DE19934319A1 - Heater with lye temperature control - Google Patents
Heater with lye temperature controlInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für Fluide sowie ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Heizvorrichtung. Diese weist wenigstens ein Heizelement (30; 30''; 130; 130''), mindestens ein Wärmeübertragungselement (20; 120), das zum Übertragen der von dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') erzeugten Wärme an das Fluid mit dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') und dem Fluid in wärmeleitender Verbindung steht, jeweils eine Temperaturüberwachungseinrichtung (50; 150) für das Heizelement (30; 30''; 130; 130'') sowie das Fluid und einer Steuereinrichtung auf. Weiterhin ist vorgesehen, daß die Temperaturüberwachungseinrichtung durch ein mit dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') und/oder dem Wärmeübertragungselement wärmeleitend in Verbindung stehendes, gemeinsam für das Heizelement und das Fluid vorgesehenes Überwachungselement (50; 150) gebildet ist, das mit der Steuereinrichtung verbunden ist und an diese ein sich in Abhängigkeit des Temperaturverlaufs in dem Heizelement (30; 30''; 130; 130'') und/oder dem Wärmeübertragungselement (30; 30''; 130; 130'') über die Zeit änderndes Ausgangssignal abgibt.The invention relates to a heating device for fluids and a method for controlling such a heating device. This has at least one heating element (30; 30 ''; 130; 130 ''), at least one heat transfer element (20; 120) which is used to transfer the heat generated by the heating element (30; 30 ''; 130; 130 '') a temperature monitoring device (50; 150) for the heating element (30; 30 ''; 130; 130 '') is connected to the fluid with the heating element (30; 30 ''; 130; 130 '') and the fluid. ) and the fluid and a control device. It is further provided that the temperature monitoring device is formed by a monitoring element (50; 150) which is thermally conductively connected to the heating element (30; 30 ''; 130; 130 '') and / or the heat transfer element and is provided for the heating element and the fluid which is connected to the control device and adjusts itself to it as a function of the temperature profile in the heating element (30; 30 ''; 130; 130 '') and / or the heat transfer element (30; 30 ''; 130; 130 '' ) outputs an output signal that changes over time.
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für Fluide sowie ein Verfahren zu Steuerung einer derartigen Heizvorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 19.The invention relates to a heating device for fluids and a method Control of such a heating device according to the preambles of the claims 1 and 19.
Derartige Heizvorrichtungen werden beispielsweise für Geschirrspülmaschinen, Wasserkochgeräte usw. eingesetzt. Hierbei wird das zu erhitzende Fluid durch ein Fluidführungsrohr geführt (z. B. bei einer Geschirrspülmaschine) oder in einem Behälter eingefüllt (z. B. bei einem Wasserkochgerät), wobei an der Außenseite des Fluidführungsrohres oder des Fluidbehälters wenigstens ein Heizelement ggf. unter Zwischenschaltung eines Wärmeverteilelementes angeordnet ist. Um einerseits eine Regelung der Fluidtemperatur erzielen zu können und andererseits sicherzustellen, daß bei einer Fehlfunktion der Heizvorrichtung oder der zugehörigen Maschine bzw. des zugehörigen Gerätes kein Schaden auftreten kann, wird sowohl die Temperatur des Fluids als auch die Temperatur des Heizelementes überwacht. Hierzu sind beispielsweise im Falle eine Geschirrspülers ein oder mehrere Thermostate vorgesehen, die am Bottich des Geschirrspülers angebracht sind. Die hierfür notwendigen Montagearbeiten sind verhältnismäßig aufwendig, wodurch sie den Preis des fertiggestellten Gerätes erheblich beeinflussen. Such heating devices are used, for example, for dishwashers, Kettles etc. used. Here, the fluid to be heated is by a Fluid guide tube guided (e.g. in a dishwasher) or in one Filled the container (e.g. with a kettle), with on the outside of the Fluid guide tube or the fluid container at least one heating element, if necessary Interposition of a heat distribution element is arranged. On the one hand To be able to achieve control of the fluid temperature and, on the other hand, to ensure that in the event of a malfunction of the heating device or the associated machine or the associated device no damage can occur, both the temperature of the fluid and the temperature of the heating element is monitored. For this are for example, in the case of a dishwasher, one or more thermostats provided that are attached to the tub of the dishwasher. The one for this Necessary assembly work is relatively complex, which makes it the Influence the price of the finished device significantly.
