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Die Erfindung betrifft ein wasserführendes Haushaltsgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine, mit zumindest einem flüssigkeitsbeaufschlagten, insbesondere flüssigkeitsdurchströmten Körper, insbesondere einer Umwälzpumpe, an dem, insbesondere außen, eine Heizeinrichtung angeordnet ist, die stromdurchfließbare Leiterbahnen aufweist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei derartigen wasserführenden Haushaltsgeräten sind äußere Heizungen bekannt, die über mäandrierende und im Betrieb stromdurchflossene Leiterbahnen eine Wärme erzeugen und in eine Wandung eines Körpers, auf dem sie außen aufliegen, beispielsweise einer Umwälzpumpe, über die Körperwandung in den Innenraum des Körpers und das dort bewegte Fluid Wärme einleiten. Diese Leiterbahnen werden daher auch als Heizleiter bezeichnet.
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Dabei zeigt sich die Problematik, dass das Fluid oftmals Stoffe enthält, die sich an der Innenseite der Körperwandung des jeweilig flüssigkeitsbeaufschlagten, insbesondere flüssigkeitsdurchströmten Körpers ablagern, insbesondere Kalk. Diese Ablagerungsstoffe setzen sich inhomogen an der Innenseite der Körperwandung des flüssigkeitsbeaufschlagten, insbesondere flüssigkeitsdurchströmten Körpers ab. Dabei ist die Schichtdicke der Ablagerungen insbesondere direkt unter den Heizleitern am größten. Sie nimmt mit größer werdendem Abstand, gemessen parallel zur Körperwandung, vom jeweiligen Heizleiter zunächst ab, um dann bei Annäherung an den nächsten, auf der Außenseite befindlichen Heizleiter wieder zuzunehmen. Um eine deutliche Verschlechterung der Wärmeübertragung von außen auf das im Inneren des Körpers fließende Fluid zu vermeiden, sollte insbesondere die Ausbildung von durchgängigen Kalkschichten verhindert werden.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, hier eine Verbesserung zu erreichen.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch ein wasserführendes Haushaltsgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Vorteile und Merkmale sowie Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 13 angegeben, deren Merkmale jeweils einzeln oder in Kombination untereinander verwirklicht sein können.
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Mit der Erfindung ist ein wasserführendes Haushaltsgerät, etwa eine Geschirrspülmaschine, bereitgestellt, bei dem durch die Einhaltung eines Mindestabstandes zwischen einzelnen Leiterbahnabschnitten der Heizeinrichtung, der gemessen im Wesentlichen parallel zur Körperwandung seines flüssigkeitsbeaufschlagten, insbesondere flüssigkeitsdurchströmten Körpers etwa der dreifachen Körperwandungsdicke des flüssigkeitsbeaufschlagten, insbesondere flüssigkeitsdurchstömten Körpers entspricht, im fluidbeströmten Bereich, insbesondere fluiddurchflossenen Innenraum des Körpers die wärmsten Bereiche so weit voneinander entfernt sind, dass sich keine oder zumindest signifikant weniger Bereiche von zusammenwachsenden Ablagerungsstoff, insbesondere Kalkschichten aufbauen.
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Auf diese Weise kann im Betrieb des Haushaltsgeräts ein Flüssigkeit führender Naßbereich, insbesondere ein Bearbeitungsraum zur Reinigung von Spül- oder Waschgut, mittels einer Flüssigkeit beaufschlagt werden, die – vorzugsweise von der zumindest deren umlaufender Teil – dadurch beheizbar ist, dass sie zumindest einen Körper, insbesondere einer Umwälzpumpe, beaufschlagt, insbesondere durchströmt, an dem, insbesondere außen, eine Heizeinrichtung angeordnet ist, die stromdurchfließbare Leiterbahnen nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip aufweist. Der umlaufende Teil der Flüssigkeit durchläuft dabei im Fall einer Haushaltsgeschirrspülmaschine vorzugsweise ein Flüssigkeitszirkulationssystem, das u. a. eine Umwälzpumpe, eine Heizeinrichtung, ein oder mehrere von der Umwälzpumpe druckseitig abgehende Verbindungsleitungen zu ein oder mehreren Sprüheinrichtungen, eine Wasserweiche, sowie einen Pumpensumpf im Boden des Spülbehälters umfasst. Die Heizeinrichtung kann ggf. in der Umwälzpumpe untergebracht oder alternativ an einer anderen Stelle im Flüssigkeitszirkulationssystem vorgesehen sein.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Heizeinrichtung kann ggf. auch zur Aufheizung einer Flüssigkeit in einem sonstigen Flüssigkeitsreservoir oder einer Flüssigkeitsleitung eines Haushaltsgeräts vorgesehen sein.
