DE102017124062A1

DE102017124062A1 - Steam generator with safety temperature limiter device

Info

Publication number: DE102017124062A1
Application number: DE102017124062.4A
Authority: DE
Inventors: Johann Höfer; Martin Reichl
Original assignee: Bleckmann GmbH and Co KG
Current assignee: Bleckmann GmbH and Co KG
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2019-04-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Dampfgeneratoren, die ein Gehäuse zur Aufnahme eines zu verdampfenden Fluids, insbesondere Wasser, umfassen. Eine Mehrzahl von Heizstäben, insbesondere elektrischen Widerstandsheizstäben, ist in einem unteren Abschnitt des Gehäuses angeordnet. Wenigstens eine Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung, welche mindestens teilweise oberhalb der Mehrzahl von Heizstäben angeordnet ist, ist ausgebildet, bei einem Absinken des Fluidpegels innerhalb des Gehäuses unterhalb eines Niveaus, bei welchem die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung zumindest teilweise freiliegt, die Mehrzahl von Heizstäben abzuschalten oder deren Heizleistung zu reduzieren.

The present invention relates to steam generators comprising a housing for receiving a fluid to be evaporated, in particular water. A plurality of heating rods, in particular electrical resistance heating rods, is arranged in a lower portion of the housing. At least one safety temperature limiter device disposed at least partially above the plurality of heater bars is configured to shut down or reduce the heating power of a plurality of heater bars as the fluid level within the housing falls below a level at which the safety temperature limiter device is at least partially exposed.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung bezieht sich auf Dampfgeneratoren, insbesondere auf Dampfgeneratoren mit mindestens einer Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung.The invention relates to steam generators, in particular steam generators with at least one safety temperature limiter device.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Dampfgeneratoren kommen in den verschiedensten Anwendungen zum Einsatz. Ein Beispiel sind zum Beispiel Küchengeräte, wie Kaffemaschinen, Geschirrspüler, Dampfgarer, etc.Steam generators are used in a wide variety of applications. An example are, for example, kitchen appliances, such as coffee makers, dishwashers, steamer, etc.

Aus der US-Patentanmeldung 2008/0210179 A1 ist ein Dampfgenerator bekannt, der zwei Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtungen aufweist, wobei die eine in den Heizstab integriert ist und die andere auf Strahlungswärme reagiert. Um zu verhindern, dass die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtungen eine eventuelle lokale Überhitzung nicht detektieren, da die Bereiche, in denen diese angeordnet sind, noch im zulässigen Temperaturregime liegen, wird vorgeschlagen, die zweite Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung am anderen Ende des Dampfgenerators bezogen auf die erste Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung, anzuordnen, so dass bei einer lokalen Überhitzung eine der beiden Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtungen auslöst. Eine solche duale Sicherheitstemperaturüberwachung ist kosten- und platzintensiv und verlangt je nach Ausgestaltung der Dampfgeneratorgeometrie eine Vielzahl von lokalen Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtungen.From the US Patent Application 2008/0210179 A1 For example, a steam generator is known which has two safety temperature limiter devices, one integrated in the heating element and the other responsive to radiant heat. In order to prevent the safety temperature limiting devices from not detecting possible local overheating, since the areas in which they are located are still within the permissible temperature regime, it is proposed to arrange the second safety temperature limiter device at the other end of the steam generator relative to the first safety temperature limiter device that in the event of local overheating, one of the two safety temperature limiting devices triggers. Such a dual safety temperature monitoring is costly and space intensive and requires depending on the design of the steam generator geometry a variety of local Sicherheitsstemperaturbegrenzervorrichtungen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dampfgenerator mit mindestens einer Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung bereitzustellen, der einfach und kostengünstig herzustellen ist. Gleichzeitig soll der Dampfgenerator effizient betrieben werden und eine möglichst hohe Abschalttemperatur aufweisen.It is therefore an object of the present invention to provide a steam generator with at least one safety temperature limiter device, which is simple and inexpensive to manufacture. At the same time the steam generator should be operated efficiently and have the highest possible shutdown temperature.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Gelöst wird die Aufgabe durch einen Dampfgenerator mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines zu verdampfenden Fluids, insbesondere Wasser, einer Mehrzahl von Heizstäben, insbesondere elektrischen Widerstandsheizstäben, welche in einem unteren Abschnitt des Gehäuses angeordnet sind, und wenigstens einer Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung, welche mindestens teilweise oberhalb der Mehrzahl von Heizstäben angeordnet ist, und welche ausgebildet ist, bei einem Absinken des Fluidpegels innerhalb des Gehäuses unterhalb eines Niveaus, bei welchem die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung zumindest teilweise freiliegt, die Mehrzahl von Heizstäben abzuschalten oder deren Heizleistung zu reduzieren. Die Mehrzahl von Heizstäben liegt im Normalbetrieb unterhalb der Brodelhöhe des Fluids, welches die Heizstäbe kühlt und vor Überhitzung bewahrt. Sinkt der Fluidpegel, wird als erstes die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung freigelegt. Die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung umfasst vorzugsweise eine Schmelzsicherung, einen Bimetallschalter oder einen Widerstand, insbesondere ein NTC-Element.The object is achieved by a steam generator with a housing for receiving a fluid to be evaporated, in particular water, a plurality of heating elements, in particular electrical Widerstandsheizstäben, which are arranged in a lower portion of the housing, and at least one Sicherheitsstemperaturbegrenzervorrichtung which at least partially above the plurality of heating elements, and which is formed, when a decrease in the fluid level within the housing below a level at which the Sicherheitsstemperaturbegrenzervorrichtung is at least partially exposed to turn off the plurality of heating elements or reduce their heating power. The majority of heating elements are in normal operation below the boiling height of the fluid, which cools the heating elements and prevents overheating. When the fluid level drops, the safety temperature limiter device is first exposed. The safety temperature limiter device preferably comprises a fuse, a bimetal switch or a resistor, in particular an NTC element.