Ebenfalls ist bereits bekannt, NTC-Elemente in den Fluidkreislauf einzubringen. Letzteres ist aber aufgrund der hierfür notwendigen Abdichtung gegenüber dem Fluid ebenfalls aufwendig und damit teuer.It is also already known to introduce NTC elements into the fluid circuit. However, the latter is due to the necessary seal against this Fluid also complex and therefore expensive.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Heizvorrichtung gemäß der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem einfachen und kostengünstigen Aufbau eine Über wachung sowohl des Heizelementes der Heizvorrichtung als auch des zu erhitzenden Fluids erlauben.It is an object of the present invention, a heater and a Method for controlling a heating device according to the type mentioned to create an over with a simple and inexpensive construction monitoring both the heating element of the heating device and the allow heating fluids.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die vorstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen 2 bis 18 finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu.With regard to the device, the above object is achieved by the features of Claim 1 solved. Advantageous sub-claims 2 to 18 are found Refinements to this.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem für das Fluid und das Heizelement jeweils ein getrenntes Überwachungselement vorgesehen ist, ist bei der vor liegenden Erfindung ein für das Heizelement und/oder das Fluid gemeinsames Über wachungselement vorhanden. Das sich in Abhängigkeit des Temperaturverlaufes in dem Heizelement und/oder dem Wärmeübertragungselement über die Zeit ändernde Ausgangssignal wird an die Steuereinrichtung abgegeben, die anhand dieses Ausgangssignals die Energiezufuhr zu dem Heizelement steuert. Hierdurch läßt sich ein besonders kostengünstiger Aufbau der Gesamtvorrichtung erzielen, in der die erfindungsgemäße Heizvorrichtung eingesetzt ist, da die, beispielsweise bei einer Geschirrspülmaschine notwendigen Durchbrechungen in dem Bottich und dem damit verbunden Dichtungsproblemen nicht mehr vorhanden sind.In contrast to the prior art, in which for the fluid and the heating element A separate monitoring element is provided in each case lying invention a common for the heating element and / or the fluid security element available. That depends on the temperature curve in the heating element and / or the heat transfer element over time changing output signal is delivered to the control device based on this output signal controls the energy supply to the heating element. Hereby a particularly inexpensive construction of the overall device can be achieved in of the heating device according to the invention is used, since, for example, at a dishwasher necessary openings in the tub and the associated sealing problems no longer exist.
In seiner einfachsten Ausführungsform kann das Überwachungselement nur mit dem Heizelement verbunden sein. Da der Temperaturverlauf für das zu erhitzende Fluid parallel zu der Temperaturentwicklung des Heizelementes verläuft, kann im Normalfall durch das Erfassen der Temperatur des Heizelementes auf die Temperatur des Fluids zurückgeschlossen werden und damit auf die Steuerung bzw. Regelung der Temperatur des Fluids Einfluß genommen werden. Gleichzeitig wird durch die Überwachung der Temperatur des Heizelementes sichergestellt, daß bei einem Abweichen von vordefinierten Kriterien die Energiezufuhr zu dem Heizelement abgeschaltet wird, um beispielsweise den Fall eines Aufheizens ohne Fluids (Trockengang) zu vermeiden.In its simplest embodiment, the monitoring element can only be used be connected to the heating element. Because the temperature curve for the to be heated Fluid runs parallel to the temperature development of the heating element can in Normally by detecting the temperature of the heating element on the Temperature of the fluid can be inferred and thus on the control control of the temperature of the fluid can be influenced. At the same time is ensured by monitoring the temperature of the heating element that in the event of a deviation from predefined criteria, the energy supply to the Heating element is switched off, for example in the event of heating without Avoid fluids (drying cycle).
Es ist aber ebenso möglich, daß das Überwachungselement mit dem Heizelement und dem Wärmeübertragungselement gleichzeitig verbunden ist. In diesem Fall kann beispielsweise die Temperatur des Fluids erfaßt werden, wenn das Heizelement abgeschaltet ist. Sinkt diese Fluidtemperatur unter einen bestimmten Grenzwert, so wird das Heizelement wieder eingeschaltet und das Fluid neuerlich erwärmt.But it is also possible that the monitoring element with the heating element and the heat transfer element is connected at the same time. In this case for example the temperature of the fluid can be detected when the heating element is switched off. If this fluid temperature drops below a certain limit, the heating element is switched on again and the fluid is heated again.
