DE2639523C2 - Heizeinrichtung für Kaffeemaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizeinrichtung für den Einbau in Kaffeemaschinen mit Kunststoffgehäuse, im wesentlichen bestehend aus einem Rohrheizkörper und einem Wasserdurchlaufrohr, die parallel zueinander angeordnet, gut wärmeleitend miteinander verbunden und etwa in Form eines Hufeisens gebogen sind, einer damit in Wärmekontakt stehenden Warmhalteplatte, einer Wasserzulaufeinrichtung mit Rückschlagventil und einer als Steigrohr ausgebildeten Wasserablaufeinrichtung, sowie einer Regeleinrichtung für den Rohrheizkörper mit einem in Strömungsrichtung gesehen am letzten Viertel des Wasserdurchlaufrohres angeordneten Meßwertgeber.

Derartige Heizeinrichtungen sind aus den DE-GM 12 048 und 75 33 996 bekannt. Sie dienen zur Erzeugung von Heißwasser zur Bereitung von Kaffee und Tee oder dergleichen. Vielfach werden sie durch entsprechende Anordnung im Gehäuse außerdem zum Warmhalten der erzeugten Getränke herangezogen. Da beide Funktionen sich in ihrem Leistungsbedarf erheblich unterscheiden, muß durch eine Regeleinrichtung dafür gesorgt werden, daß der zur Wasserbereitung durchgehend eingeschaltete Rohrheizkörper während der Warmhaltephase intermittierend nur jeweils solange eingeschaltet wird, wie zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur bzw. zur Substitution der Wärmeverluste erforderlich ist. Würde man den Rohrheizkörper ungeregelt auch während der Betriebs· phasen eingeschaltet lassen, während derer keine Kühlung infolge Wasserdurchlauf stattfindet, so würde die Temperatur der Heizeinrichtung bis zum Ansprechen der aus Sicherheitsgründen zusätzlich vorgesehenen Schmelzsicherung ansteigen. Diese Temperatur wäre für ein die Heizeinrichtung umgebendes, aus Kunststoff bestehendes Gehäuse jedoch viel zu hoch, so daß auf die Regeleinrichtung nicht verzichtet werden kann.
Aus konstruktiven und wirtschaftlichen Gründen

ίο kann die Heizeinrichtung nicht beliebig groß gewählt werden, so daß man gezwungen ist, die vorgegebene Heizleistung möglichst gut auszunutzen, um die Kaffeezubereitung in einer vertretbar kurzen Zeit durchführen zu können. Aus diesem Grund ist es erforderlich, den Regler auf eine möglichst hohe Temperatur einzustellen. Die höchstzulässige Temperatur für die Reglereinstellung ergibt sich unter Berücksichtigung eines Sicherheitsabstandes, aus der für das Kunststoffgehäuse zulässigen Arbeitstemperatur.

Eine gewisse Verbesserung kann man dadurch erreichen, daß zwischen Warmhalteplatte bzw. Heizeinrichtung und Gehäuse wärmeisolierendes Material angeordnet ist. Aus konstruktiven und wirtschaftlichen Gründen sind diese Möglichkeiten jedoch sehr beschränkt. Davon abgesehen, bleibt auch das grundsätzliche Problem bestehen, daß man einerseits an einer möglichst hohen Temperatur für die Reglereinstellung interessiert ist, andererseits aber durch die Wärmebeständigkeit des Gehäusematerials eingeschränkt ist.

Es kann jedoch davon ausgegangen werden, daß die bisher geschilderte Problematik durch Auswahl entsprechender Regler und Einstellung einer geeigneten Regeltemperatur, gelöst ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß trotz richtig eingestellter Regeltemperatur und funktionierender Regeleinrichtung, Kaffeemaschinengehäuse im Bereich nahe der Warmhalteplatte auf für den Kunststoff unerträglich hohe Temperaturen aufgeheizt und zerstört worden sind. Die Ursachen hierfür konnten zunächst nicht geklärt und die dafür verantwortlichen Umstände im Versuch nicht reproduziert werden. Zunächst wurde erkannt, daß unzulässig hohe Temperaturen am Gehäuse nur während des Übergangs von der Wasserzubereitungsphase zur Warmhaltephase auftraten. Eine nähere Untersuchung ergab, daß während dieser Phase das Wasserdurchlaufrohr praktisch nur mit Wasserdampf gefüllt ist, daß jedoch von der Einlaufseite her geringe Restwassermengen schubweise und intermittierend in das Wasserdurchlaufrohr vordringen, dort partiell verdampfen und infolge des entstehenden Dampfdruckes teilweise wieder entgegen der normalen Strömungsrichtung verdrängt werden. Ähnliche Beobachtungen wurden auch an der Auslaufseite gemacht, wo das in der Endphase der Wasserzubereitung verdampfende Wasser im Steigrohr kondensiert und unregelmäßig tropfend in das beheizte Wasserdurchlaufrohr zurückströmen kann. Eine ordnungsgemäß funktionierende Regeleinrichtung hat während dieser Zeit die Heizleistung bereits abgeschaltet, so daß im Grunde keine Gefahr für das Entstehen unzulässig hoher Temperaturen gegeben ist. Das von der Einlaufseite her schwallweise vordringende Restwasser, wie auch das aus dem Steigrohr tropfenweise zurückfließende Kondensat, können jedoch die Stelle im Wasserdurchlaufrohr erreichen, an denen der Meßwertgeber für den Regler sitzt und dort einen Kälteschock auslösen, so daß die Regeleinrichtung anspricht und die Heizleistung wieder einschaltet. Es wurde nun beobachtet, daß das

