DE202013102613U1

DE202013102613U1 - Fluidschnellerhitzer

Info

Publication number: DE202013102613U1
Application number: DE201320102613
Authority: DE
Original assignee: LIVE TECHNOLOGY CO; LIVE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LIVE TECHNOLOGY CO; LIVE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: CN203352846U; JP3186718U; TWM441108U

Abstract

Fluidsoforterhitzer, umfassend: ein Fluidlieferrohr 1, worin ein Fluiddurchgang 10 zur Lieferung eines Fluids definiert ist; und eine Induktionsspule 2, die das Fluidlieferrohr 1 umgibt und elektrisch an eine Steuerschaltung einer externen Stromversorgungsvorrichtung angeschlossen ist und dazu geeignet ist, ein Magnetfeld zu erzeugen, und ferner zu verursachen, dass das Fluidlieferrohr 1 beim Durchgang eines Impulses oder eines Schwingungssignals einer Wechselstromspannung durch die Induktionsspule 2 Wirbelströme zur Erhitzung des Fluids, das durch den Fluiddurchgang 10 des Fluidlieferrohrs 1 verläuft, induziert.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Technologie der Fluiderhitzung und genauer einen Fluidschnellerhitzer, der eine Induktionsspule verwendet, die ein Fluidlieferrohr umgibt und beim Durchgang eines Impulses oder Schwingungssignals einer Wechselstromspannung ein starkes Magnetfeld erzeugt, wodurch verursacht wird, dass das Fluidlieferrohr oder ein Magnetleiter in dem Fluidlieferrohr Wirbelströme zur Erhitzung eines durch das Fluidlieferrohr verlaufenden Fluids induziert.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Ein Fluid wie etwa Trinkwasser, ein Getränk, ein industrielles Fluid oder eine chemische Lösung werden bei der normalen Verwendung nicht erhitzt. Doch bei der Hochtemperatur-Sterilisierung, beim Kochen, bei Wärmeaustauschanwendungen ist eine Erhitzung erforderlich. Es können verschiedene Erhitzungsverfahren eingesetzt werden, um verschiedene Fluida für verschiedene Anwendungen zu erhitzen. Zum Beispiel kann Trinkwasser oder ein Getränk durch einen Trinkbrunnen, einen Wassererhitzer oder eine Kaffeemaschine zum Einsatz sterilisiert oder erhitzt werden. Ein industrielles Fluid oder eine chemische Lösung kann für einen späteren Elektroplattierungs- oder thermischen Auflöseprozess erhitzt werden. Häufig wird zur Wassererhitzung Brenngas oder Heizöl verwendet. Doch die Gas- und Ölverbrennung stellt für die menschliche Gesundheit eine hohe Gefahr dar. Beim Verbrennen eines Brenngases oder Öls kann es leicht zu einem Unfall kommen. Solarenergie kann ebenfalls zur Erhitzung verwendet werden. Solarenergie ist jedoch nur nützlich, wenn die Sonne scheint. Ferner stellen Solarenergietechnologien nach wie vor eine kostspielige Alternative zu der Verwendung von Technologien für leicht erhältliche fossile Brennstoffe dar. Ein anderer Nachteil der Solarenergie ist ihre langsame Erhitzungsgeschwindigkeit.
Daher ist das am häufigsten verwendete, schnelle und wirksame Fluiderhitzungsverfahren die Verwendung eines elektrischen Erhitzers. Herkömmliche elektrische Erhitzer sind gewöhnlich so gestaltet, dass sie einen elektrischen Strom an einen Wolframdraht, Nickel-Chrom-Draht, Quarz oder Keramik anlegen und ihn bzw. sie dazu bringen, Wärme zu erzeugen (Joule-Effekt), wobei ermöglicht wird, dass die Wärmeenergie durch Strahlung zu dem Objekt, das erhitzt werden soll, übertragen wird. Die elektrische Erhitzung beseitigt die Nachteile der oben genannten anderen Erhitzungsverfahren. Doch Wolframdraht, Nickel-Chrom-Draht, Quarz und Keramik sind Materialien, die mit einem elektrischen Widerstand behaftet sind. Wenn ein elektrischer Strom durch diese Materialien verläuft, dauert es einige Sekunden, bis die Höchsttemperatur erreicht wird. Daher weisen elektrische Erhitzer die Nachteile einer geringen Erhitzungsgeschwindigkeit und Leistungsfähigkeit auf. Ferner wird eine Steuervorrichtung benötigt, um die Temperatur des Heizelements vom elektrischen Widerstandstyp zu steuern. Wenn die Steuervorrichtung versagt, wird die Erhitzungstätigkeit des elektrischen Erhitzers nicht anhalten und wird die Temperatur weiter ansteigen, was zu Bränden oder unerwarteten Gefahren führt.