Um aus dem Ausgangssignal des Überwachungselementes eine Aussage über die Temperatur des Heizelements und/oder des Fluids treffen zu können, kann weiterhin in der Steuereinrichtung ein Mittel zum kontinuierlichen oder diskon tinuierlichen Bestimmen des Steigungsmaßes des von dem Überwachungselement ausgegebenen Ausgangssignals vorgesehen sein. Darüber hinaus besitzt die Steuer einrichtung wenigstens einen Speicher zum Speichern von verschiedene Betriebs situationen der Heizvorrichtung kennzeichnenden Steigungsmaßen sowie ein Mittel zum Vergleichen des gespeicherten Steigungsmaßes mit dem aus dem Ausgangs signal der Überwachungseinrichtung ermittelten Steigungsmaß. Die in dem Speicher abgelegten Steigungsmaße, die auch als Soll-Steigungsmaß bezeichnet werden können, können fortlaufend und danach kontinuierlich zum Beispiel als digitalisierte Graphen oder diskontinuierlich, d. h. für bestimmte Zeitpunkte abgespeichert sein.To make a statement about the output signal of the monitoring element To be able to meet the temperature of the heating element and / or the fluid furthermore in the control device a means for continuous or discounted continuously determining the pitch of the from the monitoring element output signal can be provided. It also owns the tax device at least one memory for storing various operations gradients characterizing situations of the heating device and an average to compare the stored pitch with that from the output signal of the monitoring device determined slope. The one in the store stored pitch measurements, which are also referred to as the desired pitch measure can, continuously and then continuously, for example as digitized Graphene or discontinuous, d. H. be saved for certain times.
Bei der Steuerung bzw. Regelung der Temperatur des Heizelementes bzw. des Fluids wird das Steigungsmaß des aus dem Überwachungselement ausgegebenen Ausgangssignals (Ist-Steigungsmaß), welches sich wiederum in Abhängigkeit des Temperaturverlaufs in dem Heizelement und/oder dem Fluid verändert, bestimmt und als Basis für die Steuerung bzw. Regelung verwendet werden. Dieses Steigungsmaß kann mit in der Steuereinrichtung abgespeicherten Steigungsmaßen, die bestimmten Betriebssituationen des mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ausgerüsteten Gerätes entsprechen und die im Vorfeld im Wege von zum Beispiel Experimenten bestimmt worden sind, verglichen werden. Dabei kann entweder das Steigungsmaß zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einem korrespondierenden, abgespeicherten Steigungsmaß zu diesem Zeitpunkt verglichen werden oder aber die Entwicklung des Steigungsmaßes innerhalb einer Zeitperiode. In beiden Fällen ist die erfindungsgemäße Lösung dazu in der Lage, Abweichungen von den abgespeicherten, bestimmten Betriebssituationen entsprechenden Steigungsmaßen festzustellen und korrigierend einzugreifen.When controlling or regulating the temperature of the heating element or The gradient measure of the fluid output from the monitoring element Output signal (actual pitch), which in turn depends on the Temperature profile in the heating element and / or the fluid changed, determined and be used as the basis for the control or regulation. This Gradient can be measured with gradients stored in the control device, the specific operating situations of the heating device according to the invention equipped equipment and that in advance by way of example Experiments have been determined to be compared. You can either do that Slope measure at a certain point in time with a corresponding, stored slope measure can be compared at this time or the development of the pitch measure within a period of time. In both cases the solution according to the invention is capable of deviations from the stored slope dimensions corresponding to certain operating situations determine and take corrective action.