Ohne das umgebende Fluid und dessen Kühlung steigt die Temperatur der Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung an und die Sicherheitstemperatur-begrenzervorrichtung löst aus, indem sie die Heizstäbe entweder abschaltet oder deren Leistung reduziert.Without the surrounding fluid and its cooling, the temperature of the safety temperature limiter device rises and the safety temperature limiter device triggers by either switching off the heating elements or reducing their power.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung zumindest annähernd waagerecht oberhalb der Mehrzahl von Heizstäben angeordnet.In a further preferred embodiment, the safety temperature limiting device is arranged at least approximately horizontally above the plurality of heating rods.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung U-förmig und ihre zwei Enden sind an derselben Seite des Gehäuses zumindest annähernd auf der gleichen Höhe angeordnet bzw. befestigt. Für den Fall einer runden, z.B. zylinderartigen Ausgestaltung des Gehäuses, sind mit derselben Seite beabstandete Punkte entlang des Umfanges gemeint, wobei der Abstand der Punkte deutlich kleiner als 180°, vorzugsweise kleiner als 90° ist. Eine analoge Betrachtung gilt auch für Ausgestaltungen des Gehäuses, dessen Umfang ein beliebiges Vieleck ist, wobei die Enden vorzugsweise auf derselben Außenfläche liegen. Auf gleicher Höhe meint mit gleichem Abstand zur Grundfläche bzw. Unterseite des Gehäuses in vertikaler Richtung. Sofern der Dampfgenerator waagerecht zum Boden ausgerichtet ist, wird der Fluidpegel dann auch waagerecht zur Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung ausgerichtet sein.In a further preferred embodiment, the safety temperature limiting device is U-shaped and its two ends are arranged or fastened on the same side of the housing at least approximately at the same height. In the case of a round, for example cylinder-like design of the housing, points spaced along the circumference are meant with the same side, wherein the distance of the points is clearly smaller than 180 °, preferably smaller than 90 °. An analogous consideration also applies to embodiments of the housing whose circumference is an arbitrary polygon, wherein the ends are preferably on the same outer surface. At the same height means with the same distance to Base or bottom of the housing in the vertical direction. If the steam generator is aligned horizontally to the ground, the fluid level will then also be aligned horizontally to the safety temperature limiting device.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung gradlinig bzw. stabförmig ausgebildet und ihre zwei Enden sind an unterschiedlichen Seiten, insbesondere gegenüberliegenden Seiten, des Gehäuses auf zumindest annähernd der gleichen Höhe befestigt. Für den Fall einer runden, z.B. zylinderartigen Ausgestaltung des Gehäuses, sind mit Befestigungen an gegenüberliegenden Seiten Befestigungen an beanstandeten Punkten entlang des Umfanges gemeint, wobei der Abstand der Punkte ca. 180° beträgt. Eine analoge Betrachtung gilt auch für Ausgestaltungen des Gehäuses, dessen Umfang ein beliebiges Vieleck ist, wobei die Enden vorzugsweise auf gegenüberliegenden Außenflächen liegen. Auf gleicher Höhe meint mit gleichem Abstand zur Grundfläche bzw. Unterseite des Gehäuses in vertikaler Richtung.In a further preferred embodiment, the safety temperature limiting device is rectilinear or rod-shaped and its two ends are fastened on different sides, in particular opposite sides, of the housing to at least approximately the same height. In the case of a round, e.g. Cylindrical configuration of the housing, are meant with fasteners on opposite sides fortifications at spaced points along the circumference, wherein the distance of the points is about 180 °. An analogous consideration also applies to embodiments of the housing, the circumference of which is an arbitrary polygon, wherein the ends are preferably on opposite outer surfaces. At the same height means at the same distance to the base or bottom of the housing in the vertical direction.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung U-förmig und ihre zwei Enden sind an derselben Seite des Gehäuses übereinanderliegend befestigt. Bei dieser Ausführungsform liegt das eine Bein bzw. der eine Schenkel der U-Form also oberhalb des anderen, sodass bei einem Absinken des Fluidlevels erst das obere und dann das untere Bein freigelegt wird, sofern der Dampfgenerator waagerecht zur Oberfläche ausgerichtet ist. Hierdurch ist insbesondere eine stufenweise Sicherung möglich, wobei ein Detektieren eines Temperaturanstiegs in dem oberen Bein eine erste Sicherungsstufe darstellen kann und das Detektieren eines Temperaturanstiegs in dem unteren Bein eine zweite Sicherungsstufe darstellen kann. Vorzugsweise sind in jedem Bein jeweils eine Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung, z.B. eine Schmelzsicherung, ein Bi-Metallschalter oder ein Widerstand, insbesondere ein NTC-Element vorhanden. In einer besonders bevorzugten Variante könnte das obere Bein mit einer reversiblen Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung ausgestattet sein und das untere mit einer irreversiblen.In a further preferred embodiment, the safety temperature limiter device is U-shaped and its two ends are fastened over one another on the same side of the housing. In this embodiment, one leg or one leg of the U-shape thus lies above the other, so that when the fluid level falls, only the upper and then the lower leg is exposed, provided that the steam generator is aligned horizontally to the surface. In particular, a stepwise fuse is thereby possible, wherein detecting a temperature rise in the upper leg may constitute a first fuse stage and the detection of a temperature rise in the lower leg may constitute a second fuse stage. Preferably, a safety temperature limiter device, e.g. a fuse, a bi-metal switch or a resistor, in particular an NTC element present. In a particularly preferred variant, the upper leg could be equipped with a reversible safety temperature limiter device and the lower one with an irreversible.