schwallweise vordringende Restwasser oder das tropfenweise rückfließende Kondensat u. U. in derartigen zeitlichen Abständen an den Ort des Meßwertgebers gelangen können, daß dieser die Heizleistung häufiger oder langer einschaltet, als zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Warmhaltetemperatur nach Beendigung der Wasserzubereitung erforderlich ist. Der Regler wird durch das u. U. in gewissen regelmäßigen Zeitabständen bis zu ihm vordringende Rest- oder Kondenzwasser, das im Wasserdurchlaufrohr selbstverständlich rasch ganz oder teilweise verdampft, über die tatsächlichen Temperaturverhältnisse im gesamten Heizsystem praktisch getäuscht, sei daß eine viel zu hohe Heizleistung zur Verfügung steht, die mangels ausreichender Wärmeabfuhr durch durchfließendes Wasser in dem vom Ort des Meßwertgebers entfernten Bereich der Heizeinrichtung zu Temperaturen führt, die weit oberhalb der am Regler eingestellten Temperatur liegen können. Die Folge sind die gelegentlich beobachteten Überhitzungserscheinungen an den Kunststoffgehäusen von Kaffeemaschinen.

Es besteht somit die Aufgabe, bei einer Heizeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu vermeiden, daß trotz richtig eingestellter Regeltemperatur und funktionierender Regeleinrichtung, die geschilderten Übertemperaturen auftreten.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß dieses an sich im Bereich der Meß- und Regeltechnik liegende Problem in einfacher Weise dadurch gelöst werden kann, daß im Wasserführungssystem in Strömungsrichtung gesehen zumindest vor der Stelle, an der der Meßwertgeber angeordnet ist, eine Wassersenke vorgesehen wird.

Da es sich nicht ausschließen läßt, daß aus dem Bereich hinter der Meßwertgeberstelle Kondensat zurückfließt, ist es zweckmäßig, sowohl vor als auch hinter der Meßwertgeberstelle eine Wassersenke anzuordnen. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens besteht die Wassersenke aus einem syphonartigen Bereich des Wasserführungssystems.

Fertigungstechnisch besonders einfach ist es, wenn die Wassersenke in der Weise ausgebildet ist, daß ein tieferliegender, zur Meßwertgeberstelle hin ansteigender Bereich des Wasserführungssystems vorgesehen ist. Schließlich können die geschilderten Schwierigkeiten auch dadurch behoben werden, daß das Wasserdurchlaufrohr it/i Bereich der Meßwerutelle höherliegend angeordnet ist, als im übrigen beheizten Bereich.

An Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele ist der Erfindungsgedanke näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch den Rand der Warmhalteplatte und das umgebende Gehäuse der Kaffeemaschine.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung in Draufsicht und Seitenansicht.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform.

Aus dem Teilschnitt gemäß Fig. I ist ersichtlich, daß die mit dem Rohrheizkörper 1 und dem Wasserdurchlaufrohr 2 in Wärmekontakt stehende Warmhalteplatte 3 bis in die Nähe des Kunststoffgehäuses 9 der so Kaffeemaschine reicht, wobei zwischen Warmhalteplatte 3 und Kunststoffgehäuse 9 noch ein Ring aus Isoliermaterial 8 eingelegt ist. Wie bereits erwähnt, hat der Konstrukteur für die Gestaltung dieses Bereichs im Hinblick auf die Kosten und den Platzbedarf nur wenig e> Möglichkeilen, zwischen Kunststoffgehäuse 9 und Warmhalteplatte 3 eine '',inreichend große Isolierstrekke vorzusehen. Damit das Kunststoffgehäuse nicht unzulässig hohen Temperaturen ausgesetzt wird, muß daher die Temperaturregeleinrichtung der Heizeinrichtung richtig eingestellt werden und zuverlässig arbeiten.