Liegt beispielsweise der Extremfall des Trockenganges vor, so steigt die Temperatur extrem schnell an, da das Fluid nicht vorhanden ist, welches ansonsten die von dem Heizelement erzeugte Wärme abtransportieren würde. Wird das dabei festgestellte Steigungsmaß mit dem abgespeicherten, eine normale Aufheizphase kennzeichnenden Steigungsmaß zu einem bestimmten Zeitpunkt der Auffindphase (oder kontinuierlich) verglichen, so ist das festgestellte Steigungsmaß größer als das abgespeicherte Steigungsmaß. Je nach Größe der Differenz kann eine Regelung bzw. Steuerung hinsichtlich einer Erhöhung der Energiezufuhr zu dem Heizelement oder seiner Reduzierung oder aber, wie in dem hier diskutierten Fall des Trocken ganges, ein Abschalten des Heizelements erfolgen. Ist die Differenz zwischen dem ermittelten Steigungsmaß und dem abgespeicherten Steigungsmaß zu einem bestimmten Zeitpunkt unterhalb eines vorgegebenen Wertes, so kann auch nur eine Steuerung bzw. Regelung stattfinden.If, for example, there is an extreme case of the drying cycle, the temperature rises extremely quickly, since the fluid is not available, which otherwise is from the heat generated would remove heat. Will that be the case? determined slope with the stored, a normal heating phase characteristic slope measure at a certain point in the discovery phase (or continuously) compared, the determined pitch is greater than the stored pitch. Depending on the size of the difference, a regulation can or control with regard to an increase in the energy supply to the heating element or its reduction or, as in the case of dry discussed here ganges, the heating element is switched off. Is the difference between that determined pitch and the stored pitch to one certain time below a predetermined value, only one Control or regulation take place.
Als Überwachungselement können die unterschiedlichsten Bauteile bzw. Bau gruppen Verwendung finden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Über wachungselement ein NTC-Element bzw. ein PTC-Element ist.A wide variety of components or construction can be used as a monitoring element use groups. It is particularly advantageous if the over is an NTC element or a PTC element.
Die erfindungsgemäße Lösung kann bei unterschiedlichsten Geräten und Vor richtungen eingesetzt werden. So kann das Wärmeübertragungselement beispiels weise ein Fluidführungsrohr oder ein auf ein Fluidführungsrohr aufgeschobenes und mit diesem im Wärmeleitungskontakt stehendes Wärmeverteilelement aus gut wärmeleitendem Material sein, wobei in beiden Fällen das Heizelement und das Überwachungselement an den Außenumfangsflächen des Fluidführungsrohres bzw. des Wärmeverteilelementes angeordnet sind. Diese Ausführungsform läßt sich beispielsweise bei Durchlauferhitzern von Geschirrspülmaschinen realisieren.The solution according to the invention can be used in a wide variety of devices and directions are used. For example, the heat transfer element as a fluid guide tube or pushed onto a fluid guide tube and with this heat distribution element in good thermal contact be heat-conducting material, in both cases the heating element and the Monitoring element on the outer peripheral surfaces of the fluid guide tube or of the heat distribution element are arranged. This embodiment can be for example in the case of instantaneous water heaters in dishwashers.
Ebenso besteht die Möglichkeit, daß das Wärmeübertragungselement ein das Fluid aufnehmender und speichernder Behälter ist, wobei auch hier an dessen Außenseite ggf. unter Zwischenschaltung eines Wärmeverteilelementes das Heizelement und das Überwachungselement angebracht sind. Schließlich besteht noch die Möglichkeit, daß das Heizelement ein Dickschichtelement ist, auf dessen einer Seite das Überwachungselement ggf. unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht angeordnet ist.There is also the possibility that the heat transfer element is the fluid is receiving and storing container, here also on the outside if necessary with the interposition of a heat distribution element, the heating element and the monitoring element are attached. Finally there is Possibility that the heating element is a thick-film element on one side the monitoring element, possibly with the interposition of an insulating layer is arranged.
Grundsätzlich kann das Überwachungselement direkt mit dem Heizelement wärmeleitend verbunden sein, d. h., das Überwachungselement steht im unmittel baren Kontakt zu dem Heizelement. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß das Überwachungselement indirekt mit dem Heizelement wärmeleitend verbunden ist. In diesem Fall ist ein Wärmeleitelement zwischen dem Überwachungselement und dem Heizelement vorgesehen. Basically, the monitoring element can directly with the heating element be thermally connected, d. that is, the monitoring element is in the immediate vicinity bar contact to the heating element. There is also the possibility that the Monitoring element is indirectly connected to the heating element in a thermally conductive manner. In this case there is a heat conducting element between the monitoring element and provided the heating element.
