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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung, ein Behälter, beispielsweise eine Moka Kaffeemaschine oder eine Teekanne aus Glas mit Heizeinrichtung, sowie ein Verfahren zum Einsatz der Heizeinrichtung.
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Stand der Technik
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Derzeit gibt es eine Vielzahl an unterschiedlichen Moka Kaffeemaschinen und Teekannen. Die älteren Modelle von Moka Kaffeemaschinen und auch eine Vielzahl von neuen Ausführungen sind komplett aus Aluminium und Teekannen meist aus Glas. Diese Materialien verhindern die Verwendung der Kaffeemaschinen und Teekannen in Verbindung mit einem Induktionsherd oder einem Induktionskochfeld (
WO2010007592A1 ).
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Offenbarung der Erfindung
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Mit den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen wird eine Heizeinrichtung für beispielsweise eine Moka Kaffeemaschine aus Aluminium oder eine Teekanne aus Glas bereitgestellt.
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Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Fachbegriffe werden auf die übliche Art und Weise verwendet. Wenn eine bestimmte Bedeutung einem bestimmten Begriff verliehen wird, werden im Folgenden Begriffsdefinitionen gegeben, in deren Rahmen die Begriffe verwendet werden.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform weist die Heizeinrichtung ein Grundelement und ein Außenelement auf Induktion erzeugtes elektromagnetisches Feld zu erhitzen. Das Außenelement ist das Grundelement umgebend angeordnet und erwärmt eine Flüssigkeit, wobei es sich bei Flüssigkeit insbesondere um Wasser handelt. Das Außenelement ist dazu eingerichtet die Flüssigkeit an der flüssigkeitszugewandten Seite zu stoppen und so ein Eindringen zu verhindern. Ein Vorteil dieser Ausführung ist der Schutz der Grundelement, welches in der Regel eine schlechte Beständigkeit gegen Feuchtigkeit aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das elektrisch leitfähige Grundelement der Heizeinrichtung mehrteilig, insbesondere pulverförmig ausgebildet ist und das Außenelement elastisch verformbar, um ein einfaches Einbringen der Heizeinrichtung in einen Behälter, beispielsweise der Boden einer Moka Kaffeemaschine oder eine Teekanne aus Glas zu ermöglichen. Der Außendurchmesser der Heizeinrichtung ist hier vorteilhafterweise größer als der Innendurchmesser der Öffnung. Der große Durchmesser und die dadurch entstehende große Oberfläche in Kombination mit der guten Ausnutzung der Bodenfläche ermöglicht eine besonders vorteilhafte Erwärmung der Flüssigkeit.
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Ist der Außendurchmesser der Heizeinrichtung kleiner als Innendurchmesser der Öffnung wird eine Anordnung von Heizelementen durch das Einbringen von mindestens zwei Heizeinrichtung ausgebildet. Die Heizeinrichtungen sind hierbei starr ausgeführt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Außenelement dazu eingerichtet, die Flüssigkeit an der flüssigkeitszugewandten Seite des Außenelements zu stoppen und so ein Eindringen zu verhindern. Auf diese Weise wird das nicht beständige Grundelement sicher vor den Einflüssen der umgebenden Flüssigkeit geschützt und die Haltbarkeit verbessert. Das Außenelement besteht hierzu beispielsweise aus hitzebeständigem Silikon im Falle einer elastischen Ummantelung oder beispielsweise aus nichtrostendem Stahl im Falle einer starren Ummantelung.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Heizeinrichtung vorteilhafterweise nahezu komplett von der zu erwärmenden Flüssigkeit umgeben und ermöglicht so einen direkten und effizienten Wärmeübergang an die Flüssigkeit.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Heizeinrichtung direkt in den Behälter selbst eingebracht, beispielsweise in den Boden einer Moka Kaffeemaschine oder in den Glasboden einer Teekanne aus Glas. Besonders vorteilhaft ist hier, dass die Ummantelung des Grundelements mit einem Außenelement durch das Material des vorhandenen und notwendigen Behälters selbst erfolgt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Heizvorrichtung einen Abstandshalter auf, der vorteilhafterweise die Strömung der Flüssigkeit unter der Heizvorrichtung zulässt. Im Falle der Moka Kaffeemaschine wird so eine Strömung zur Pulveraufnahme ermöglicht und im Fall der Teekanne wird auch die Unterseite zum Erwärmen der Flüssigkeit verwendet. Die Ausdehnung des Abstands erfolgt bis maximal zur Erkennungs- oder Arbeitsgrenze des mittels Induktion erzeugten elektromagnetischen Felds.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Heizvorrichtung eine scheibenförmige oder Ringsegmentgeometrie auf, die eine hohe Strombelastung zulässt und mittels der induzierten Wirbelströme die Heizvorrichtung besonders vorteilhaft erwärmt.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Heizvorrichtung eine Ringsegmentgeometrie mit oder ohne Nut- und Federgeometrie auf, die eine Anordnung der Heizeinrichtung ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Heizvorrichtung eine innere Öffnung mit einem größeren Durchmesser als der Außendurchmesser der Pulveraufnahme im Bereich der Heizeinrichtung auf, um die Strömung zur Pulveraufnahme und zum Filtereinsatz nicht zu behindern.