Fig.2 zeigt eine Heizeinrichtung von unten, wobei ein innenliegender Rohrheizkörper 1 von einem außenliegenden Wasserdurchlaufrohr 2 umgeben ist, und beide Teile durch Schweißen, Löten oder dergleichen in gutem Wärmekontakt gehalten werden. Das Wasserdurchlaufrohr besitzt eine Wassereinlaufeinrichtung mit Rückschlagventil 4 und eine als Steigrohr ausgebildete Wasserablaufeinrichtung 6. Der Rohrheizkörper hat bei 7 die Anschlußstellen für die Stromzufuhr, wobei an beiden Enden des Rohrheizkörpers 1 unbeheizte Strecken L vorgesehen sind, um die Abdichtung des Rohrheizkörpers thermisch nicht zu hoch zu belasten. Bei 10 wird gewöhnlich eine Schmelzsicherung als Temperaturbegrenzer vorgesehen. Mit 5 ist die Stelle gekennzeichnet, bei der erfindungsgemäß der Meßwertgeber für die Regeleinrichtung des Rohrheizkörpers angeordnet werde.·, soll.

Aus der Seitenansicht nach Fi g. 2 ist ersichtlich, daß das Wasserdurchlaufrohr mit Bezug auf die bei normaler Gebrauchslage der Kaffeemaschine horizontale Warmhalteplatte 3 von der Einlaufseite her ansteigend angeordnet ist, so daß sich bei 12 eine Wassersenke bildet, in der Restwassermengen stehen können. Diese Wass^rsenke ist jedoch nicht nur für einen Zustand mit urgestörter glatter Oberfläche der Restwassermenge vorgesehen, sondern insbesondere für den Fall, daß Restwassermengen schwallweise von der Einlaufseite her in das Wasserdurchlaufrohr vordringen und ohne zu verdampfen darin so weit vordringen, daß s>e die Stelle 5 erreichen, wo der Meßwertgeber für die Regeleinrichtung angeordnet ist. Durch die ansteigende Verlegung des Wasserdurchlaufrohres im Einiaufbereich, wird das Schwallwasser sozusagen gezwungen bergauf zu strömen, wobei es Bewegungsenergie verliert und nicht mehr bis zur Stelle 5 vordringen kann.

'r\ gleicher Weise ist das Wasserdurchlaufrohr auf der Wasserablaufseite gegen die Horizontale geneigt angeordnet, so daß sich im Steigrohr bildende Kondensatmengen ebenfalls nicht bis zur Stelle 5 zurückströmen können.

In Fig.3 haben alle Ziffern die gleiche Bedeutung, wie in Fig. 2. Bei dieser Ausgestaltung ist jedoch das Wasserdurchlaufrohr 2 parallel zur Warmhalteplatte 3 angeordnet. In der Wasserzulaufeinrichtung ist ein syphonartiger Bereich 11 vorgesehen, der hinsichtlich des schwallweise eindringenden Restwassers die gleiche Wirkung hat, wie das ansteigend verlegte Wasserdurchlaufrnhr nach F i g. 2. Der syphonartige Bereich 11 kann — wie in der Seitenansicht der F i g. 3 dargestellt — nur an der Einlaufseit«: vorgesehen sein, wenn keine Gefahr besteht, daß aus dem Steigrohr so große Kondensatmengen zurückströmen, daß sie bis zur Stelle 5 des Meßwertgebers vordringen können. Andererseits ist es selbstverständlich möglich, einen syphonartigen Bereich auch bei der Wasserablaufeinrichtung vorzusehen.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme an der Heizeinrichtung für Kaffeemaschinen mi.: Kunststoffgehäuse wird sichergestellt, daß die Regeleinrichtung nicht in der eingangs geschilderten Art getäuscht v/ird, so daß eine unzulässig hoiic Temperaturbeanspruchung durch Wärmeübergang von der Warmhalteplatte 3 auf das Kunststoffgehäuse 9 mit Sicherheit vermieden wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Heizeinrichtung für den Einbau in Kaffeemaschinen mit Kunststoffgehäuse, im wesentlichen bestehend aus einem Rohrheizkörper und einem Wasserdurchlaufrohr, die parallel zueinander angeordnet, gut wärmeleitend miteinander verbunden und etwa in Form eines Hufeisens gebogen sind, einer damit in Wärmekontakt stehenden Warmhalteplatte, einer Wasserzulaufeinrichtung mit Rückschlagventil und einer als Steigrohr ausgebildeten Wasserablaufeinrichtung, sowie einer Regeleinrichtung für den Rohrheizkörper mit einem in Strömungsrichtung gesehen am letzten Viertel des Wasserdurchlaufrohres angeordneten Meßwertgeber, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserführungssystem in Strömungsrichtung zumindest vor der Stelle, an der der Meßwertgeber angeordnei -ht, eine Wassersenke vorgesehen ist.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor und nach der Meßwertgeberstelle eine Wassersenke angeordnet ist.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassersenke aus einem syphonartigen Bereich des Wasserführungssystems besteht.

4. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassersenke aus einem tieferliegenden, zur Meßwertstelle hin ansteigenden Bereich des Wasserführungssystems besteht.

5. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Waaserdurchlaufrohr im Bereich der Meßwertstelie höherliegend angeordnet ist, als im übrigen beheizten Bere.^h.