Neben der erfindungsgemäßen Regelung bzw. Steuerung können auch weitere Sicherungs- bzw. Regelungsbauteile oder -elemente vorgesehen sein. So kann beispielsweise eine Überlastsicherung zusätzlich vorgesehen sein, die das Heizelement bei beispielsweise einem Trockengang abschaltet. Eine derartige Überlastsicherung kann zum Beispiel durch eine Schmelzsicherung gebildet sein. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß neben der erfindungsgemäßen Lösung auch ein Regler als ergänzendes Regelungselement vorgesehen ist.In addition to the regulation or control according to the invention, others can also Fuse or control components or elements may be provided. So can For example, an overload protection device can also be provided, which Switching off the heating element during, for example, a drying cycle. Such Overload protection can be formed, for example, by a fuse. There is also the possibility that in addition to the solution according to the invention a controller is provided as a supplementary control element.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 19 gelöst. In den Ansprüchen 20 bis 21 finden sich vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens.With regard to the method, the object of the invention is achieved by Features of claim 19 solved. In claims 20 to 21 are found advantageous developments of this method.
Mit dem Verfahren sind die gleichen Vorteile verbunden, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit der Vorrichtung erläutert worden sind.The same advantages are associated with the method as described above in Connection with the device have been explained.
Nachstehend werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sowie Ausführungsbei spiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Hierbei ist:Below are further advantageous refinements and embodiments games of the device according to the invention explained. Here is:
Fig. 1 ein Teilquerschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Figure 1 is a partial cross section of a first embodiment of the invention.
Fig. 2 ein Teilquerschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 is a partial cross section of a second embodiment of the invention;
Fig. 3 ein Teilquerschnitt einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 is a partial cross-section of a third embodiment of the present invention;
Fig. 4 ein Teilquerschnitt einer vierten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 is a partial cross section of a fourth embodiment of the invention;
Fig. 5 ein Teilquerschnitt einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und Fig. 5 is a partial cross section of a fifth embodiment of the present invention; and
Fig. 6 ein Teilquerschnitt einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 6 is a partial cross section of a sixth embodiment of the invention.
In Fig. 1 ist ein Teillängsschnitt eines Durchlauferhitzers 10 erkennbar, der beispielsweise bei einer Geschirrspülmaschine einsetzbar ist. Der Durchlauferhitzer 10 weist als Hauptbaugruppen zunächst ein Fluidführungsrohr 20 aus einem schlecht wärmeleitenden Material, beispielsweise rostfreien Stahl, und wenigstens ein Heizelement 30, zum Beispiel einen Rohrheizkörper auf. Das einen annähernd kreisförmigen Querschnitt besitzende Fluidführungsrohr 20 ist an seiner Außenseite mit einem Wärmeverteilelement 40 im Form eines Rohres bzw. aus zwei Halbschalen oder einem geschlitzten Rohr mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt versehen, dessen Innendurchmesser zumindest annährend dem Außendurchmesser des Fluidführungsrohres 20 entspricht. Das Wärmever teilelement 40 ist aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Aluminium oder Kupfer hergestellt. Es kann auf das Fluidführungsrohr 20 lediglich mittels einer Fügepassung aufgeschoben oder aber mittels eines nicht weiter dargestellten Lotes mit dem Fluidführungsrohr 20 fest, insbesondere wärmeleitend verbunden sein. Das Lot kann sich dabei zwischen dem Fluidführungsrohr 20 und dem Wärmeverteilelement bzw. Wärmeverteilrohr 40 flächig, insbesondere den gesamten Zwischenraum zwischen beiden Rohren 20, 40 ausfüllen.In Fig. 1 is a partial longitudinal section of a flow heater 10 is seen, which is usable for example, in a dishwasher. The instantaneous heater 10 initially has, as main assemblies, a fluid guide tube 20 made of a poorly heat-conducting material, for example stainless steel, and at least one heating element 30 , for example a tubular heater. The fluid guide tube 20, which has an approximately circular cross section, is provided on its outside with a heat distribution element 40 in the form of a tube or from two half-shells or a slotted tube with an essentially circular cross section, the inside diameter of which at least approximately corresponds to the outside diameter of the fluid guide tube 20 . The Wärmver part element 40 is made of a good heat-conducting material, such as aluminum or copper. It can only be pushed onto the fluid guide tube 20 by means of a joint fit, or it can be firmly connected to the fluid guide tube 20 , in particular in a heat-conducting manner, by means of a solder (not shown further). The solder can fill the area between the fluid guide tube 20 and the heat distribution element or heat distribution tube 40 , in particular the entire space between the two tubes 20 , 40 .
