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Die
Anmeldung betrifft eine Heizvorrichtung für Fluide zum Einbau in einen
Durchlauferhitzer mit einem Wärmeübertragungselement,
wobei das Wärmeübertragungselement
einen im wesentlichen planaren Zentralbereich, auf dem ein elektrisches
Heizelement angeordnet ist, und einen den Zentralbereich umlaufenden
Kanal, der zur Aufnahme eines Wandabschnitts eines Formteils dient,
um die Heizvorrichtung an dem Formteil anzubringen, aufweist. Die
Anmeldung betrifft weiter ein an die Heizvorrichtung angepasstes
Formteil sowie einen Durchlauferhitzer, der zumindest die Heizvorrichtung
und das Formteil aufweist.
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Zur
Erwärmung
des Fluids werden heute überwiegend
auf Rohrheizkörpern
basierende Heizvorrichtungen verwendet. Rohrheizkörper bestehen üblicherweise
aus einem Widerstandsdraht, der mittig in einem Edelstahlrohr angeordnet
ist, so dass keine Spannungsdurchschläge auf dieses möglich sind. Zur
genauen Fixierung des Widerstandsdrahtes in der Mitte des Rohres
und zur Verbesserung der Isolation wird der Raum zwischen dem Widerstandsdraht
und dem Edelstahlrohr mit einem isolationsfesten Material, in der
Regel einem Magnesiumoxid-Pulver, ausgefüllt. Bekannt sind auch Heizvorrichtungen, die
eine auf einer Trägerplatte
aufgebrachte elektrische Widerstandheizung aufweisen.
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Die
genannten Heizvorrichtungen werden unter anderem in Kaffeemaschinen
oder Wasserkochern eingesetzt und unterliegen dort einem nur statischen
Druck, d.h. sie werden praktisch drucklos betrieben. Die Anforderungen
hinsichtlich der Dichtigkeit und der Befestigung einer Heizvorrichtung
mit einem Formteil sind damit nicht sonderlich hoch. Die Heizvorrichtung
und insbesondere das Wärmeübertragungselement,
auf welches das Heizelement aufgebracht wird, benötigen keine
spezielle Formgebung und es werden häufig nur flache oder einfach verformte
Wärmeübertragungselemente
eingesetzt. Die Befestigung der Heizvorrichtung mit dem Formteil,
das den Fluidraum zur Verfügung
stellt, in welchem das Fluid erhitzt werden soll, erfolgt häufig unlösbar, z.B.
durch Verschweißen.
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Aus
der
DE 695 20 563
T2 ist ein Heizgefäß für Flüssigkeiten
bekannt, in dem ein elektrisches Heizelement an die Unterseite einer
metallischen Gefäßbasis angebracht
oder an dieser vorgesehen ist. Die Gefäßbasis weist ein Wärmeübertragungselement
mit einem im wesentlichen planaren Zentralbereich auf, auf dem das
elektrische Heizelement angeordnet ist, und einen den Zentralbereich
umlaufenden Kanal, der zur Aufnahme eines Wandabschnitts eines Formteiles
dient, um die Heizvorrichtung an dem Vorteil anzubringen. Wenn der
Wandabschnitt in den Kanal eingebracht ist, wird die äußere Kanalwand über einen
in dem Wandabschnitt vorgesehenen Wulst gerollt bzw. gebördelt, um
den unteren Endteil des Wandabschnitts zwischen sich und eine Abdichtung
in Form eines Dichtringes zu klemmen. Hierdurch wird eine Druckkraft
auf den Wandabschnitt ausgeübt,
um das Formteil fest mit der Heizvorrichtung zu verbinden. Die vorgeschlagene
Anordnung sorgt für
eine gute Dichtigkeit, so lange das zu erhitzende Fluid nicht unter
Druck steht, was bei dem beschriebenen Gegenstand konstruktionsbedingt
jedoch nie der Fall ist. Für
den Einsatz in Durchlauferhitzern ist das vorgeschlagene Vorgehen deshalb
ungeeignet, wenn dieser auch unter Druck und hohen Temperaturen
eine Dichtigkeit gewährleisten
muss.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung,
ein Formteil sowie einen Durchlauferhitzer mit zumindest diesen
beiden Baugruppen anzugeben, die bei einem einfachen und kostengünstigen
Aufbau eine energiesparende Erhitzung des Fluids erlauben.