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Beispielsweise ist es bei einer Dicke der Körperwandung von 0,8 Millimetern günstig, den Abstand zwischen einzelnen Abschnitten der Leiterbahnen bei etwa 2,3 oder mehr Millimetern parallel zur Körperwandung zu halten.
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Für eine gute Wärmeeinleitung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Leiterbahnen jeweils mäandrierend einen Großteil des Körperumfangs des flüssigkeitsbeaufschlagten, insbesondere flüssigkeitsdurchströmten Körpers umlaufen. Die Wärme kann dann über einen großen Teil des Umfangs und über eine gewisse Längserstreckung des Körpers von typisch mehreren Zentimetern einigermaßen gleichmäßig in den fluidbeaufschlagten Bereich, insbesondere fluiddurchströmten Innenraum, des Körpers eingeleitet werden. Alternativ kann auch die Heizeinrichtung an einer mehr oder weniger planeben ausgeführten Platte, zum Beispiel einer Abschlussplatte eines Pumpenkörpers, angeordnet sein.
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Günstig liegen die einzelnen Mäanderabschnitte jeweils überwiegend zumindest nahezu in Längsrichtung des Körpers, so dass sie über einen großen Teil der Breite der Heizeinrichtung eine gute Heizleistung sicherstellen. Insbesondere ist durch diese Anordnung auch gewährleistet, dass die Mäanderabschnitte zumindest über einen Großteil ihrer Erstreckung quer zur Strömungsrichtung der im Körper bewegten bzw. strömenden Flüssigkeit liegen. Dies begünstigt die Vermeidung der Belagsbildung.
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Insbesondere kann bei einer solchen Anordnung der Mäanderabschnitte der Körper in dem Bereich, dem die Heizeinrichtung zugeordnet ist, zumindest im wesentlichen einen runden Querschnitt ausbilden, wobei die Flüssigkeit im Körper mit einer Komponente in Umfangsrichtung entlang der Körperwandung zirkulierend weiterläuft bzw. strömt, also quer zu den genannten Mäanderabschnitten, und ggf. zusätzlich mit einer Komponente radial zur Körperwandung beförderbar ist.
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Sofern die einzelnen Mäanderabschnitte sowohl zum benachbarten Abschnitt desselben Mäanders als auch zum nächstgelegenen Abschnitt des benachbarten Mäanders nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung den Mindestabstand einhalten, ist das Zusammenwachsen von Ablagerungsstoffen, insbesondere Kalkablagerungen, über die gesamte Fläche des fluidbeaufschlagten, insbesondere-durchströmten Körpers effektiv verhindert.
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Vorteilhaft sind die Mäanderabschnitte über einen Großteil ihrer Erstreckung weitgehend geradlinig und parallel zueinander ausgerichtet, um so eine große Fläche mit Heizleitern bedecken und dennoch die Mindestabstände zwischen diesen hinreichend groß wählen zu können.
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Wenn die Heizeinrichtung eine sog. Dickschichtheizung ausbildet, bei der die stromdurchfließbaren Leiterbahnen auf einer glasartigen Paste an der Außenseite der Körperwandung aufgedruckt sind, ist ein guter Wärmeübertrag auf den Körper und das an ihm vorbeiströmende oder darin beförderte Fluid gewährleistet.