In einer bevorzugten Ausführungsform, welche mit jeder der vorstehend erläuterten Ausführungsformen kombinierbar ist, ist die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung als Heizelement mit integriertem Sicherheitstemperaturbegrenzerelement ausgebildet. In diesem Fall fungiert das Heizelement als eine Art Opferheizelement. Ohne das umgebende Fluid und dessen Kühlung steigt die Temperatur des Heizelementes stark an und das Sicherheitstemperaturbegrenzerelement löst aus, wodurch das Opferheizelement als auch die anderen Heizstäbe entweder abschaltet oder deren Leistung reduziert wird. Im Falle der Verwendung eines irreparablen Sicherheitstemperaturbegrenzerelementes, wie zum Beispiel einer Schmelzsicherung, würde also das eine Heizelement geopfert, um die anderen zu schützen. Die Abschalttemperatur kann sehr hoch angesetzt werden, insbesondere deutlich höher als die Temperatur des Fluiddampfes, da das Heizelement in unmittelbarem Kontakt mit dem Sicherheitstemperaturbegrenzerelement steht und das Trockenlaufen des Heizelementes so innerhalb kürzester Reaktionszeit detektieren kann.In a preferred embodiment, which can be combined with any of the embodiments explained above, the safety temperature limiting device is designed as a heating element with integrated safety temperature limiter element. In this case, the heating element acts as a kind of sacrificial heating element. Without the surrounding fluid and its cooling, the temperature of the heating element rises sharply and the safety temperature limiter element triggers, whereby either the sacrificial heating element as well as the other heating elements are switched off or their power is reduced. Thus, in the case of using an irreparable safety temperature limiter element, such as a fuse, one heater would be sacrificed to protect the others. The switch-off temperature can be set very high, in particular significantly higher than the temperature of the fluid vapor, since the heating element is in direct contact with the safety temperature limiter element and can thus detect the dry running of the heating element within the shortest reaction time.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung zwischen der Mehrzahl von Heizstäben angeordnet und ist über mindestens ein wärmeleitendes Verbindungselement formschlüssig mit mindestens einem oberen Ende eines Heizstabes verbunden. Oberes Ende eines Heizstabes meint dabei den in vertikaler Richtung obersten Punkt eines Heizstabes. Die Heizstäbe sind vorzugsweise W-förmig gebogen. Vorzugsweise überragt das mindestens eine obere Ende des Heizstabes, der über das Wärmeleitblech formschlüssig mit der Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung verbunden ist, die anderen Heizstäbe. Bei einer solchen asymmetrischen Ausgestaltung läuft lediglich das herausragende Heizelement am oberen Ende trocken, bevor die Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung auslöst, was sowohl die Heizstäbe als auch die Vorrichtung als solches schützt. Eine symmetrische Ausgestaltung ist jedoch auch möglich.In another preferred embodiment, the Sicherheitsstemperaturbegrenzervorrichtung between the plurality of heating elements is arranged and is connected via at least one thermally conductive connecting element form-fitting with at least one upper end of a heating element. The upper end of a heating element means the highest point in the vertical direction of a heating element. The heating rods are preferably bent in a W-shape. Preferably, the at least one upper end of the heating element, which is connected in a form-fitting manner via the heat conducting sheet to the safety temperature limiting device, projects beyond the other heating elements. In such an asymmetric configuration, only the protruding heating element at the upper end runs dry before the safety temperature limiter device triggers, which protects both the heating elements and the device as such. However, a symmetrical design is also possible.

Das wärmeleitende Verbindungselement ist vorzugsweise aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung mit guter Federeigenschaft.The thermally conductive connecting element is preferably made of a copper-beryllium alloy with good spring property.

Sämtliche der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Dampfgenerators können ferner eine Flanschplatte, insbesondere aus temperaturbeständigem Thermoplast, an der Unterseite aufweisen, welche Durchführungen für die Mehrzahl von Heizstäben, sowie einen Wassereinlass aufweist. Alternativ kann die Mehrzahl von Heizstäben auch waagerecht und damit von der Seite des Gehäuses in das Innere des Gehäuses eingebracht werden. Die Abdichtung der Bauteile zueinander kann vorzugsweise durch Elastomerbauteile erfolgen, die über radiale oder axiale Wirkweise abdichten.All of the embodiments of the steam generator described above may further comprise a flange plate, in particular made of temperature-resistant thermoplastic, on the underside, which has bushings for the plurality of heating elements, and a water inlet. Alternatively, the plurality of heating elements can also be introduced horizontally and thus from the side of the housing into the interior of the housing. The sealing of the components to one another can preferably be effected by elastomer components which seal via radial or axial action.