Auf der Außenumfangsfläche des Wärmeverteilelementes 40 ist das Heizelement 30 schraubenartig aufgewickelt, wobei zwei nicht weiter dargestellte Enden des Heizelements 30 mit einer Energiequelle verbunden sind, die im Falle eines elektrischen Rohrheizkörpers eine Stromquelle sein kann. Das Heizelement 30 besitzt, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, einen halbkreisförmigen bzw. halboval oder trapezförmig Querschnitt, wobei die Flachseite dieses Querschnitts an der Außenumfangsseite des Wärmeverteilelementes 40 angeordnet ist. Das Heizel ement 30 kann lediglich mittels der sich durch die schraubenförmige Wicklung ergebende Spannung auf dem Wärmeverteilelement bzw. -rohr 40 gehalten sein oder aber mit diesem verlötet, insbesondere wärmeleitend verlötet sein. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß neben dem dargestellten Heizelement 30 auch weitere Heizelemente 30 auf dem Wärmeverteilelement 40 vorgesehen sein können, um beispielsweise eine stufig schaltbare Heizvorrichtung zu erhalten. Die axiale Länge des Wärmeverteilrohres 40 entspricht der axialen Länge des oder der Heizelemente 30 sowie einem an zumindest einem stirnseitigen Ende über stehenden Abschnitt, auf dem ein nachstehend noch näher beschriebenes Überwachungselement 50 und ggf. weitere Sicherungs- und/oder Regelelemente 60 angeordnet sind.On the outer circumferential surface of the heat distribution element 40 , the heating element 30 is wound in a screw-like manner, two ends of the heating element 30, not shown, being connected to an energy source, which can be a current source in the case of an electric tubular heater. The heating element 30 has, as can be seen from Fig. 1, a semi-circular or semi-oval or trapezoidal cross section, with the flat side of this cross section is disposed on the outer peripheral side of Wärmeverteilelementes 40th The heating element 30 can only be held on the heat distribution element or tube 40 by means of the voltage resulting from the helical winding or else soldered to it, in particular soldered in a heat-conducting manner. In this context, it should be noted that in addition to the heating element 30 shown , further heating elements 30 can also be provided on the heat distribution element 40 in order, for example, to obtain a heating device which can be switched in stages. The axial length of the heat distribution pipe 40 corresponds to the axial length of the heating element (s) 30 and a section protruding at least at one end, on which a monitoring element 50, which will be described in more detail below, and possibly further securing and / or regulating elements 60 are arranged.