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Mit der Erfindung kann durch den verbesserten Wärmeübertrag in den Innenraum des Körpers insbesondere auch die Flächenlast der Heizeinrichtung deutlich angehoben werden, so dass die Heizeinrichtung insgesamt kleiner ausfallen kann. Insbesondere können die Leiterbahnen schmaler werden, etwa von einer typischen Breite von 5 bis 8 Millimetern auf eine Breite von 1 bis 2 Millimetern parallel zur Körperwandung sinken. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Einsparung des zumeist silberhaltigen elektrischen Leitermaterials in dieser Leiterbahn.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung.
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Es zeigen jeweils in schamtischer Darstellung:
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1 ein beispielhaftes wasserführendes Haushaltsgerät, hier als Geschirrspülmaschine ausgebildet, in schematischer und teilweise aufgebrochener Seitenansicht, wobei ein Spülbehälter vorgesehen ist, der in seinem unteren Bereich einen sog. Pumpentopf aufweist, von dem Spülflotte über eine hier beheizbare Umwälzpumpe förderbar und wieder in den Spülbehälter zu leiten ist,
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2 eine herausgezeichnete und beispielhafte Detaildarstellung einer beheizbaren Umwälzpumpe,
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3 eine perspektivische Einzelteilansicht einer Körperwandung des Pumpenkörpers mit außen daran angeordneter Heizeinrichtung, und
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4 die Körperwandung von 3 in einer gedachten, abgewickelten Darstellung. Elemente mit der gleichen Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in 1 schematisch dargestellte Geschirrspülmaschine 1 ist ein wasserführendes Haushaltsgerät und hier exemplarisch als Haushaltsgeschirrspülmaschine ausgebildet. Es weist zumindest einen Spülbehälter 2 zur Aufnahme von zu bearbeitendem Spülgut wie Geschirr, Töpfen, Bestecken, Gläsern, Kochutensilien u. ä. auf.
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Der Spülbehälter 2 ist insbesondere an seiner Vorderseite von einer Tür 3 dicht verschließbar. Diese Tür 3 ist in 1 in geschlossener Stellung gezeigt und beispielsweise um eine untere Horizontalachse nach vorne und unten aufschwenkbar. Auch eine andere, vom Schwenken abweichende Öffnungsbewegung ist möglich.
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Der Spülbehälter 2 ist über einen Frischwassereinlass mit Frischwasser FW beaufschlagbar. Das Frischwasser FW wird insbesondere in seinem Umlauf mit Reinigungs-, Trocknungs- und/oder Glanzmittel versehen und kann im Bereich des Bodens 4 in einen Pumpensumpf 5 als Spülflottenflüssigkeit fließen. Von dort aus gelangt die Spülflottenflüssigkeit über eine Umwälzpumpe 6 und ein an diese angeschlossenes Leitungssystem LS erneut als Spülflottenflüssigkeit S in den Umlauf und kann zum Beispiel über Sprüheinrichtungen 7, 8, hier rotierbare Sprüharme, wieder zur Beaufschlagung des in den Spülkörben 9, 10 halterbaren Spülguts herangezogen werden. Sie kann ggf. am Ende eines jeweiligen flüssigkeitsführenden Teilspülgangs teilweise oder ganz über eine weitere Pumpe (Abwasserpumpe, die hier der zeichnerischen Einfachheit halber weggelassen ist) als Abwasser AW aus dem Gerät 1 abgepumpt werden.
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Zumindest ein Teil S der Flüssigkeit FW, S, der im durch Umwälzpumpe 6, Leitungssystem LS, Sprüheinrichtungen 7, 8 und Pumpensumpf 5 gebildeten Zirkulationskreislauf umläuft, ist in bestimmten Phasen der Reinigung aufheizbar.
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In dem hier gezeichneten Ausführungsbeispiel ist hierfür eine Heizeinrichtung 11 zumindest an einem flüssigkeitsbeaufschlagten, insbesondere flüssigkeitsdurchströmten Körper 12, insbesondere der Umwälzpumpe 6, angeordnet. Auch eine Anordnung an einem anderen flüssigkeitsbeaufschlagten, insbesondere flüssigkeitsdurchströmten Körper 12, zum Beispiel auch einem Rohrleitungsabschnitt, ist zusätzlich oder alternativ möglich.