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Diese
Aufgaben werden durch eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruches 1, durch ein Formteil mit den Merkmalen des Patentanspruches
11 sowie durch einen Durchlauferhitzer mit den Merkmalen des Patentanspruches
22 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Erfindungsgemäß weist
die plattenförmige Heizvorrichtung
für einen
druckstabilen Durchlauferhitzer eine Kanalwand auf, die aus einer
Reihe sich axial erstreckender Laschen gebildet ist, die zur formschlüssigen Aufnahme
des Wandabschnitts des Formteils vorgesehen sind. Die Laschen erlauben
es, die Heizvorrichtung mit dem Formteil, z. B. zu verrasten, zu
verschränken
oder mit einem Bajonett-Verschluss zu befestigen und sicher in der
Position zu halten. Die Laschen, die vorzugsweise Aussparungen in
der Kanalwand aufweisen, stellen eine sichere Befestigung der Bauteile,
der Heizvorrichtung und des Formteils sicher, auch wenn das zu erhitzende Fluid
in einem zwischen diesen gebildeten Fluidraum unter Druck und einer
hohen Temperatur steht.
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Das
erfindungsgemäße Formteil
für einen Durchlauferhitzer
für Fluide
zum Zusammenfügen mit
einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung
umfasst einen Zentralbereich, der in seiner Form dem Zentralbereich
der Heizvorrichtung angepasst ist, und einen den Zentralbereich
umlaufenden Wandabschnitt zum Einführen in den Kanal des Wärmeübertragungselementes
der Heizvorrichtung, wobei der Wandabschnitt eine Reihe von Verbindungsmitteln
aufweist, die zum unlösbaren,
formschlüssigen
Verbinden in jeweiligen Laschen des Wärmeübertragungselementes in der
Heizvorrichtung vorgesehen sind, um nach dem Zusammenfügen ein
Lösen der
beiden Bauteile, auch unter Druck, zu verhindern. Das Formteil wird
bevorzugt aus einem Kunststoff gebildet.
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Zur
mechanischen Verbindung zwischen der Heizvorrichtung und dem Formteil
werden bevorzugt Rasthaken als Verbindungsmittel verwendet. Rasthaken
weisen den Vorteil auf, dass sich der Zusammenbau besonders einfach
gestalten lässt,
da sich die beiden Bauteile unter Beaufschlagung einer Kraft zusammenfügen lassen.
Die Rasthaken spreizen dazu die in der Kanalwand gebildeten Laschen
ein wenig auf, bis diese in den Bereich der Aussparung der Laschen
geraten, wodurch aufgrund der federnden Eigenschaften des Wärmeübertragungselementes, insbesondere
im Bereich der Kanalwand, die Laschen zurück in ihre Ausgangsposition
gelangen. Durch entsprechende Ausgestaltung der Rasthaken entsteht
dadurch eine unlösbare
Verbindung. Das Auftrennen von Heizvorrichtung und Formteil wäre lediglich
dadurch möglich,
dass die Kanalwand und insbesondere die Kanallaschen über das äußerste Ende
der Rasthaken mechanisch gebogen würden, so dass diese nicht mehr
in die Aussparungen jeweiliger Laschen eingreifen und ein Auseinanderziehen ist.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn sich die Aussparungen der Laschen von der
Kanalwand in einen Abschnitt des Kanalbodens erstrecken. In Verbindung
mit einem Formteil, bei dem das äußerste Ende
des Wandabschnitts mit einem Vorsprung versehen ist, der zum Durchführen durch
den im Kanalboden des Wärmeübertragungselementes
der Heizeinrichtung befindlichen Teil der Aussparung vorgesehen
ist, um nach dem Zusammenfügen
innig an dem Rand der Aussparung im Kanalboden anzuliegen, wird
eine besonders gute Sicherung der Verbindung bereitgestellt. Aufgrund
des eine hohe Temperatur auf weisenden Fluids, das aufgrund der Abgeschlossenheit
des Fluidraums unter Druck steht, können sich sowohl das Formteil
als auch die plattenförmige
Heizvorrichtung verformen. Insbesondere wird das Formteil eine solche
Verformung aufweisen. Eine Verformung zumindest eines der beiden
Bauteile hat jedoch zur Folge, dass sich die ursprüngliche
Anordnung von Rasthaken zu den jeweiligen Laschen sich verändern kann,
so dass ein Herausrutschen des Rasthakens aus einer Aussparung denkbar
wäre. Der
in dem Formteil vorgesehene Vorsprung am Ende des Wandabschnittes,
der im Ausgangszustand (d.h. ohne Druckbeaufschlagung) durch dem im
Kanalboden befindlichen Teil der Aussparung ragt, kann genau eine
solche Situation wirksam verhindern. Der Vorsprung, der innig an
dem Rand der Aussparung im Kanalboden anliegt, stellt der Verformung
eine Gegenkraft entgegen, die den Rasthaken relativ zur Aussparung
in der Lasche in seiner Position hält.