Figurenlistelist of figures

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben, wobei

1 einen Dampfgenerator gemäß einer ersten, exemplarischen und schematischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 einen Dampfgenerator gemäß einer zweiten, exemplarischen und schematischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Heizelement mit integriertem Sicherheitstemperaturbegrenzerelement verwendbar in einem Dampfgenerator gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 einen Dampfgenerator gemäß einer dritten, exemplarischen und schematischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Heizelement mit integrierter Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung verwendbar in einem Dampfgenerator gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 einen Dampfgenerator gemäß einer vierten, exemplarischen und schematischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 einen Dampfgenerator gemäß einer fünften, exemplarischen und schematischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine asymmetrische Ausgestaltung der Mehrzahl von Heizstäben verwendbar in einem Dampfgenerator gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 eine symmetrische Ausgestaltung der Mehrzahl von Heizstäben verwendbar in einem Dampfgenerator gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
10 einen oberen Teil des Schutzrohres der Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung im Bereich des Wärmeleitblechs zeigt.

Preferred embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the accompanying figures, wherein

1 shows a steam generator according to a first, exemplary and schematic embodiment of the present invention;
2 shows a steam generator according to a second, exemplary and schematic embodiment of the present invention;
3 a heating element with integrated safety temperature limiter element usable in a steam generator according to the first and second embodiments of the present invention;
4 shows a steam generator according to a third, exemplary and schematic embodiment of the present invention;
5 shows a heating element with integrated safety temperature limiting device usable in a steam generator according to the third embodiment of the present invention;
6 shows a steam generator according to a fourth, exemplary and schematic embodiment of the present invention;
7 shows a steam generator according to a fifth, exemplary and schematic embodiment of the present invention;
8th Fig. 10 shows an asymmetric configuration of the plurality of heating rods usable in a steam generator according to the fifth embodiment of the present invention;
9 shows a symmetrical configuration of the plurality of heating rods usable in a steam generator according to the fifth embodiment of the present invention; and
10 shows an upper part of the protective tube of the safety temperature limiter device in the region of the Wärmeleitblechs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

1 zeigt einen Dampfgenerator 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Dampfgenerator 100 hat ein zylindrisches Gehäuse 110, insbesondere ein Blechgehäuse, mit einer Öffnung am unteren Ende des Zylinders für eine Flanschplatte 150 und einen Auslass für den Dampf im oberen Abschnitt des Gehäuses. Die Flanschplatte 150 ist vorzugsweise aus einem temperaturbeständigen Thermoplast, und weist ferner vorzugsweise eine Wassereinlassöffnung 160 und Durchführungsöffnungen für Heizstäbe 120 und gegebenenfalls Sensoren sowie die Möglichkeit, ein weiteres Bauteil aus Thermoplast (vorzugsweise ein Pumpengehäuse) mit aus der Technik bekannten Möglichkeiten dicht anzukoppeln, auf. Der Rand des Gehäusezylinders sollte daher am unteren Ende geeignete Laschen, Bajonetthaken, Prägungen oder Ähnliches aufweisen, um die Flanschplatte 150 arretieren und damit in ihrer Lage fixieren zu können. Die Position eines oder mehrerer Heizstäbe kann mit einem Speed-nut Befestigungselement aus Edelstahl fixiert werden. Das Speed-nut Befestigungselement kann bei Bedarf mit einer Erdungsfahne ausgeführt werden. 1 shows a steam generator 100 according to a first embodiment of the present invention. The steam generator 100 has a cylindrical housing 110 , in particular a sheet metal housing, with an opening at the lower end of the cylinder for a flange plate 150 and an outlet for the steam in the upper portion of the housing. The flange plate 150 is preferably made of a temperature-resistant thermoplastic, and further preferably has a water inlet opening 160 and passage openings for heating elements 120 and optionally sensors as well as the possibility to connect another component made of thermoplastic (preferably a pump housing) tightly coupled with known from the art possibilities on. The edge of the housing cylinder should therefore have at the lower end suitable tabs, bayonet hooks, embossing or the like to the flange plate 150 arrest and thus be able to fix in their position. The position of one or more heating elements can be fixed with a stainless steel speed-nut fastener. The speed-nut fastener can be designed with a grounding lug if required.

Oberhalb der Mehrzahl von Heizstäben weist das Gehäuse seitlich noch eine weitere Öffnung für eine Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung, im Folgenden STB-Vorrichtung, 130 auf. Die STB-Vorrichtung ist vorzugsweise mit einer Schmelzsicherung oder einem NTC-Widerstand ausgestattet und kann in einem einseitig verschlossenen Rohr in wärmeleitfähigem Harz eingebettet oder alternativ in Sand eingebettet sein, um die Wärmeübertragung zu begünstigen.Above the plurality of heating rods, the housing laterally has a further opening for a safety temperature limiter device, in the following STB device, 130 on. The STB device is preferably equipped with a fuse or an NTC resistor and may be embedded in thermally conductive resin in a tube sealed at one end, or alternatively embedded in sand, to promote heat transfer.