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Die Heizeinrichtung 11 weist elektrische Leiterbahnen 13 auf, die von elektrischem Strom durchflossen werden, um dadurch eine Wärmeabgabe an den Körper 12 zu ermöglichen. Die Stromdurchleitung kann über das Steuergerät der Geschirrspülmaschine – je nach Programmphase – geschaltet werden. Eine Thermostatregelung ist zusätzlich möglich.
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Die Leiterbahnen 13 verlaufen dabei beispielsweise mäandrierend, um viele Leiterbahnen 13 auf einer kleinen Fläche anordnen zu können. Die Anordnung ist derart, dass einzelne Abschnitte 14, 15 der Leiterbahnen 13 parallel zur Wandung 17 des Körpers 12 einen Mindestabstand d1 innerhalb des jeweiligen Mäanders 18 und einen Mindestabstand d2 zum nächstgelegenen Abschnitt 15 bzw. 14 des benachbarten Mäanders 18 aufweisen, wobei sowohl der Mindestabstand d1 als auch der Mindestabstand d2 etwa dem Dreifachen der Dicke D der Körperwandung 17, der die Heizeinrichtung 11 zugeordnet ist, entspricht.
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Gemäß der Zeichnung – insbesondere 4 – weisen nicht nur einige, sondern sämtliche Abschnitte 14, 15 der Leiterbahnen 13 quer zur Längsrichtung 16, 16´ des flüssigkeitsbeaufschlagten, insbesondere flüssigkeitsdurchströmten Körpers 12 einen Mindestabstand d1, d2 zueinander auf, der dem Dreifachen der Dicke D der Körperwandung 17 entspricht. Dies ergibt sich hier schon daraus, dass die Heizeinrichtung 11 über ihren Verlauf regelmäßig ausgebildet ist und die einzelnen Abschnitte 14, 15 in gleichmäßigen Mäandern 18 verlaufen.
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In dieser Mäanderanordnung umlaufen die Leiterbahnen 13 hier jeweils einen Großteil des hier rundsymmetrischen Umfangs des Köpers 12 der Umwälzpumpe 6. Der Körper 12 ist hier im Ausführungsbeispiel also kreiszylinderförmig ausgebildet. Insbesondere wird der Umfang dieses Körpers 12 nahezu vollständig umlaufen, um eine gleichmäßige und effektive Wärmeeinleitung in die Spülflotte S zu erreichen.
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Dabei sind die Mäander 18 so angeordnet, dass die einzelnen Mäanderabschnitte 14, 15 jeweils überwiegend zumindest nahezu in Längsrichtung des Körpers 12 – und somit quer zur in Umfangsrichtung 23 des, hier vorzugsweise etwa kreiszylinderförmigen, Körpers in dessen Innerem zirkulierenden Strömung – verlaufen. Eventuell sich unterhalb der jeweiligen Mäanderabschnitte 14, 15 bildendes Wachstum von Ablagerungsstoffen, insbesondere Kalk, kann damit mechanisch erheblich einfacher abgetragen werden, als wenn sich dieses jeweils in Strömungsrichtung bilden würde. Dies ist ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung, da auf diese Weise nicht nur die Belagbildung gelöst wurde, sondern auch ein Belagabtrag deutlich begünstigt ist.
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Dabei halten die einzelnen Mäanderabschnitte 14 sowohl zum benachbarten Abschnitt 15 desselben Mäanders 18 als auch zum nächstgelegenen Abschnitt 15 des in Umfangsrichtung benachbarten Mäanders 18 den Mindestabstand d1, d2 gemessen in Umfangsrichtung 23, also in Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit ein, die durch das rotierende Flügelrad 19 in eine zirkulierende Bewegung im rohrförmigen Körper 12 versetzt wird.
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Gemäß der Zeichnung sind sämtliche Mäanderabschnitte 14, 15 über einen Großteil ihrer Erstreckung weitgehend geradlinig und parallel zueinander ausgerichtet, wobei diese Ausrichtung jeweils in Längsrichtung 16, 16´, insbesondere axialer Längsrichtung, des Körpers 12 liegt.
