des Heizkörpers 101 entsprechen,
tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings einfach gestrichen.
Im Gegensatz zum Heizkörper 101 weist der Heizkörper 101' drei
Heizelemente 103', 203', 303' auf.
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Die
Heizelemente 103', 203' und 303' sind
im Wesentlichen identisch aufgebaut und die Bestandteile des Heizelements 203',
die diejenigen des Elements 103' entsprechen, tragen die
gleichen Bezugzeichen, allerdings um 100 erhöht und die
diejenigen Elemente, des Heizelements 303', die denjenigen des
Heizelements 103' entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen,
allerdings um 200 erhöht.
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Wie
insbesondere 4b zu entnehmen ist, liegen
alle ersten Anschlusselemente in Form der Kontakte 105', 205', 305' auf
einem ersten Kreis 115' während die zweiten Anschlusselemente
in Form der Kontakte 107', 207', 307' auf
einem zweiten Kreis 117', der konzentrisch von dem ersten
Kreis 115' umgeben ist, liegen. Wie 4 weiter
zu entnehmen ist, sind die einzelnen Spiralsegmente der Heizelemente 103', 203', 303' so
ineinander verwunden, dass eine größtmögliche
Packungsdichte der Heizelemente 103', 203', 303' in
der ersten Projektionsebene erreicht wird.
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In 5 ist
eine perspektivische Aufsicht auf eine vierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Heizkörpers 401 dargestellt.
Der Heizkörper 401 umfasst ebenfalls drei Heizelemente 403a, 403b, 403c,
die jeweilige erste Anschlusselemente in Form von Kontakten 405a, 405b und
zweite Anschlusselemente in Form von Kontakten 407a, 407b, 407c umfassen.
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Wie
weiterhin 5 zu entnehmen ist, sind die
Kontakte 407a, 407b und 407c über
eine Kontaktbrücke 409 elektrisch miteinander
verbunden, insbesondere ist die Kontaktbrücke 409 mit
einer elektrischen Masse verbunden.
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Der
Heizkörper 401 weist darüber hinaus einen
Flansch 411 auf. Der Flansch 411 weist eine im Wesentlichen
kreisförmige Grundfläche 413 auf, an deren
Umfang Bajonettlaschen 415a, 415b und 415c angeordnet
sind. Eine ungleiche Aufteilung der Bajonettlaschen 415a, 415b, 415c ermöglicht
es, dass der Heizkörper 401 eine bevorzugte Lagerichtung aufweist
und so über die Anordnung der Laschen 415a, 415b, 415c ein
lagerichtiger Einbau sichergestellt werden kann.
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Eine
Abdichtung zwischen dem Flansch 411 und einer nicht dargestellten
Tragstruktur eines Nahrungsmittelbehandlungsgeräts kann
durch einen O-Ring erfolgen, wobei bevorzugt eine Nut für
eine O-Ringaufnahme in der Tragstruktur ausgebildet ist und der
Flansch 411 bei Einbau des Heizkörpers 401 gegen
den O-Ring, insbesondere bei Verdrehung des Bajonettflansches 411 für
eine Verriegelung, gepresst wird.
-
In 6 ist
eine weitere, fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Heizkörpers 501 dargestellt. Diejenigen Elemente
des Heizkörpers 501, die denjenigen des Heizkörpers 401 der 5 entsprechen,
tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings um 100 erhöht.
-
Im
Gegensatz zu dem Heizkörper 401 weist der Heizkörper 501 einen
Flansch 511 auf, der eine Grundfläche 513 umfasst,
die im Wesentlichen dreieckförmig ist. Für eine
Befestigung des Flansch 511 an einer Tragstruktur des Nahrungsmittelbehandlungsgeräts
sind Öffnungen 515a, 515b, 515c vorgesehen.
In die Öffnungen 515a, 515b, 515c können insbesondere
an einer Tragstruktur des Nahrungsmittelbehandlungsgeräts
angeordnete Gewindestangen eingeführt werden, um mittels
einer Schraubmutter dem Flansch 511 und damit den Heizkörper 501 an
der Tragstruktur zu befestigen. Insbesondere sind die Öffnungen 515a, 515b, 515c ungleichmäßig über die
Grundfläche 513 verteilt angeordnet, so dass ein lagerichtiger
Einbau des Heizkörpers 501 sichergestellt werden
kann.