Die Abdichtung der Bauteile zueinander kann vorzugsweise durch Elastomerbauteile erfolgen, die über radiale oder axiale Wirkweise abdichten. Andere Möglichkeiten der Dichtung sind jedoch ebenfalls anwendbar, z.B. alle Abdichtungsformen die in der DE-Gebrauchsmusterschrift 20 2010 011 994 oder dem EP-Patent 1 731 850 beschrieben sind.The sealing of the components to one another can preferably be effected by elastomer components which seal via radial or axial action. However, other possibilities of sealing are also applicable, for example, all the forms of sealing in DE-Gebrauchsmuster 20 2010 011 994 or the EP patent 1 731 850 are described.

Die STB-Vorrichtung 130 ist waagerecht oberhalb der Mehrzahl von Heizstäben 120 angebracht und hat eine U-förmige Ausgestaltung, sodass ihre zwei Enden an derselben Seite des Gehäuses 110 auf der gleichen Höhe befestigt sind.The STB device 130 is horizontally above the plurality of heating rods 120 attached and has a U-shaped configuration, so that its two ends on the same side of the housing 110 are attached at the same height.

3 zeigt eine vorzugsweise Ausgestaltung der STB-Vorrichtung 130, welche als Heizelement 131 mit integrierten Sicherheitstemperaturbegrenzerelementen 132, 133 ausgestaltet ist. Das Heizelement 131 ist hier als elektrische Widerstandsheizung gezeigt, wobei auch jede andere Heizvorrichtung verwendet werden kann. An beiden Enden der Widerstandsheizung sind Sicherheitstemperaturbegrenzerelemente 132, 133 angebracht, welche auslösen, sobald die Widerstandsheizung eine gewisse Temperatur überschreitet. Beispiele für elektrische Bauteile, die als Sicherheitstemperaturbegrenzerelement eingesetzt werden können, sind:

- eine Schmelzsicherung, die in Verbindung mit einer elektrischen Schaltung bei Erreichen der höchstzulässigen Belastungstemperatur der Heizelemente eine Notabschaltung bewirkt,
- ein (Miniatur-)Bi-Metallschalter, der ebenfalls mit einer elektrischen Schaltung reagiert, oder
- ein Widerstand (NTC), der mittels einer Elektronik bei Erreichen der höchstzulässigen Belastungstemperatur der Heizelemente mit einer Notabschaltung des Systems reagiert.

3 shows a preferred embodiment of the STB device 130 , which as a heating element 131 with integrated safety temperature limiter elements 132 . 133 is designed. The heating element 131 is shown here as an electrical resistance heater, although any other heater can be used. At both ends of the resistance heater are safety temperature limiter elements 132 . 133 attached, which trigger as soon as the resistance heater exceeds a certain temperature. Examples of electrical components which can be used as safety temperature limiter element are:

a fuse which, in conjunction with an electrical circuit, causes an emergency shutdown when the maximum permissible load temperature of the heating elements is reached,
a (miniature) bi-metal switch which also reacts with an electrical circuit, or
- A resistor (NTC), which reacts by means of an electronics on reaching the maximum load temperature of the heating elements with an emergency shutdown of the system.

Anstelle der zwei Sicherheitstemperaturbegrenzerelemente 132 und 133 kann auch lediglich ein einziges Sicherheitstemperaturbegrenzerelement 132 verwendet werden.Instead of the two safety temperature limiter elements 132 and 133 can also only a single Sicherheitsbegrenzerenzelement 132 be used.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Bauteile beschränkt, sondern umfasst jegliche Vorrichtung, die bei Detektieren einer bestimmten Temperatur ein elektrisches Signal ausgibt, welches von einer entsprechenden Steuerungseinheit zum Abschalten der Heizstäbe verwendet werden kann.However, the present invention is not limited to these components, but includes any device that outputs an electrical signal upon detecting a certain temperature, which can be used by a corresponding control unit for switching off the heating elements.

Bei Auslösen der STB-Vorrichtung 130 wird nicht nur das Heizelement 131 oberhalb der Mehrzahl von Heizstäben 120 abgeschaltet, sondern auch die darunterliegende Mehrzahl von Heizstäben 120. Die seitliche Anbringung der STB-Vorrichtung 130 oberhalb der Mehrzahl von Heizstäben 120 kann somit genutzt werden, um im Fall eines zu geringen Fluidstandes, bei dem die Mehrzahl der ungesicherten Heizstäbe droht, nicht mehr vollständig im Fluid zu sein, rechtzeitig zu erkennen und eine Notabschaltung aller Heizelemente/-stäbe 120 auszulösen. Die STB-Vorrichtung kann nicht nur zu Zwecken der Notabschaltung genutzt werden, sondern auch für eine stufenweise Reduzierung der Heizleistung durch Abschalten von einem oder mehreren der Heizstäbe. Ebenso können die Heizstäbe zeitlich nacheinander abgeschaltet werden. Dies kann in Abhängigkeit des Temperaturanstiegs und/oder zeitabhängig erfolgen. In einem solchen Fall können verschiedene Sicherungselemente, insbesondere reversible Sicherungselemente, mit unterschiedlichen Anschlagtemperaturen verwendet werden.Upon triggering the STB device 130 not just the heating element 131 above the plurality of heating rods 120 shut off, but also the underlying plurality of heating elements 120 , The lateral attachment of the STB device 130 above the plurality of heating rods 120 Thus, in the case of too low a fluid level at which the majority of the unsecured heating elements are at risk of being completely out of the fluid, it can be used to recognize in good time and an emergency shutdown of all heating elements / rods 120 trigger. The STB device can be used not only for purposes of emergency shutdown, but also for a gradual reduction in heating power Shutdown of one or more of the heating elements. Likewise, the heating elements can be switched off in chronological succession. This can be done as a function of the temperature rise and / or time-dependent. In such a case, different securing elements, in particular reversible securing elements, can be used with different striking temperatures.