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Obwohl
die Laschen in der Kanalwand sowohl in der inneren, d.h. der zum
Zentralbereich zugewandten, Kanalwand als auch in der äußeren Kanalwand
ausgebildet sein könnten,
ist es bevorzugt, wenn diese in der vom Zentralbereich abgewandten äußeren Kanalwand
ausgebildet sind. In dieser Variante lässt sich auf besonders einfache
Weise eine gute Dichtigkeit des aus der Heizvorrichtung und dem Formteil
gebildeten Durchlauferhitzers erzielen.
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Zweckmäßigerweise
verlaufen die innere und die äußere Kanalwand
im wesentlichen parallel zueinander und sind im wesentlichen senkrecht
zu dem Zentralbereich ausgerichtet. Durch diese Maßnahme wird
das Zusammenfügen
von Formteil und Heizvorrichtung erleichtert. Weiterhin lässt sich
auf einfachste Weise die Dichtigkeit des Durchlauferhitzers sicherstellen.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, dass das Wärmeübertragungselement eine sich
nach oben erstreckende Wandung aufweist, die den Zentralbereich mit
einem die Platte umgebenden erhöhten
Rand verbindet, wobei die innere Kanalwand von dem Rand nach unten
verläuft,
ohne sich unter die Fläche des
Zentralbereichs zu erstrecken. Durch die relative Anordnung des
Kanalrands zur Fläche
des Zentralbereiches mit einem gewissen Abstand, der nicht groß zu sein
braucht, wird ungehinderter Zugang zu dem Zentralbereich ermöglicht,
um das Heizelement, z. B. mittels eines Druckverfahrens, auf diesen
aufzubringen. Der Rand, der, wie der Kanal, beispielsweise mittels
einer Prägung
hergestellt werden kann, dient zur Erhöhung der Steifigkeit des Wärmeübertragungselements
und damit der Heizvorrichtung. Durch den Rand wird grundsätzlich verhindert,
dass es zu unkontrollierten, temperaturbedingten Verwindungen bzw.
Verformungen des Wärmeübertragungselementes
kommen kann. Eventuell entstehende Spannungen werden über den
Rand abgefedert, da dieser in einem begrenzten Maß einen
Federweg zur Verfügung
stellt. Die innere Kanalwand, die von dem Rand nach unten verläuft, bildet
zudem eine Dichtfläche,
die eine radiale Abdichtung zwischen der Heizvorrichtung und dem
Formteil erlaubt. Aufgrund der Einbaulage der Heizvorrichtung mit dem
Rand nach oben, bildet dieser eine Wassersperre, die verhindert,
dass im Falle einer Undichtheit austretendes Fluid auf das Heizelement
gelangen kann. Das Fluid müsste
nämlich
zunächst
entgegen der Schwerkraft erst den Rand, der nach oben gewölbt ist, überwinden.
Die Übergangsbereiche
zwischen dem Kanalboden und jeweiligen Kanalwänden stellen weiterhin eine
Abtropfkante dar, an der austretendes Wasser abtropfen kann bevor
es an den Rand gelangt. Neben einer mechanischen Verstärkung der Heizvorrichtung
bewirkt der Rand auch eine Erhöhung
der Länge
des thermischen Pfades zu dem Kanal hin, in den der Wandabschnitt
des Formteils eingeführt
ist.
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Die
sich nach oben erstreckende Wandung kann nach außen von dem Zentralbereich
weg gewandt sein oder im wesentlichen senkrecht zu dem Zentralbereich
verlaufen. Bei der ersten Variante wird eine etwas größere Druckresistenz
erzielt.