Daher besteht ein erheblicher Bedarf an einem sicheren, leistungsfähigen Fluiderhitzer.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts dieser Umstände. Es ist daher die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fluidschnellerhitzer bereitzustellen, der zum raschen und gleichmäßigen Erhitzen eines Fluids geeignet ist und einen hohen Grad an Sicherheit gewährleistet.
Zur Erfüllung dieser und anderer Aufgaben der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fluidschnellerhitzer der vorliegenden Erfindung ein in der Form eines magnetisch leitfähigen Stahl- oder Eisenrohrs ausgeführtes Fluidlieferrohr zur Lieferung eines Fluids, eine Induktionsspule, die das Fluidlieferrohr umgibt und elektrisch an eine Steuerschaltung einer externen Stromversorgungsvorrichtung angeschlossen ist, und ein Gehäuse, das das Fluidlieferrohr und die Induktionsspule umgibt. Bei einer alternativen Form der vorliegenden Erfindung ist das Fluidlieferrohr aus der Materialgruppe aus Keramik, wärmebeständigen Kunststoffen, Kupfer, Blei und Metallmaterialien mit einer niedrigen magnetischen Durchlässigkeit gewählt. Ferner ist bei dieser alternativen Form ein in der Form eines magnetisch leitfähigen Stahl- oder Eisenrohrs ausgeführter Magnetleiter konzentrisch durch das Fluidlieferrohr eingesetzt. Die Induktionsspule erzeugt beim Durchgang eines Impulses oder Schwingungssignals einer Wechselstromspannung ein Magnetfeld, wodurch verursacht wird, dass das Fluidlieferrohr oder der Magnetleiter Wirbelströme zur Erhitzung des durch das Fluidlieferrohr verlaufenden Fluids induziert. Wenn die externe Stromversorgungsvorrichtung versagt (aufgrund einer Überlastung, eines Kurzschlusses usw.) wird die Induktivität der Induktionsspule gegen eine Gleichstromspannung kurzgeschlossen werden, was ein Schmelzen und Brechen der Sicherung in der Steuerschaltung der externen Stromversorgungsvorrichtung verursacht, wodurch die Induktionsspule von der Leitung getrennt wird und ein hoher Grad an Sicherheit gewährleistet wird. Ferner kann das Gehäuse aus Metall oder einem isolierenden Material hergestellt sein, um eine abschirmende oder isolierende Wirkung bereitzustellen, wodurch eine Streuung und Ableitung der elektromagnetischen Wellen vermieden wird und den Benutzern ein angemessener Schutz geboten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Teils eines Fluidschnellerhitzers nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Zeichnung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Verteilung der magnetischen Kraftlinien veranschaulicht.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Fluidschnellerhitzers nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische geschnittene Seitenansicht des Fluidschnellerhitzers nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische perspektivische Seitenansicht eines Fluidschnellerhitzers nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Zeichnung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Verteilung der magnetischen Kraftlinien veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 ist ein Fluidsoforterhitzer nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Fluidsoforterhitzer umfasst ein Fluidlieferrohr 1, eine Induktionsspule 2 und ein Gehäuse 3.
Das Fluidlieferrohr 1 ist ein metallischer Kern aus einem magnetisch leitfähigen Stahl- oder Eisenrohr, das an seinem einen Ende einen Fluideinlass 101, an seinem anderen Ende einen Fluidauslass 102 und einen Fluiddurchgang 10 in Verbindung mit dem Fluideinlass 101 und dem Fluidauslass 102 zur Lieferung eines Fluids 4 definiert. Die Induktionsspule 2 besteht aus vorherbestimmten Windungen einer einzelnen Spule aus einem leitfähigen Draht 21, die das Fluidlieferrohr 1 umgibt und elektrisch an eine Steuerschaltung einer externen Stromversorgungsvorrichtung angeschlossen ist. Die Steuerschaltung ist dazu geeignet, einen Impuls oder ein Schwingungssignal zu erzeugen und einen vorherbestimmten elektrischen Strom zu der Induktionsspule 2 zu übertragen.