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Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zur Verwendung einer Heizeinrichtung, welches die folgenden Schritte aufweist:
- - Einlegen der mindestens einen Heizeinrichtung oder Anordnung von mehreren Heizeinrichtungen in einen Behälter oder Verwendung einer Heizeinrichtung wobei das Außenelement als Behälter ausgebildet ist
- - Erzeugen des elektromagnetischen Felds mittels Induktion
- - Erwärmen der Flüssigkeit.
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Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass mit Hilfe einer Heizrichtung Flüssigkeiten in unterschiedlichen Behältern erwärmt werden können. Die Verwendung von Material mit unterschiedlichen Curie-Punkten und einer Kennzeichnung auf der Heizeinrichtung kann die Erwärmung der Flüssigkeit in den Behältern auf ein zulässiges Maß von selbst begrenzen.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1 eine 3d Darstellung von oben und unten auf eine Heizeinrichtung mit teilweise ausgeblendeter Ummantelung des Grundelement;
- 2 eine Schnittdarstellung einer Heizeinrichtung ohne Öffnung im Zentrum und mit Abstandshaltern zum Boden des Behälters;
- 3 eine Schnitt- und eine 3d Darstellung einer Heizeinrichtung ohne Öffnung im Zentrum in dem Wasserbehälter für die Anwendung in einer Moka Kaffeemaschine;
- 4 eine Schnitt- und eine 3d Darstellung einer Heizeinrichtung mit einer Öffnung im Zentrum in dem Wasserbehälter für die Anwendung in einer Moka Kaffeemaschine;
- 5 eine Darstellung einer Heizeinrichtung mit Ringsegmentgeometrie und eine Anordnung von Heizeinrichtungen mit Ringsegmentgeometrie
- 6 eine Darstellung einer Heizeinrichtung mit einer Nut- und Federgeometrie und eine Anordnung von Heizeinrichtungen mit einer Nut- und Federgeometrie 7 eine 3d Darstellung einer elastischen Heizeinrichtung im verformten Zustand
- 8 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verwendung einer Heizeinrichtung.
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1 zeigt eine 3d Darstellung von oben und unten auf eine erste Heizeinrichtung 1 mit teilweise ausgeblendeter Ummantelung des Grundelement 10 durch ein Außenelement 12. Auf der Unterseite befinden sich optionale Abstandshalter 14, die einen vordefinierten Zwischenraum zwischen Heizeinrichtung 1 und Behälterboden 20 des Behälters 16 sicherstellen. Falls keine Abstandshalter vorhanden sind, liegt die Heizeinrichtung 1 direkt auf dem Boden auf.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung einer einteiligen, starren Heizeinrichtung 1 ohne Öffnung im Zentrum und mit Abstandshaltern zum Behälterboden 20 des Behälters 16 und eine Detailansicht X am Rand der Heizeinrichtung 1. Das flüssigkeitsstoppende Außenelement 12 umschließt das Grundelement 10 komplett, wobei die Dicke des Außenelements 12 auf einen minimal notwendigen Betrag begrenzt ist.
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3 zeigt eine Schnitt- und eine 3d Darstellung einer Heizeinrichtung 1 ohne Öffnung im Zentrum eines Behälters am Beispiel einer Moka Kaffeemaschine. Eine gleichartige Anwendung für eine Teekanne ist nicht dargestellt. Die Heizeinrichtung wird durch die Öffnung 30 in das Innere eingebracht und liegt mit dem Abstandshalter 14 auf dem Behälterboden 20 des Behälters 16. Die Heizeinrichtung weist hierbei einen Außendurchmesser 32 auf, der kleiner ist als der Durchmessers der Öffnung 30. Der Behälter weist eine Flüssigkeit 2 auf, welche die Heizeinrichtung vollständig umschließt. Optional kann der Behälterraum 18 mit weiteren Heizeinrichtungen gefüllt werden, um die Zeit der Erwärmung zu verkürzen.