2 zeigt eine alternative Ausführungsform zu der in 1 dargestellten Variante. Der Aufbau des Dampfgenerators ist weitgehend identisch und es wird daher nur der Unterschied zur Ausführungsform in 1 beschrieben. In der Ausführungsform der 2 ist die ebenfalls U-förmige STB-Vorrichtung 230 nicht horizontal eingebaut, sondern vertikal, sodass die zwei Enden der STB-Vorrichtung 230 an derselben Seite des Gehäuses 110 übereinanderliegend befestigt sind. Diese Variante erlaubt ein differenziertes Erkennen des Fluidpegels, da erst das obere Bein bzw. der obere Schenkel der STB-Vorrichtung 230 und dann das untere Bein bzw. der untere Schenkel freigelegt werden. Die STB-Vorrichtung 230 könnte auch hier vorzugsweise ein Heizelement 131 mit integrierten Sicherungselementen 132, 133, wie in 2 gezeigt, sein. Die Sicherung 133 im oberen Bein könnte vorzugsweise eine Reduzierung der Heizleistung bewirken, während die Sicherung 132 im unteren Bein als Notabschaltung fungieren könnte. 2 shows an alternative embodiment to that in 1 illustrated variant. The structure of the steam generator is largely identical and it is therefore only the difference from the embodiment in 1 described. In the embodiment of the 2 is the also U-shaped STB device 230 not horizontally installed but vertically, so the two ends of the STB device 230 on the same side of the case 110 are fastened one above the other. This variant allows a differentiated recognition of the fluid level, since only the upper leg or the upper leg of the STB device 230 and then exposing the lower leg or leg. The STB device 230 could here also preferably a heating element 131 with integrated security elements 132 . 133 , as in 2 be shown. The fuse 133 In the upper leg could preferably cause a reduction in heating power, while the fuse 132 in the lower leg could act as emergency shutdown.

4 zeigt einen Dampfgenerator 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die STB-Vorrichtung 330 als gradlinige Ausführung einmal quer durch das Gehäuse 110 des Dampfgenerators 300 geführt wird. Es wird erneut lediglich auf die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen abgestellt. Anders als bei den vorherigen Ausführungsformen weist das Gehäuse nicht nur eine Öffnung zum Anbringen der STB-Vorrichtung auf, sondern zwei, vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses, sodass die STB-Vorrichtung 330 oberhalb der Mehrzahl von Heizstäben 120 geführt wird. Auch die STB-Vorrichtung 330 kann dabei als Heizelement mit einem oder mehreren integrierten Sicherungselementen ausgebildet sein, wie in 5 gezeigt ist. Auch hier kann die Heizung 331 als elektrische Widerstandsheizung ausgebildet sein. Sobald der Fluidspiegel unter ein bestimmtes Niveau sinkt, bei dem die STB-Vorrichtung 330 nicht mehr vollständig mit Fluid bedeckt ist, steigt die Temperatur der STB-Vorrichtung stark an und das Sicherheitstemperaturbegrenzerelement 332 löst aus. Das Auslösen bewirkt dann das Abschalten sämtlicher Heizelemente, d.h. der integrierten Widerstandsheizung als auch der Mehrzahl von Heizstäben 120. Die Mehrzahl von Heizstäben benötigt somit also keine jeweils eigene Überhitzungssicherung, sondern die oberhalb der Mehrzahl von Heizstäben 120 angebrachte STB-Vorrichtung 330 fungiert ebenso wie die STB-Vorrichtungen 130 und 230 als eine Art Opferheizstab. Bei Auslösen der STB-Vorrichtung muss nur diese eine STB-Vorrichtung ausgetauscht werden, falls der Sicherungsmechanismus irreversibel ist z.B. bei einer Schmelzsicherung. Die übrigen Heizstäbe bleiben von dieser Maßnahme unberührt. Es ist nicht einmal notwendig, das Fluid komplett aus dem Dampfgenerator abzulassen, um den Opferheizstab auszutauschen. 4 shows a steam generator 300 according to another embodiment of the present invention, wherein the STB device 330 as a straight-line version, once across the housing 110 of the steam generator 300 to be led. Again, it will focus solely on the differences from the previous embodiments. Unlike the previous embodiments, the housing has not only one opening for mounting the STB device, but two, preferably on opposite sides of the housing, so that the STB device 330 above the plurality of heating rods 120 to be led. Also the STB device 330 can be designed as a heating element with one or more integrated fuse elements, as in 5 is shown. Again, the heater 331 be designed as electrical resistance heating. Once the fluid level drops below a certain level at which the STB device 330 is no longer completely covered with fluid, the temperature of the STB device rises sharply and the safety temperature limiter element 332 triggers. The triggering then causes the switching off of all heating elements, ie the integrated resistance heating as well as the plurality of heating elements 120 , Thus, the plurality of heating elements thus does not require its own overheating protection, but that above the plurality of heating elements 120 attached STB device 330 functions as well as the STB devices 130 and 230 as a kind of victim heating rod. When the STB device is triggered, only this one STB device needs to be replaced if the securing mechanism is irreversible, for example in the case of a fuse. The remaining heating elements remain unaffected by this measure. It is not even necessary to completely drain the fluid from the steam generator to replace the sacrificial heater.