Ferner kann der Fluidschnellerhitzer in einem Trinkbrunnen, einem Wasserionisator, einem Wassererhitzer, einer Kaffeemaschine, einem Abgabesystem für ein industrielles Fluid/eine chemische Lösung oder jeder beliebigen anderen Fluiderhitzungsvorrichtung oder -einrichtung verwendet werden. Ferner werden das Fluidlieferrohr 1 und die Induktionsspule 2 gemeinsam angeordnet und dann in dem Gehäuse 3 angebracht. Das Gehäuse 3 definiert in seinem Inneren eine Aufnahmekammer 30 zur Unterbringung des Fluidlieferrohrs 1 und der Induktionsspule 2. Nach der Unterbringung des Fluidlieferrohrs 1 und der Induktionsspule 2 in der Aufnahmekammer 30 werden der Fluideinlass 101 und der Fluidauslass 102 des Fluidlieferrohrs 1 jeweils aus den beiden entgegengesetzten Enden des Gehäuses 3 geführt und an ein externes Leitungssystem angeschlossen, das ein Fluid 4 in der Richtung von dem Fluideinlass 101 durch den Fluiddurchgang 10 zu dem Fluidauslass 102 liefert. Ferner definiert das Gehäuse 3 mehrere Durchgangsöffnungen 31, um den leitfähigen Draht 21 der Induktionsspule 2 aus dem Gehäuse 3 zu führen.
Während der Anwendung der vorliegenden Erfindung erzeugt die Steuerschaltung der externen Stromversorgungsvorrichtung einen Impuls oder ein Schwingungssignal einer Wechselstromspannung an den leitfähigen Draht 21 der Induktionsspule 2, damit um die Induktionsspule 2 herum ein starkes Magnetfeld erzeugt wird, wodurch verursacht wird, dass der metallische Kern des magnetisch leitfähigen Stahl- oder Eisenrohrs des Fluidlieferrohrs 1 Wirbelströme induziert. Da das Fluidlieferrohr 1 eine Widerstandseigenschaft aufweist, werden Elektronen in dem Fluidlieferrohr 1 durch die Wirbelströme dazu gebracht, Wärme zu erzeugen. Somit wird das Fluid 4 dann, wenn es durch den Fluiddurchgang 10 des Fluidlieferrohrs 1 in der Richtung der magnetischen Kraftlinien fließt, sofort und gleichmäßig durch die Wärmeenergie, die durch die Wirbelströme erzeugt wird, erhitzt.
Wenn es zu einem Versagen irgendeines elektronischen Bestandteils der Steuerschaltung der externen Stromversorgungsvorrichtung kommt (wie etwa einer Überlastung, einem Kurzschluss usw.), wird die Induktivität der Induktionsspule 2 gegen einen Gleichstrom kurzgeschlossen werden, was ein Schmelzen und Brechen der Sicherung in der Steuerschaltung der externen Stromversorgungsvorrichtung verursacht, wodurch die Induktionsspule 2 von der Leitung getrennt wird und ein hoher Grad an Sicherheit gewährleistet wird. Ferner kann das Gehäuse 3 aus Metall oder einem isolierenden Material hergestellt sein, um eine abschirmende oder isolierende Wirkung bereitzustellen, wodurch eine Streuung und Ableitung der elektromagnetischen Wellen vermieden wird und den Benutzern ein angemessener Schutz geboten wird.
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 ist ein Fluidsoforterhitzer nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese zweite Ausführungsform ist der oben genannten ersten Ausführungsform mit Ausnahme der folgenden Merkmale im Wesentlichen gleich. Nach dieser zweiten Ausführungsform umfasst der Fluidsoforterhitzer ein Fluidlieferrohr 1, eine Magnetleiter 11 und eine Induktionsspule 2. Das Fluidlieferrohr 1 ist aus der Materialgruppe aus Keramik, wärmebeständigen Kunststoffen, Kupfer, Blei und Metallmaterialien mit einer niedrigen magnetischen Durchlässigkeit gewählt. Der Magnetleiter 11 ist konzentrisch durch den Fluiddurchgang 10 des Fluidlieferrohrs 1 eingesetzt. Der Magnetleiter 10 kann ein magnetisch leitfähiges Stahl- oder Eisenrohr sein. Die Induktionsspule 2 ist um das Fluidlieferrohr 1 gewickelt. Wenn durch den leitfähigen Draht 21 der Induktionsspule 2 ein Impuls oder ein Schwingungssignal einer Wechselstromspannung bereitgestellt wird, damit um die Induktionsspule 2 herum ein starkes Magnetfeld erzeugt wird, wird der Magnetleiter 11 dazu gebracht, Wirbelströme zu induzieren, um das Fluid, das durch den Fluiddurchgang 10 des Fluidlieferrohrs 1 fließt, zu erhitzen.
Zusammenfassend stellt die Erfindung einen Fluidsoforterhitzer bereit, der Folgendes umfasst: ein Fluidlieferrohr 1 zur Lieferung eines Fluids 4, eine Induktionsspule 2, die das Fluidlieferrohr 1 umgibt und dazu geeignet ist, bei einem Durchgang eines Impulses oder eines Schwingungssignals einer Wechselstromspannung ein starkes Magnetfeld zu erzeugen, und einen metallischen Kern aus einem magnetisch leitfähigen Material (das Fluidlieferrohr 1 oder der Magnetleiter 11), der von der Induktionsspule 2 umgeben ist und dazu geeignet ist, bei der Erzeugung des starken Magnetfelds durch die Induktionsspule 2 Wirbelströme zur Erhitzung des Fluids 4 zu induzieren.