-
In 7 ist
ein Einbau des Heizkörpers 501 in einen Innenraum 517 eines
Kessels 519 eines Dampferzeugs eines Nahrungsmittelbehandlungsgeräts
dargestellt. Der Kessel 519 weist insbesondere einen Auslauf 521 auf
und kann zur Erzeugung von Dampf mit Wasser gefüllt werden,
wobei das Wasser über den Heizkörper 501 erhitzt
wird.
-
In
dem Innenraum 517 des Kessels 519 ist bereits
bereichsweise ein weiterer erfindungsgemäßer Heizkörper 523,
welcher im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu dem Heizköper 501 aufgebaut
ist, angeordnet. Für einen Einbau des Heizkörpers 501 werden
die Heizelemente 503a, 503b, 503c in
eine Öffnung 525 eingeführt.
-
Im
Bereich der Öffnung 525 sind Gewindestangen 527 angeordnet,
die durch Öffnungen 529 eines Dichtungselements 531 und
anschließend durch die Öffnungen 515a, 515b. 515c im
Flansch 511 geführt werden. Anschließend
werden Schraubenmuttern 533 auf die Gewindestange 527 aufgeschraubt,
um den Flansch 511 gegen die Außenseite des Kessels 519 zu
drücken und die Öffnung 525 mittels des
Dichtungselements 531 abzudichten.
-
In 8 ist
eine Aufsicht auf den Kessel 519 der 7 dargestellt,
nachdem der Heizkörper 501 montiert wurde.
-
Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie
in den Figuren beschriebenen Merkmalen können sowohl einzeln
als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen
wesentlich sein.
-
- 1
- Heizkörper
- 3a,
3b, 3c
- Heizelement
- 5a,
5b, 5c
- Anschlusselement
- 7a,
7b, 7c
- Anschlusselement
- 9
- Flansch
- 11
- Öffnung
- 13a,
13b, 13c
- Windungsbereich
- 51
- Heizkörper
- 53a,
53b, 53c
- Heizelement
- 55a,
55b, 55c
- Anschlusselement
- 57a,
57b, 57c
- Anschlusselement
- 59
- Flansch
- 61
- Kreis
- 63
- Kreis
- 101,
101'
- Heizkörper
- 103,
103'
- Heizelement
- 105,
105'
- Kontakt
- 107,
107'
- Kontakt
- 109,
109'
- Abschnitt
- 111,
111'
- Windungsbereich
- 113,
113'
- Abschnitt
- 115,
115'
- Kreis
- 117,
117'
- Kreis
- 119
- Spiralsegment
- 121,
121',
- Abschnitt
- 123,
123'
- Abschnitt
- 125,
125'
- Umkehrung
- 127,
127'
- Umkehrung
- 129,
129'
- Umkehrung
- 203'
- Heizelement
- 205'
- Kontakt
- 207'
- Kontakt
- 209'
- Abschnitt
- 211'
- Windungsbereich
- 213'
- Abschnitt
- 221'
- Abschnitt
- 223'
- Abschnitt
- 225'
- Umkehrung
- 227'
- Umkehrung
- 229'
- Umkehrung
- 303'
- Heizelement
- 305'
- Kontakt
- 307'
- Kontakt
- 309'
- Abschnitt
- 311'
- Windungsbereich
- 313'
- Abschnitt
- 323'
- Abschnitt
- 325'
- Umkehrung
- 327'
- Umkehrung
- 329'
- Umkehrung
- 401
- Heizkörper
- 403a,
403b, 403c
- Heizelement
- 405a,
405b, 405c
- Kontakt
- 407a,
407b, 407c
- Kontakt
- 409
- Kontaktbrücke
- 411
- Flansch
- 413
- Grundfläche
- 415a,
415b, 415c
- Bajonettlasche
- 501
- Heizkörper
- 503a,
503b, 503c
- Heizelement
- 505a,
505b, 505c
- Kontakt
- 507a,
507b, 507c
- Kontakt
- 509
- Kontaktbrücke
- 511
- Flansch
- 513
- Grundfläche
- 515a,
515b, 515c
- Öffnung
- 517
- Innenraum
- 519
- Kessel
- 521
- Auslauf
- 523
- Heizkörper
- 525
- Öffnung
- 527
- Gewindestangen
- 529
- Öffnung
- 531
- Dichtungselement
- 533
- Schraubenmutter
- A,
B
- Richtung
- C,
D, E, F
- Raumrichtung
- M,
M'
- Mittelpunkt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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