Die vorstehend diskutierten Dampfgeneratoren 100, 200, 300 wurden sämtlich mit einem zylindrischen Gehäuse 110 gezeigt. Das Gehäuse kann jedoch eine beliebige Form annehmen, wobei der Querschnitt ein beliebiges Vieleck sein kann. Beispielhaft ist dies in der Ausführungsform gemäß 6 gezeigt. Das Gehäuse 111 des Dampfgenerators 101 ist quaderförmig und entspricht sonst weitestgehend dem Aufbau des Dampfgenerators 100 in 1, insbesondere die Ausgestaltung der STB-Vorrichtung 130 ist dieselbe wie bei dem Dampfgenerator 100. Ein weiterer Unterschied zur Ausführungsform gemäß der 1 besteht darin, dass die Mehrzahl der Heizstäbe 120 von der Seite waagerecht in das Gehäuse 111 ragen. Diese seitliche Anbringung wird durch die ebenen Flächen des quaderförmigen Gehäuses 111 erleichtert. Diese Ausgestaltung lässt sich auch für die Dampfgeneratoren 200 und 300 realisieren.The steam generators discussed above 100 . 200 . 300 All were with a cylindrical housing 110 shown. However, the housing may take any shape, the cross section may be any polygon. This is exemplary in the embodiment according to FIG 6 shown. The housing 111 of the steam generator 101 is cuboid and otherwise corresponds largely to the structure of the steam generator 100 in 1 , in particular the embodiment of the STB device 130 is the same as the steam generator 100 , Another difference from the embodiment according to the 1 is that the majority of the heating elements 120 from the side horizontally into the housing 111 protrude. This lateral attachment is through the flat surfaces of the cuboid housing 111 facilitated. This embodiment can also be used for the steam generators 200 and 300 realize.

7 bis 10 zeigen eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier wird die STB-Vorrichtung 430 nicht seitlich oberhalb der Mehrzahl von Heizstäben 120 angebracht, sondern zwischen den Heizstäben in einem Schutzrohr 450, wobei die Einführung ebenso wie bei den Heizstäben durch eine Öffnung in der Flanschplatte 150 erfolgen kann. Die STB-Vorrichtung wird dabei mit einem formschlüssigen Wärmeleitblech mit mindestens einem Heizstab verbunden. In einer in 8 gezeigten bevorzugten Variante werden die Heizstäbe als W-Form-Heizeinsätze realisiert und ein Heizstab 500 ist an den beiden oberen Enden, also der Unterseite des W, mittels des Wärmeleitblechs 440 formschlüssig mit der STB-Vorrichtung 430 verbunden. Dieser Heizstab 500 ist vorzugsweise asymmetrisch gebogen, sodass er als erster im Fall eines zu geringen Fluidstandes aus dem Fluid heraus ragt und in Folge im Bereich des Wärmeleitblechs 440, das als Wärmebrücke dient, ein sogenannter Hotspot entsteht, der die im Rohr befindliche STB-Vorrichtung mit einer Notabschaltung des Heizsystems reagieren lässt. Die asymmetrische Ausgestaltung ist optional. 9 zeigt eine Variante, bei der sämtliche Heizstäbe dieselbe Höhe haben. 7 to 10 show a further embodiment of the present invention. This is the STB device 430 not laterally above the plurality of heating rods 120 attached, but between the heating elements in a protective tube 450 wherein the introduction as well as the heating rods through an opening in the flange plate 150 can be done. The STB device is connected to a form-fitting Wärmeleitblech with at least one heating element. In an in 8th shown preferred variant, the heating elements are realized as W-form heating inserts and a heating element 500 is at the two upper ends, ie the underside of the W, by means of the Wärmeleitblechs 440 positive fit with the STB device 430 connected. This heating rod 500 is preferably asymmetrically bent, so that it protrudes out of the first fluid in the case of too low a fluid level and in consequence in the region of the Wärmeleitblechs 440 , which serves as a thermal bridge, creates a so-called hot spot, which allows the STB device located in the pipe to react with an emergency shutdown of the heating system. The asymmetrical design is optional. 9 shows a variant in which all heating elements have the same height.

Das Wärmeleitblech 440 kann bei Bedarf aus einer vernickelten Kupfer-Beryllium Legierung mit guter Federeigenschaft gefertigt sein, um den Wärmetransfer zum Schutzrohr der STB-Vorrichtung 440 zu optimieren.The heat conducting sheet 440 can be made of a nickel-plated copper-beryllium alloy with good spring property, if necessary, to the Heat transfer to the protective tube of the STB device 440 to optimize.