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Zweckmäßigerweise
weist das elektrische Heizelement ein elektrisch isolierendes Substrat
mit einer auf dem Substrat aufgebrachten elektrischen Widerstandsheizbahn
auf.
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Das
Wärmeübertragungselement
besteht bevorzugt aus einem Material, insbesondere rostfreiem Stahl,
das eine geringe thermische Leitfähigkeit, insbesondere in lateraler
Richtung, aufweist.
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Zurückkommend
auf das erfindungsgemäße Formteil
sind die Verbindungsmittel auf der Seite des Wandabschnitts vorgesehen,
welcher der Kanalwand mit den Laschen zugeordnet ist. Dies ist,
in Übereinstimmung
mit der bevorzugten Ausgestaltung der Heizvorrichtung, die Außenseite
des Wandabschnitts.
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Um
eine sichere Verbindung zwischen dem Formteil und der Heizvorrichtung
sicherstellen zu können,
ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass in eine Lasche der Heizvorrichtung zumindest ein Verbindungsmittel
eingreift. Je weniger Verbindungsmittel pro Lasche vorgesehen sind,
desto größer, d.h.
breiter sollte ein Verbindungsmittel ausgeführt sein, um die pro Flächeneinheit
bzw. Längenabschnitt
wirkenden Kräfte
nicht zu groß werden
zu lassen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der zur inneren Kanalwand
der Heizvorrichtung gerichtete innere Wandbereich des Wandabschnitts des
Formteils zur Aufnahme eines Dichtrings ausgebildet, der nach dem
Zusammenfügen
des Formteils mit der Heizvorrichtung zwischen der inneren Kanalwand
und dem Wandbereich, radial abdichtend, angeordnet ist. Der innere
Wandbereich des Wandabschnitts muss insbesondere derart ausgebildet
sein, dass der Dichtring auch unter Verformung eines der beiden
Bauteile an seiner Position gehalten wird. Eine Verschiebung, welche
beispielsweise durch eine plastische Verformung des Formteiles begünstigt werden
könnte,
muss verhindert werden, um auch in extremen Situationen die Dichtigkeit
sicherstellen zu können.
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Zu
diesem Zweck wird der innere Wandbereich bevorzugt gestuft ausgebildet.
Insbesondere ist der innere Wandbereich derart ausgebildet, dass
diese nach dem Zusammenfügen
mit der Heizvorrichtung im druck-unbelasteten Zustand zumindest
abschnittsweise an die innere Kanalwand der Heizvorrichtung angrenzt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
das Formteil zumindest eine Einlass- und zumindest eine Auslassöffnung für das Fluid
aufweist, wobei diese in dem Zentralbereich des Formteils angeordnet
sind. Dies weist den Vorteil auf, dass der Wandabschnitt des Formteils hinsichtlich
seiner abdichtenden Funktion hin optimiert werden kann.
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Der
erfindungsgemäße Durchlauferhitzer weist
entweder eine wie oben beschriebene Heizvorrichtung oder ein wie
vorstehend beschriebenes Formteil oder beides auf. Hiermit sind
die gleichen Vorteile verbunden, wie sie vorstehend in Verbindung mit
der Heizvorrichtung bzw. dem Formteil beschrieben wurden.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, dass der Durchlauferhitzer zwischen dem
Formteil und der Heizvorrichtung eine Dichtung aufweist. Diese ist
bevorzugt ein Dichtring, der einen kreisförmigen oder runden Querschnitt
aufweist. Dichtringe der genannten Art lassen sich beim Zusammenfügen von
Formteil und Heizvorrichtung auf besonders einfache Weise zwischen
diesen beiden Bauteilen anordnen. Darüber hinaus lässt der
Querschnitt eine gewisse Verformung zu, so dass die Dichtfunktion
bei verschiedenen, druckverursachten, relativen Positionen von Formteil
und Heizvorrichtung gewährleistet
ist.