Das vorstehend erwähnte Überwachungselement 50 ist ein NTC-Element, das auf dem über die axiale Länge des Heizelementes 30 hinausragenden Abschnitt des Wärmeverteilrohres 40 mit einem Abstand zu dem Heizelement 30 angeordnet ist. Es steht über das Wärmeverteilrohr 40 im Wärmeleitungskontakt sowohl mit dem Heizelement 30 als auch mit dem Fluidführungsrohr 20 und damit mit dem zu erhitzenden Fluid. Das von dem Überwachungselement 50 ausgegebene Signal wird über nicht weiter dargestellte Leitungsverbindungen an eine ebenfalls nicht weiter dargestellte Steuereinrichtung abgegeben. Die Steuereinrichtung ermittelt aus dem sich über die Zeit verändernden Verlauf des Ausgangssignals des Überwachungs elements 50 fortlaufend oder zu bestimmten Zeitpunkten das Steigungsmaß dieses Verlaufes. Dieses Ist-Steigungsmaß wird in der Steuereinrichtung mit bereits dort im Vorfeld abgespeicherten Soll-Steigungsmaßen, die spezielle Betriebssituationen des mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung versehenen Gerätes kennzeichnen bzw. wiedergeben, fortlaufend oder zu bestimmten Zeitpunkten verglichen. Bei einer Abweichung des Ist-Steigungsmaßes von dem Soll-Steigungsmaß innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches erfolgt eine Regelung bzw. Steuerung der Energiezufuhr zu dem Heizelement 30 durch die Steuereinrichtung. Liegt die Differenz außerhalb eines vorbestimmten Wertes, liegt ein Defekt des Gerätes (z. B.: Trockengang) vor, so daß die Steuereinrichtung das Heizelement 30 abschaltet.The above-mentioned monitoring element 50 is a NTC-element that is disposed on the projecting beyond the axial length of the heating element 30 portion of the Wärmeverteilrohres 40 at a distance from the heating element 30th It is about the Wärmeverteilrohr 40 in heat conduction contact with both the heating element 30 as well as with the fluid guide tube 20 and thus with the fluid to be heated. The signal output by the monitoring element 50 is sent to a control device, also not shown, via line connections, not shown. The control device determines from the course of the output signal of the monitoring element 50, which changes over time, continuously or at certain times the gradient of this course. This actual gradient measure is compared in the control device with target gradient measures that are already stored there in advance and identify or reproduce special operating situations of the device provided with the heating device according to the invention, continuously or at specific times. If the actual gradient dimension deviates from the target gradient dimension within a certain tolerance range, the control device regulates or controls the energy supply to the heating element 30 . If the difference lies outside a predetermined value, there is a defect in the device (for example: drying cycle), so that the control device switches off the heating element 30 .
Neben dem Überwachungselement 50 können noch ein oder weitere mehrere Sicherungs- und/oder Regelungselemente 60 vorgesehen sein, das bzw. die, wie in Fig. 1 gezeigt ist, neben dem Überwachungselement 50 auf der Außenumfangs fläche des Wärmeverteilrohres 40 angeordnet sind. Ebenso besteht aber auch die Möglichkeit, daß das Sicherungselement bzw. Regelungselement 60 in den Anschlußenden des Heizelementes 30 angeordnet wird. Das zusätzliche vor gesehene Element 60 kann beispielsweise dazu dienen, das Heizelement 30 im Falle eines Trockenganges auch dann abschalten zu können, wenn die Steuereinrichtung und/oder das Überwachungselement 50 versagen.In addition to the monitoring element 50 , one or more more safety and / or control elements 60 can also be provided, which, as shown in FIG. 1, are arranged next to the monitoring element 50 on the outer circumferential surface of the heat distribution pipe 40 . However, there is also the possibility that the securing element or control element 60 is arranged in the connection ends of the heating element 30 . The additional element 60 seen before can be used, for example, to be able to switch off the heating element 30 in the event of a dry cycle even if the control device and / or the monitoring element 50 fail.
Weitere Ausführungsbeispiele eines Durchlauferhitzers mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung finden sich in den Fig. 2 und 3. Hierbei sind identische Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wogegen funktional gleiche Bauteile durch "'" bzw. """ gekennzeichnet sind. In der Beschreibung dieser Ausführungs beispiele wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.Further embodiments of a continuous flow heater with the inventive heater can be found in Figs. 2 and 3. Here, in identical components the same reference numerals, whereas functionally identical components by "'" or """are marked. In the description of this execution examples is only dealt with the differences.
In Fig. 2 ist die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ebenfalls anhand eines Durchlauferhitzers 10' gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform dahingehend, daß kein Wärmeverteilelement 40 vorgesehen ist. Das Heizelement 30 sitzt unmittelbar auf der Außenumfangsfläche des Fluidführungsrohres 20. Da das Fluidführungsrohr 20 aus schlecht wärmeleitendem Material hergestellt ist, ist zusätzlich ein Wärmeleit element 70 vorgesehen, daß die von dem Heizelement 30 erzeugte Wärme zu dem beabstandet zu dem Heizelement 30 vorgesehenen Überwachungselement 50 führt. Dieses Wärmeverteilelement 70 kann aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt sein und beispielsweise die Form eines Streifens besitzen.In FIG. 2, the second embodiment of the solution according to the invention is also shown with reference to a flow-through heater 10 '. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that no heat distribution element 40 is provided. The heating element 30 sits directly on the outer peripheral surface of the fluid guide tube 20 . Since the fluid guide tube 20 is made of poorly heat-conducting material, a heat-conducting element 70 is additionally provided that the heat generated by the heating element 30 leads to the monitoring element 50 provided at a distance from the heating element 30 . This heat distribution element 70 can be made from a material that is a good conductor of heat and, for example, have the shape of a strip.