10 zeigt den oberen Abschnitt des Schutzrohrs 450 mit der darin liegenden Sicherung 432 welche auf Höhe des Wärmeleitblechs 440 angeordnet ist. Über elektrische Kontakte 434 wird eine etwaige auslösende Sicherung 432 an eine externe Steuerungsschaltung geleitet. 10 shows the upper section of the protective tube 450 with the fuse lying in it 432 which at the level of Wärmeleitblechs 440 is arranged. About electrical contacts 434 becomes a possible triggering fuse 432 directed to an external control circuit.

Weitere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können von einem die beanspruchte Erfindung praktizierenden Fachmann aus einer Betrachtung der Zeichnungen, der Beschreibung und der beigefügten Ansprüche verstanden und ausgeführt werden.Further variations of the disclosed embodiments may be understood and carried out by one of ordinary skill in the art after considering the drawings, the specification, and the appended claims.

In den Ansprüchen schließen die Wörter „aufweisen“ und „umfassen“ nicht andere Elemente oder Schritte aus und der unbestimmte Artikel „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus.In the claims, the words "comprising" and "comprising" do not exclude other elements or steps, and the indefinite article "a" does not exclude a plurality.

Eine einzelne Einheit oder Vorrichtung kann die Funktionen mehrerer Elemente durchführen, die in den Ansprüchen aufgeführt sind. Die Tatsache, dass einzelne Funktionen und/oder Elemente in unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, bedeutet nicht, dass nicht auch eine Kombination dieser Funktionen und/oder Elemente vorteilhaft verwendet werden könnte.A single unit or device can perform the functions of several elements listed in the claims. The fact that individual functions and / or elements are listed in different dependent claims does not mean that a combination of these functions and / or elements could not be used to advantage.

Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht derart zu verstehen, dass der Gegenstand und der Schutzbereich der Ansprüche durch diese Bezugszeichen eingeschränkt wären.The reference signs in the claims are not to be understood as limiting the subject matter and scope of the claims to these references.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100, 101, 200, 300, 400100, 101, 200, 300, 400: Dampfgeneratorsteam generator
110, 111110, 111: Gehäusecasing
120120: Mehrzahl von HeizstäbenPlurality of heating rods
130, 230, 330, 430130, 230, 330, 430: Sicherheitstemperaturbegrenzervorrichtung (STB-Vorrichtung)Safety Temperature Limiter Device (STB Device)
131, 331131, 331: Heizelementheating element
132, 133, 332, 432132, 133, 332, 432: SicherheitstemperaturbegrenzerelementSicherheitstemperaturbegrenzerelement
150150: Flanschplatteflange
160160: Wassereinlasswater inlet
434434: elektrische Kontakteelectrical contacts
440440: wärmeleitendes Verbindungselement (z.B. Wärmeleitblech)thermally conductive connecting element (e.g.
450450: Schutzrohrthermowell
500500: oberes Ende des Heizstabesupper end of the heating element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 20080210179 A1 [0003]
EP 1731850A [0018]

Claims

Steam generator (100; 101; 200; 300; 400) containing: a housing (110; 111) for receiving a fluid to be evaporated, in particular water; a plurality of heating bars (120), particularly electrical resistance heating bars, disposed in a lower portion of the housing (110; 111); at least one safety temperature limiter device (130; 230; 330; 430) disposed at least partially above the plurality of heater rods (120) and formed when the fluid level within the housing (110,111) falls below a level wherein the safety temperature limiter device (130; 230; 330; 430) is at least partially exposed to turn off the plurality of heating rods (120) or reduce their heating power.

Steam generator (100; 101; 200; 300) after Claim 1 wherein the safety temperature limiter device (130; 330) is disposed horizontally above the plurality of heater rods (120).

Steam generator (100, 101) after Claim 2 wherein the safety temperature limiter device (130) is U-shaped and its two ends are secured to the same side of the housing (110; 111) at least approximately at the same height.

Steam generator (300) after Claim 2 wherein the safety temperature limiter device (330) is straight and its two ends are secured at different sides, in particular opposite sides, of the housing (110) at least approximately at the same height.

Steam generator (200) after Claim 1 wherein the safety temperature limiter device (230) is U-shaped and its two ends are superimposed on the same side of the housing (110).

A steam generator (100; 101; 200; 300) as claimed in any preceding claim, wherein the safety temperature limiter device (130; 230; 330) comprises a fuse (132,133), a bimetallic switch or a resistor, in particular an NTC element.

Steam generator (100, 101, 200, 300) according to one of the preceding claims, wherein the safety temperature limiting device (130, 230, 330) as a heating element (131, 331) with integrated Sicherheitsbegrenzerenzelement (132, 133, 331) is formed.

Steam generator (400) after Claim 1 wherein the safety temperature limiter device (430) is arranged between the plurality of heating rods (120) and is positively connected via a thermally conductive connecting element (440) to at least one upper end of at least one heating element (500).

Steam generator (400) after Claim 8 wherein the at least one upper end of the heating rod (500), which is positively connected via the Wärmeleitblech (440) with the Sicherheitsstemperaturbegrenzervorrichtung (430), the other heating rods protrudes.

Steam generator (400) after Claim 8 or 9 wherein the thermally conductive connecting member (440) is a copper-beryllium alloy having good spring property.