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Nachstehend
werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sowie Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung
sowie des erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers
beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf die Außenfläche einer
erfindungsgemäßen Heizvorrichtung,
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2 einen
Schnitt durch die Heizvorrichtung aus 1 längs der
Linie A-A,
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3 eine
Seitenansicht der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung,
wobei diese in ihrer späteren
Einbaulage, mit der Außenfläche nach
unten, dargestellt ist,
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4 eine
Detailansicht des in 2 gestrichelt umrandeten Randes
der Heizvorrichtung,
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5 eine
Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen aus einer Heizvorrichtung
und einem Formteil zusammengesetzten Durchlauferhitzers, und
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6 eine
vergrößerte Schnittansicht
des Außenbereichs
des Durchlauferhitzers, aus der das Ineinandergreifen von Heizvorrichtung,
Formteil und Dichtring hervorgeht.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 4 wird nachfolgend
eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung
beschrieben.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung 1 in
einer Draufsicht auf deren Außenfläche 14.
Die Heizvorrichtung 1 weist eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt
auf.
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Auf
einem Zentralbereich 4 eines Wärmeübertragungselementes 3,
z.B. aus einem rostfreien Stahl, ist ein Heizelement 2 angeordnet.
Das Heizelement 2 besteht beispielhaft aus insgesamt sieben kreisförmigen konzentrischen
Kreissegmenten, die jeweils einen Heizabschnitt 5 bilden.
Die Heizabschnitte 5 sind derart zueinander angeordnet,
dass benachbarte Enden der Kreissegmente über eine kurze Leiterbahn 7 elektrisch
miteinander in Verbindung gebracht sind. Der in diesem Fall einzige
Heizkreis erstreckt sich damit von einem Anschlussende 11 über den äußersten
konzentrischen Ring und jeden der weiteren konzentrischen Ringe
bis zu einem weiteren Anschlussende 12.
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Das
Heizelement 2 der vorliegenden Heizvorrichtung 1 weist
einen einzigen Heizkreis auf. Mit anderen Worten sind sämtliche
Heizabschnitte 5 des Heizelementes 2 seriell miteinander
durch entsprechende Leiterbahnabschnitte 7 verbunden. Bestandteil
dieses Heizkreises ist auch eine Schmelzsicherung 10, die
sich im wesentlichen im Zentrum des Zentralbereiches 4 befindet,
in dem die Heizsegmente 5 die geringsten Radien aufweisen.
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Die 2 und 3 zeigen
die Heizvorrichtung 1 in ihrer späteren Einbaulage, z.B. in einer
Geschirrspülmaschine
oder einer Waschmaschine. Die Einbaulage ist derart definiert, dass
die Außenfläche 14,
auf der sich das Heizelement 2, die Schmelzsicherung 10,
ein weiteres und später
beschriebenes Temperaturüberwachungselement 8 sowie
eine Kontaktiervorrichtung 9 befinden, nach unten gewandt sind.
Die Innenfläche 13,
die in Kontakt mit dem Fluid gerät,
ist hingegen nach oben angeordnet. Die Schmelzsicherung 10 soll
im Falle eines Trockengehens der Heizvorrichtung eine Beschädigung des Heizelementes 2 verhindern,
indem Anschlussenden 26 der Schmelzsicherung 10 an
Kontaktstellen 28, die mit der Leiterbahn 7 des
Heizkreises über
ein Lot verbunden sind, schmelzen. Durch die kleinen Radien der
Heizsegmente entstehen in diesem Bereich Stromkonzentrationen, die
das Auslösen
der Schmelzsicherung begünstigen.
Aufgrund seiner Einbaulage kann das Auftrennen der Kontaktstellen 28 im
Falle eines Schmelzen des Lotes durch die Schwerkraft unterstützt werden.
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Das
Wärmeübertragungselement
ist aus einem Metall, beispielsweise einem rostfreien Stahl gefertigt,
welches in lateraler Richtung eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweist. Senkrecht
dazu, d.h. in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene, weist das Wärmeübertragungselement
hingegen eine gute Wärmeleitfähigkeit
auf, so dass eine effektive Übertragung
der von dem Heizelement erzeugten Energie an das Fluid sichergestellt
ist.
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Während das
Heizelement, d. h. die als elektrische Widerstandsheizung ausgebildete
Heizabschnitte einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen,
ist in einem Montagebereich 6 ein Temperaturüberwachungselement 8 mit
einem negativen Temperaturkoeffizienten vorgesehen. Die Temperaturüberwachungseinrichtung 8,
die beispielsweise als NTC-Widerstand ausgebildet ist, erfasst aufgrund der
Eigenschaften des Wärmeübertragungselementes 3 lediglich
die Temperatur des die Innenfläche 13 umspülenden Fluids,
jedoch nicht die von dem Heizelement 2 erzeugte Wärme. Die
Temperaturüberwachungseinrichtung 8 ist
somit von dem Heizelement entkoppelt.