Obwohl bestimmte Ausführungsformen der Erfindung zum Zweck der Erläuterung ausführlich beschrieben wurden, können verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne von dem Geist und dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Entsprechend soll die Erfindung nur durch die beiliegenden Ansprüche beschränkt werden. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN


PATENTBEZEICHNUNG: FLUIDSOFORTERHITZER
1 – Fluidlieferrohr	2 – Induktionsspule
10 – Fluiddurchgang	21 – leitfähiger Draht
101 – Fluideinlass
102 – Fluidauslass
11 – Magnetleiter
3 – Gehäuse
30 – Aufnahmekammer
31 – Öffnungen

Claims

Fluidsoforterhitzer, umfassend: ein Fluidlieferrohr 1, worin ein Fluiddurchgang 10 zur Lieferung eines Fluids definiert ist; und eine Induktionsspule 2, die das Fluidlieferrohr 1 umgibt und elektrisch an eine Steuerschaltung einer externen Stromversorgungsvorrichtung angeschlossen ist und dazu geeignet ist, ein Magnetfeld zu erzeugen, und ferner zu verursachen, dass das Fluidlieferrohr 1 beim Durchgang eines Impulses oder eines Schwingungssignals einer Wechselstromspannung durch die Induktionsspule 2 Wirbelströme zur Erhitzung des Fluids, das durch den Fluiddurchgang 10 des Fluidlieferrohrs 1 verläuft, induziert.
Fluidsoforterhitzer nach Anspruch 1, wobei das Fluidlieferrohr 1 selektiv in der Form eines magnetisch leitfähigen Stahl- oder Eisenrohrs ausgeführt ist.
Fluidsoforterhitzer nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Gehäuse 3, das das Fluidlieferrohr 1 und die Induktionsspule 2 umgibt, wobei das Gehäuse 3 im Inneren eine Aufnahmekammer 30 definiert, die das Fluidlieferrohr 1 und die Induktionsspule 2 unterbringt, wobei gestattet wird, dass sich zwei entgegengesetzte Enden des Fluidlieferrohrs 1 aus dem Gehäuse 3 erstrecken.
Fluidsoforterhitzer nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse 3 aus einem metallischen oder einem isolierenden Material besteht, das mehrere Durchgangsöffnungen 31 umfasst, um einen leitfähigen Draht 21 der Induktionsspule 2 aus dem Gehäuse 3 heraus zu führen.
Fluidsoforterhitzer, umfassend: ein Fluidlieferrohr 1, worin ein Fluiddurchgang 10 zur Lieferung eines Fluids definiert ist; einen Magnetleiter 11, der konzentrisch durch den Fluiddurchgang 10 des Fluidlieferrohrs 1 eingesetzt ist; und eine Induktionsspule 2, die das Fluidlieferrohr 1 umgibt und elektrisch an eine Steuerschaltung einer externen Stromversorgungsvorrichtung angeschlossen ist und dazu geeignet ist, ein Magnetfeld zu erzeugen, und ferner zu verursachen, dass der Magnetleiter 11 beim Durchgang eines Impulses oder eines Schwingungssignals einer Wechselstromspannung durch die Induktionsspule 2 Wirbelströme zur Erhitzung des Fluids, das durch den Fluiddurchgang 10 des Fluidlieferrohrs 1 verläuft, induziert.
Fluidsoforterhitzer nach Anspruch 5, wobei das Fluidlieferrohr 1 aus der Materialgruppe aus Keramik und wärmebeständigen Kunststoffen gewählt ist.
Fluidsoforterhitzer nach Anspruch 5, wobei das Fluidlieferrohr 1 aus der Materialgruppe aus Kupfer, Blei und Metallmaterialien mit einer niedrigen magnetischen Durchlässigkeit gewählt ist.
Fluidsoforterhitzer nach Anspruch 5, wobei der Magnetleiter 11 selektiv in der Form eines magnetisch leitfähigen Stahl- oder Eisenrohrs ausgeführt ist.