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Da, wie erwähnt, die durch den eingangsseitigen, insbesondere zentral angeordneten, Ansaugkanal AK der Pumpe 6 in longitudinaler bzw. axialer Einströmrichtung 16 hineinfließende Spülflottenflüssigkeit S von einem Flügelrad 19 in der nachgeordneten Pumpenkammer PK der Pumpe 6 zunächst radial nach außen in Radialrichtung 25 und dann im wesentlichen parallel zum Umfang, d.h. in Umfangsrichtung 23 des Körpers 12 zirkulierend mit einer zusätzlichen Bewegungskomponente in eine zur Einströmrichtung 16 entgegengesetzte, longitudinale, insbesondere axiale, Ausströmrichtung 16´ durch eine nachfolgende Druckkammer DK im Abschnitt des Körpers 12, an dem außen die Heizeinrichtung 11 angeordnet ist, weiter zum Auslass 21, insbesondere Auslassstutzen, befördert wird, liegen somit die Mäanderabschnitte 14, 15 zumindest über einen Großteil ihrer longitudinalen Längserstreckung automatisch auch quer zur Zirkulationsrichtung 23 der Strömung 20 der im Körper 12 in Umfangsrichtung bewegten Flüssigkeit. Durch diese Querbeströmung kann zumindest vermieden werden, dass benachbarte Ablagerungsflächen an Partikeln (, wie z.B. Kalkpartikel, die in der Spülflüssigkeit vorhanden sind,), die sich etwaig an der Innenwand des flüssigkeitsdurchströmten Körpers 12 unterhalb von den in Umfangsrichtung 23 benachbarten Mäanderabschnitten wie z.B. 14, 15 entlang deren longitudinalen Längserstreckung streifenförmig ausbilden, zu einer gemeinsamen Ablagerungsfläche zusammenwachsen. Im günstigsten Fall sorgt die Querbeströmung sogar dafür, dass Ablagerungsflächen an Partikeln, die sich an der Innenwand des flüssigkeitsdurchströmten Körpers 12 unterhalb der in Umfangsrichtung benachbarten Mäanderabschnitte 14, 15 entlang deren longitudinalen Längserstreckung streifenförmig ausbilden, mit der in Umfangsrichtung 23 zirkulierende Flüssigkeitsströmung 20 teilweise oder ganz abgetragen werden, so dass die Innenwandfläche des rohrförmigen Körpers 12 weitgehend belagsfrei bleibt. Auf diese Weise ist eine unzulässige Überhitzung der elektrischen Leiterbahnen, die auf zu groß werdende Ablagerungsflächen und damit einhergehend auf einen zu kleinen oder ausbleibenden Wärmeabtransport durch die Spülflottenflüssigkeit zurückgeht, vermieden.
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Z. B. in 3 ist ersichtlich, dass der Körper 12 in dem Bereich, dem die Heizeinrichtung 11 zugeordnet ist, zumindest im Wesentlichen einen runden Querschnitt ausbildet, so dass dort ein Rundzylinder gebildet ist. Die Körperwandung 17 ist hier aus einem Chromstahl mit einer Dicke D von typisch 0,7 bis 0,9 Millimetern gebildet. Bei einer solchen Wandung zeigen Versuche, dass die Belagsbildung jeweils bis zu 1,25 Millimeter seitlich über den jeweiligen elektrischen Heizleiter hinaus wächst. Durch den gemäß der Erfindung großen Abstand d1, d2 der Abschnitte 14, 15 zueinander, der mindestens dem Dreifachen der Dicke der Körperwandung beträgt, ist ein Zusammenwachsen von Ablagerungsschichten, die sich unterhalb den Heizleitern 13 an der Innenseite der Körperwandung 17 bilden können, vermieden.
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Bei der hier gezeigten Ausbildung des Körpers 12 durch die Umwälzpumpe 6 ist die Flüssigkeit S im Körper 12 mit einer Komponente radial zur Körperwandung 17 beförderbar und läuft dann weiter innen an der Wandung 17 entlang in Umfangsrichtung 23 zirkulierend, d.h. mit einer Strömungskomponente in Umfangsrichtung 23, entlang der Körperwandung 17 in longitudinaler Richtung 16´ (hier insbesondere parallel zur Zentralachse des Flügelrads 19) zum Auslass 21, wie in 2 gut zu erkennen ist.