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Trotz
der thermischen Entkoppelung der Temperaturüberwachungseinrichtung von
dem Heizelement kann auf das Verhalten des Heizelementes geschlossen
werden, indem die die Innenseite des Wärmeübertragungselementes umspülende Fluidtemperatur
erfasst und ausgewertet wird. Die Verwendung eines NTC-Widerstands
als Temperaturüberwachungseinrichtung
weist den Vorteil auf, dass die Auswertung des gelieferten Signals,
verglichen mit einem PTC-Widerstand sehr viel einfacher möglich ist.
Ein PTC-Widerstand benötigt
im Gegensatz zu einem NTC-Widerstand nämlich starke Temperaturgradienten,
um eine ausreichende Änderung
des Widerstandes detektieren zu können.
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In
dem Montagebereich 6, der durch das Heizelement 2 in
dem Zentralbereich 3 des Wärmeübertragungselementes 3 ausgespart
ist, ist auch die Kontaktiervorrichtung 9 angeordnet. Mit
der Kontaktiervorrichtung 9 sind die Anschlussenden 11 und 12 des
Heizelementes 2 über
jeweilige Leiterbahnen 24 und 25 elektrisch verbunden.
Die Kontaktiervorrichtung 9 weist in ihrem Inneren entsprechende
Kontaktzungen auf, über
die sie mit einem entsprechend ausgebildeten Stecker mechanisch
und elektrisch verbunden werden kann. Über die Kontaktiervorrichtung 9 wird
dem Heizelement 9 die notwendige Spannung und der notwendige
Strom zugeführt.
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Die
Temperaturüberwachungseinrichtung
ist in unmittelbarer Nähe
der Kontaktiereinrichtung 9 angeordnet und mit dieser elektrisch
verbunden. Damit können über die
Kontaktiereinrichtung sämtliche
in der Heizvorrichtung vorgesehenen elektrischen Verbraucher über einen
einzigen Steckkontakt kontaktiert werden.
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Aus
der Querschnittsdarstellung der 2, die einen
Schnitt entlang der Linie A-A aus 1 zeigt,
und der Seitenansicht der 3 wird das
Design der Wärmeübertragungs einrichtung 3 besser deutlich.
Der Zentralbereich 4 wird von einem umlaufenden Rand 15 umgeben.
Der Rand 15 wird durch eine Wandung 17, die sich
von dem Zentralbereich 4 in einem Winkel nach oben erstreckt,
und einer Kanalwand 18, die von dem Rand 15 nach
unten verläuft,
gebildet. Die Kanalwand 18 ist Teil eines Kanals 16,
der weiter eine äußere Kanalwand 19 und
einen Kanalboden 22 aufweist. Der Kanal 16, der
den Zentralbereich außerhalb
des Rands 15 umläuft,
dient zur Aufnahme eines Wandabschnittes des Formteiles, um die
Heizvorrichtung an dem Formteil druck- und temperaturstabil anzubringen.
Die Kanalwand 19 ist mit einer Reihe von Laschen 20 gebildet,
die zur Aufnahme von Rasthaken, die in dem Wandabschnitt des Formteils 50 eines
erfindungsgemäßen Durchlauferhitzers 100 gebildet
sind (5).
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Wie
aus der vergrößerten Detailansicht
des Randes des Wärmeübertragungselements 3 der 4 besser
hervorgeht, sind die Kanalwände 18 und 19 im
wesentlichen parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zu
der von dem Zentralbereich 4 gebildeten Ebene angeordnet.
Der Kanalboden erstreckt sich dabei keinesfalls unterhalb des Zentralbereiches 4.
Der Abstand d ist deshalb im Grenzfall 0 oder, wie eingezeichnet,
größer als
0. Dies ermöglicht
es auf einfache Weise, auf die Außenfläche 14 des Zentralbereiches 4 das
Heizelement 2, insbesondere die Heizabschnitte 5,
in einem Druckverfahren aufzubringen.
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Die
Wandung 17, die in einem Winkel von dem Zentralbereich
zu dem Rand 15 verläuft,
könnte auch
senkrecht zu dem Zentralbereich 4 ausgebildet sein und
damit im wesentlichen parallel zu den Kanalwänden 18 und 19 verlaufen.