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4 zeigt eine Schnitt- und eine 3d Darstellung einer zweiten Heizeinrichtung mit einer Öffnung 36 im Zentrum am Beispiel einer Moka Kaffeemaschine. Eine gleichartige Anwendung für eine Teekanne ist nicht dargestellt. Die Heizeinrichtung weist einen größeren Außendurchmesser 34 als den Innendurchmesser der Öffnung 30 auf. Das Einbringen wird durch eine Verformbarkeit der Heizeinrichtung (siehe 7) erreicht. Hierzu ist das Außenelement 13 elastisch ausgebildet, beispielsweise durch Silikon und das Grundelement 11 ist mehrteilig, besonders vorteilhaft pulverförmig. Diese Ausführung ermöglicht eine einfache Einführung und eine optimale Anpassung an die Kontur des Behälterbodens 20. Die Öffnung 36 in der Mitte ermöglicht eine gute Anströmung der Flüssigkeit zur Pulveraufnahme 26 und zum Filtereinsatz 28. Der Durchmesser der Öffnung ist dabei größer als der Durchmesser 38 der Pulveraufnahme im Bereich der Heizeinrichtung.
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5 zeigt eine Darstellung einer Heizeinrichtung 1 mit Ringsegmentgeometrie, wobei die besonders vorteilhaft radial nach außen zeigenden Randflächen 40 und 42 die Heizeinrichtung begrenzen. Diese Heizeinrichtung wird dann zu einer Anordnung von Heizeinrichtungen 44 mit Ringsegmentgeometrie aufgebaut.
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6 zeigt eine Darstellung einer Heizeinrichtung 1 mit einer Nut- und Federgeometrie, wobei die besonders vorteilhaft radial nach außen zeigenden Randflächen, welche die Heizeinrichtung begrenzen, eine Nutgeometrie 46 und eine Federgeometrie 48 aufweisen. Die Kontur ermöglicht ein Ineinandergreifen der Heizeinrichtungen und dadurch eine einfache Anordnung 50 von mehreren Heizeinrichtungen 1 mit einer Nut- und Federgeometrie. Die Kontur der Nut- und Federgeometrie ist dabei nicht auf die dargestellte Kontur beschränkt, sondern umfasst insbesondere eine schräge, gerad- und/oder krummlinige Kontur, sowie eine Kontur die einen Hinterschnitt zum Verbinden der einzelnen Heizeinrichtungen aufweist.
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7 eine 3d Darstellung einer verformbaren Heizeinrichtung 1 im verformten Zustand, wobei das Außenelement 12, 13 ein elastisches Material aufweist, beispielsweise Silikon und das Grundelement 10, 11 segmentiert ist. Besonders vorteilhaft ist das Grundelement 10, 11 pulverförmig, wodurch die Kontur der Heizeinrichtung 1 ideal an die Kontur des Behälterbodens 20 angepasst werden kann.
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8 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zur Verwendung einer Heizeinrichtung 1 in beispielsweise einer Moka Kaffeemaschine oder einer Teekanne. Das Verfahren besteht aus den Prozessschritten Einlegen der mindestens einen Heizeinrichtung 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder der Anordnung 50 von mehreren Heizeinrichtungen 1 nach Anspruch 9 in einen Behälter, oder Verwendung einer Heizeinrichtung 1 nach Anspruch 8 - S1, Erzeugen des elektromagnetischen Felds mittels Induktion - S2 und Erwärmen der Flüssigkeit - S3.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente ausschließen und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heizeinrichtung
- 2
- Flüssigkeit
- 10
- Grundelement einer ersten Heizeinrichtung
- 11
- Grundelement einer zweiten Heizeinrichtung
- 12
- Außenelement einer ersten Heizeinrichtung
- 13
- Außenelement einer zweiten Heizeinrichtung
- 14
- Abstandshalter
- 16
- Flüssigkeitsbehälter
- 18
- Behälterraum
- 20
- Behälterboden
- 22
- Behälterinnenwand
- 24
- Behälteraußenwand
- 26
- Pulveraufnahme
- 28
- Filtereinsatz
- 30
- Behälteröffnung
- 32
- Außendurchmesser einer ersten Heizeinrichtung
- 34
- Außendurchmesser einer zweiten Heizeinrichtung
- 36
- Innendurchmesser einer zweiten Heizeinrichtung
- 38
- Außendurchmesser der Pulveraufnahme im Bereich der Heizeinrichtung
- 40
- Erste Begrenzungsfläche einer Heizeinrichtung
- 42
- Zweite Begrenzungsfläche einer Heizeinrichtung
- 44
- Anordnung
- 46
- Erste Kontur an einer ersten Begrenzungsfläche einer Heizeinrichtung
- 48
- Zweite Kontur an einer zweiten Begrenzungsfläche einer Heizeinrichtung
- 50
- Anordnung
- 52
- Verformte Kontur einer elastischen Heizeinrichtung
- 100
- Verfahren zur Verwendung der Heizeinrichtung (eines elektrisch leitfähigen, nicht ferromagnetischen Behälters)
- 51
- Einlegen der mindestens einen Heizeinrichtung
- S2
- Erzeugen des elektromagnetischen Felds mittels Induktion
- S3
- Erwärmen der Flüssigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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