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Dabei bildet die Heizeinrichtung 11 auf dem äußeren Umfang der Wandung 17 vorzugsweise eine sog. Dickschichtheizung aus, wobei die stromduchfließbaren elektrischen Leiterbahnen 13 auf eine glasartige Paste 22 an der Außenseite der Körperwandung 17 aufgedruckt sind. Dabei kann mit der Erfindung erhebliches Pastenmaterial aufgrund der höheren Flächenlast eingespart werden.
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Auch der Abstand d3 (gemessen in longitudinaler Richtung 16´) zwischen parallel zur longitudinalen Bewegungskomponente der Strömung 20 liegenden Heizleiterabschnitten 24´ kann vorteilhaft mindestens dreimal so groß wie die Dicke D der Wandung 17 sein.
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Da mit der Erfindung die Problematik der Belagsbildung und des Belagabtrags gelöst sind, kann die Flächenlast einer solchen Heizeinrichtung 11 deutlich über den heute üblichen 36 W/cm2 liegen. So kann eine Flächenlast von über 75 W/cm2 auf zumindest 75% der Heizleiterfläche liegen.
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Auch ist die Gefahr, dass sich durch das Abplatzen von einmal gebildeten Schichtanhäufungen Luftblasen bilden, die punktuell die Wärmeleitung nahezu unterbinden, so dass daraus eine lokale Spitzenerwärmung mit Durchbrenngefahr (Hotspots) für die Heizleiter 13 ergeben können, signifikant verringert und insbesondere bei normaler Wasserhärte ganz ausgeschlossen. Die Heizung 11 ist dadurch deutlich robuster und zeigt eine längere Lebensdauer.
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Verallgemeinert betrachtet kann der Körper auch von einer Kreiszylinderform abweichende Geometrieform aufweisen, die die erfindungsgemäße Anbringung der Heizleiter und deren Beaufschlagung, insbesondere Beströmung mit aufzuheizender Flüssigkeit zulässt. So kann der Körper beispielsweise durch eine konzentrische Dopplerohranordnung gebildet sein, durch deren Ringspalt Flüssigkeit strömt. Dann können die Heizelemente zweckmäßigerweise auf dem Außenmantel des inneren Rohrs und/oder auf dem Innenmantel des äußeren Rohrs vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Geschirrspülmaschine,
- 2
- Spülbehälter,
- 3
- Tür,
- 3a
- Schwenkachse,
- 4
- Boden des Spülbehälters,
- 5
- Sumpf,
- 6
- Umwälzpumpe,
- 7
- Sprüharm,
- 8
- Sprüharm,
- 9
- Spülkorb,
- 10
- Spülkorb,
- 11
- Heizeinrichtung,
- 12
- flüssigkeitsbeaufschlagter, insbesondere flüssigkeitsdurchströmter Körper,
- 13
- Leiterbahnen,
- 14
- Abschnitte der Leiterbahnen,
- 15
- Abschnitte der Leiterbahnen,
- 16
- Längsrichtung bzw. axiale Einströmrichtung,
- 16´
- axiale Ausströmrichtung
- 17
- Körperwandung,
- 18
- Mäander,
- 19
- Flügelrad,
- 20
- Flüssigkeitsströmung,
- 21
- Auslass der Pumpe,
- 22
- Paste auf der Wandung
- 23
- Umfangsrichtung des flüssigkeitsbeaufschlagten, insbesondere flüssigkeitsdurchströmten, Körpers bzw. Zirkulationsrichtung der Flüssigkeitsströmung 20,
- 24´
- parallel zur Zirkulationsrichtung der Flüssigkeitsströmung 20 verlaufende Heizleiterabschnitte,
- 25
- Radialrichtung,
- AK
- Ansaugkanal,
- AW
- Abwasser,
- D
- Dicke der Körperwandung,
- DK
- Druckkammer,
- d1, d2
- Mindestabstand,
- FW
- Frischwasser,
- LS
- Leitungssystem,
- PK
- Pumpenkammer,
- S
- Spülflotte,