Die Geometrie der Metallplatte kann beispielsweise durch einen Stanzvorgang,
in dem die Laschen 20 ausgebildet werden, und eine Prägung geformt
werden. Die innere Kanalwand 18 stellt einen Dichtsitz
zur Verfügung,
der eine radiale Abdichtung zwischen der Heizvorrichtung und dem
Formteil erlaubt. Aufgrund der in den 2 bis 4 gezeigten
Einbaulage der Heizvorrichtung, mit der Außenfläche 14 nach unten,
bildet der Rand in Verbindung mit dem Kanal 16 außerdem eine
Wassersperre, die verhindert, dass im Falle einer Undichtigkeit
des Durchlauferhitzers das austretende Fluid auf das Heizelement 2 laufen
kann. Der Kanalboden 23 stellt damit eine Abtropfkante
dar, an der austretendes Fluid abtropfen kann, bevor es an den als Wassersperre
dienenden Rand 15 gelangen kann.
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Die
in der äußeren Kanalwand 19 gebildeten Laschen
weisen jeweils eine Aussparung 21 auf, die sich von der äußeren Kanalwand 19 in
Richtung des Kanalbodens 22 erstreckt. Durch dieses Design
ist sichergestellt, dass eine sichere Verrastung der Heizvorrichtung 1 mit
dem Formteil 50 erfolgen kann.
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In 5 ist
in einer Perspektivansicht der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer 100 dargestellt, der
die Heizvorrichtung 1 mit einem damit verbundenen Formteil 50 zeigt.
Das Formteil 50, das beispielsweise aus einem Kunststoff
besteht, weist eine Einlassöffnung 51 auf,
welche radial orientiert ist. Weiterhin sind zwei Auslassöffnungen 52,
die sich axial erstrecken, vorgesehen. Jede der Auslassöffnungen 52 kann
mit einer separaten Sprühvorrichtung
einer Geschirrspülmaschine
verbunden werden. Die Anordnung der Einlassöffnung und der Auslassöffnungen
kann natürlich
auch an anderen als den in der Figur gezeigten Stellen erfolgen.
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Aus
der Perspektivdarstellung der 5 ist weiterhin
die Verrastung zwischen der Heizvorrichtung 1 und dem Formteil 50 ersichtlich.
Die Verrastung erfolgt über
die bereits erwähnten
Laschen 20, in die Rasthaken 53 eingreifen, und
die auch unter Druck ein Lösen
des Formteils 50 von der Heizvorrichtung 1 verhindern.
Aus der Darstellung ist nicht ersichtlich, dass zwischen dem Formteil 50 und
der Heizvorrichtung 1 ein Dichtring angeordnet ist. Genauer
wird der Dichtring zwischen einer sich in den Kanal 16 erstreckenden
Wand des Formteiles und der inneren Kanalwand 18 angeordnet,
wodurch auch unter Druck. d.h. unter einer möglichen Verformung, insbesondere
des Formteils, aber auch der Heizvorrichtung, eine hohe Dichtigkeit
sichergestellt ist.
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Aus 6,
die eine vergrößerte Schnittansicht
des Außenbereichs
des Durchlauferhitzers 100 zeigt, wird das Ineinandergreifen
der Heizvorrichtung 1, des Formteils 50 und eines
Dichtringes 57 besser ersichtlich. Aus dieser Darstellung
wird insbesondere die Ausgestaltung des Formteils 50 und
der Wand 55, die in den Kanal 16 eingreift, ersichtlich.
Der innere Wandbereich 58 ist gestuft ausgebildet, um zwischen der
inneren Kanalwand 18 und dem inneren Wandbereich eine Dichtung 57 aufnehmen
zu können.
Die Dichtung 57 ist als Dichtring ausgebildet und im Ausgangszustand
o-förmig.
Die Dichtung liegt dabei in der mit den Bezugszeichen 58 versehenen
Stufe des inneren Wandbereichs. Nach oben hin ist eine weitere Stufe
ausgebildet, die die Wand 55 an die innere Kanalwand 18 und
den Rand 15 angrenzen lässt.