In Fig. 2 ist darüber hinaus eine weitere Ausführungsform gezeigt, die mit unterbrochenen Linien ausgeführt ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Überwachungselement 50 und das ggf. vorhandene zusätzliche Sicherungs- bzw. Regelelement 60 nicht auf der Außenumfangsfläche des Fluidführungsrohres 20 bzw. auf einem dort vorgesehenen Wärmeverteilelement 40 angeordnet sondern direkt ggf. unter Zwischenschaltung eines wärmeleitenden Montageelements auf der Außenseite des Heizelement 30. In diesem Fall wird die Wärme des Fluids indirekt erfaßt aufgrund der Tatsache, daß bei normalem Betrieb der Verlauf der Temperatur in dem Fluid dem Verlauf der Temperatur des Heizelementes 30 parallel folgt. Damit kann aus der erfaßten Temperatur des Heizelementes 30 auf die Temperatur des Fluids in dem Fluidführungsrohr 20 geschlossen werden. FIG. 2 also shows a further embodiment, which is designed with broken lines. In this embodiment, the monitoring element 50 and the additional safety or control element 60, if present, are not arranged on the outer circumferential surface of the fluid guide tube 20 or on a heat distribution element 40 provided there, but directly, if necessary, with the interposition of a heat-conducting mounting element on the outside of the heating element 30 . In this case, the heat of the fluid is indirectly sensed due to the fact that during normal operation the course of the temperature in the fluid follows the course of the temperature of the heating element 30 in parallel. The temperature of the fluid in the fluid guide tube 20 can thus be inferred from the detected temperature of the heating element 30 .
Die in Fig. 3 gezeigte dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft wiederum einen Durchlauferhitzer 10", wobei aber im Unterschied zu den beiden vorausgegangenen, in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen das Heizelement 30 durch ein Dickschicht-Heizelement 30" gebildet ist. Zwischen der Außen umfangsfläche des Fluidführungsrohres 20 und zumindest dem Überwachungs element 50 und dem ggf. vorhandenen zusätzlichen Sicherungs- bzw. Regelungs element 60 ist noch eine Isolierschicht 80 vorgesehen.The third embodiment of the present invention shown in FIG. 3 again relates to a water heater 10 ", but in contrast to the two previous embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the heating element 30 is formed by a thick-film heating element 30 ". An insulating layer 80 is also provided between the outer circumferential surface of the fluid guide tube 20 and at least the monitoring element 50 and the additional safety or control element 60 which may be present.
In den Fig. 4 bis 6 sind das vierte, fünfte und sechste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei denen die zu den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3 identischen Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen, jedoch erhöht um 100 bezeichnet sind. Funktional gleiche Bauteile sind ebenfalls mit dem gleichen Bezugszeichen, jedoch erhöht um 100 und zusätzlich durch "'" bzw. """ gekennzeichnet.In Figs. 4 to 6, the fourth, fifth and sixth embodiment of the present invention are shown in which the embodiments of FIGS. 1 to 3 identical components with the same reference numerals but increased by 100 are designated. Functionally identical components are also identified by the same reference number, but increased by 100 and additionally identified by "'" or """.
Der wesentliche Unterschied der in diesem Zusammenhang gezeigten Ausführungs beispiele zu den der Fig. 1 bis 3 besteht darin, daß das Wärmeübertragungs element nicht ein Fluidführungsrohr 20 sondern ein Fluidbehälter 120 ist. Im übrigen sind die Bauteile und deren Anordnungen mit den Ausführungsbeispielen der Fig. 1, 2 und 3 jeweils identisch.The main difference of the embodiment shown in this context to that of FIGS. 1 to 3 is that the heat transfer element is not a fluid guide tube 20 but a fluid container 120 . Otherwise, the components and their arrangements are identical to the exemplary embodiments in FIGS. 1, 2 and 3.
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