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Der äußere Wandbereich
weist Rasthaken 53 auf, von denen im Querschnitt lediglich
einer erkennbar ist. Der Rasthaken 53 ragt durch die Aussparung 21 einer
Lasche 20. Weiterhin ist gut erkennbar, dass die Aussparung 21 sich
von der äußeren Kanalwand 19 nach
unten in einen Abschnitt des Kanalbodens 22 erstreckt.
Durch diesen Bereich der Aussparung 21 ragt ein Vorsprung 56,
der am äußeren Ende
des Wandabschnitts 55 angeordnet ist. Der Vorsprung 50 grenzt
dabei im unbelasteten Zustand an einen Rand 23 der Aussparung
an.
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Eine
Verstärkung 59 umläuft den
Zentralbereich 54 kreisförmig und dient lediglich einer
mechanischen Verstärkung.
Je nach dem, für
welche Drücke
der Durchlauferhitzer ausgelegt werden muss, könnte die Verstärkung 59 radial
breiter ausgeführt werden.
Sie wäre
gegebenenfalls, sofern lediglich geringe Drücke auftreten, auch entbehrbar.
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Der
Sinn dieser Konstruktion wird bei Betrachtung der gestrichelten
Begrenzung ersichtlich, die das Formteil unter Druck zeigt. Würde das
Formteil am äußeren Ende
des Wandabschnitts 55 den Vorsprung 56 nicht aufweisen,
so könnte
sich das Ende desselben in Richtung innere Kanalwand 18 verformen.
Die Verformung würde
alleine davon abhängen,
inwieweit sich die Dichtung 57 komprimieren lässt. Dabei
könnte
es zu einer Situation kommen, bei der der Rasthaken 53 sich
aus der Aussparung 21 ins Innere des Kanals zurückzieht,
wodurch die formschlüssige
Verbindung zwischen dem Formteil 50 und der Heizvorrichtung 1 aufgetrennt
werden würde.
Der Vorsprung 56 sorgt nun dafür, dass das äußere Ende
des Wandabschnitts 55 nicht, wie gestrichelt eingezeichnet,
sich in Richtung des Kanalinneren verformen kann. Da das Formteil
aus einem Kunststoff gefertigt wird, kann es dennoch in einem gewissem
Maß dem
Druck nachgeben und sich verformen. Die plastische Verformung wird
sich jedoch im wesentlichen in dem Zentralbereich 54 des
Formteils 50 abspielen.
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Die
Ausgestaltung des inneren Wandbereiches in Verbindung mit dem Dichtring
sorgt für
eine zuverlässige
Abdichtung des Durchlauferhitzers 100, auch bei einer eventuellen
Verformung von Formteil 50 und/oder Heizvorrichtung 1.
Dies gründet
sich im wesentlichen darauf, dass die innere Kanalwand 18 einen
Dichtsitz für
eine radiale Abdichtung bildet.
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Aufgrund
der Geometrie des Randes 15 und des Kanals 16 und
der schlechten lateralen Wärmeleitfähigkeit
des Wärmeübertragungselementes 3 herrschen
im Bereich der Dich tung 57 verglichen mit dem Fluid niedrige
Temperaturen vor. Dies begünstigt
eine lange Lebensdauer der Dichtung und verhindert ein vorzeitiges
Altern der Dichtung. Damit kann die Dichtigkeit über einen langen Zeitraum sichergestellt
werden.
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Der
im Inneren zwischen der Heizvorrichtung und dem Formteil gebildete
Fluidraum weist keinerlei Strömungswiderstände auf,
wie dies beispielsweise bei Rohrheizkörpern, die im Inneren eines
Fluidraums liegen, der Fall ist. Aus diesem Grund kann bei einem
erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer
die Pumpenleistung reduziert werden, da weniger Strömungsverluste
auszugleichen sind. Mit einer kleineren Pumpe können Kosten eingespart werden.
Andererseits können
bei Beibehaltung der bislang verwendeten Pumpen höhere Drücke erzielt
werden, so dass die mechanische Beaufschlagung eines Spülgutes vergrößert wird.
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Der
erfindungsgemäße Durchlauferhitzer weist
insgesamt eine sehr geringe Teilezahl auf und lässt sich auf besonders einfache
Weise herstellen. Insbesondere sind die zur Herstellung einer sicheren Dichtung
notwendigen Maßnahmen
sehr viel geringer, da lediglich ein einziger Dichtring zwischen
der Heizvorrichtung und dem Formteil vorgesehen werden muss.