DE2804804C2

DE2804804C2 - Durchlauferhitzer

Info

Publication number: DE2804804C2
Application number: DE19782804804
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 6741 Erlenbach Nauerth; Hanno 6744 Kandel Roller
Original assignee: Fritz Eichenauer GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 1978-02-04
Filing date: 1978-02-04
Publication date: 1986-01-16
Also published as: DE2804804A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer, insbesondere für Getränkezubereitungsmaschinen, wie Kaffeemaschinen oder dergleichen, mit mindestens einem Heizelement und mit einem Wasserdurchlaufkanal, wo-

ir bei das Heizelement und der Wasserdurchlaufkanal in wärmeleitender Verbindung stehen und wobei der Durchlauferhitzer mit einem VoUteil ausgebildet ist und der Wasserdurchlaufkanal in einer Längsausnehmung des Vollteils angeordnet ist und das Heizelement in ne ben dem Wasserdurchlaufkanal dessen verlaufenden Aijfnahmenuten des VoUteils angeordnet ist.

Aus der DE-GM 74 41 327 ist ein gattungsgemäßer Durchlauferhitzer für eine Kaffeemaschine bekannt, der in Draufsicht einer kreisscheibenförmiges Massitvteil aufweist im Bereich dessen Unterseite zwei bis auf die Anschlußbereiche ringförmige Nuten ausgebildet sind, in deren einer ein herkömmlicher Rohrheizkörper und in deren anderer ein Wasserführungsrohr als Wasserdurchlaufkanal eingelagert ist, wobei diese Ietztgenann- ten Teile in den Ausnehmungen gegebenenfalls durch aufgelegte und festgeschraubte Halteplatten gehalten werden. Bei den verwendeten herkömmlichen Rohrheizkörpern wird zum praktischen Einsatz meist ein Temperaturregler vorgesehen, der die Stromzufuhr un terbricht oder reduziert, wenn der Wasservorrat aufge braucht ist Weiterhin wird ein Überhitzungsschutz, beispielsweise in Form von einer Temperaturschmelzsicherung, vorgesehen, um im Falle eines Trockengehens eine Zerstörung eines Gehäuses, φ-s üblicherweise aus

Kunststoff besteht, durch Überhitzung zu verhüten.

Die FR-PS 14 31618 zeigt einen Durchlauferhitzer aus einem Kunststoffkörper, in dem Ausnehmungen angeordnet sind, durch die das Wasser gefüllt ist. Ein Teil der Ausnehmungen weist Heizwendeln auf, die so direkt im Wasser liegen sollen, und ist mit Heizwendeln umgebenden temperaturresistenten Rohren zum Schutz des Kunststoffkörpers ausgekleidet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Durchlauferhitzer zu schaffen, der bei

so guten Wirkungsgrad eine einfache und kostengünstige Herstellung und Montage erlaubt und besonders für den Einsatz eines PTC-Elementes ausgebildet ist

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Durchlauferhitzer gelöst welcher dadurch ge kennzeichnet ist daß das VoUteil prismen- bzw. zylin derförmig ausgebildet ist der Wasserdurchlaufkanal die Heizelemente parallel zur Prismen- und Zylinderachse verlaufen und die Heizelemente als PTC-Elemente in am Randbereich des Grundkörpers ausgebildeten Auf nahmenuten angeordnet sind.

Erfindungsgemäß wird damit nicht nur erreicht, daß sowohl der Wasserdurchlaufkanal als auch die Heizelemente gleichsam in den massiven Grundkörper eingebracht sind und folglich in optimalen Wärmekontakt stehen, vielmehr wird sich der massive Grundkörper aufgrund seines geometrisch einfachen Aufbaus mit sich über die ganze Länge erstreckenden Längsausnehmung und Aufnahmenuten ohne weiteres so gestalten, daß er

in kostengünstiger Weise durch Gießen, Strangpressen oder dergleichen so weitgehend vorgefertigt werden kann, daß nur noch wenig aufwendige fertige Stellungsmaßnahmen notwendig sind. Zugleich gestaltet sich die Montage in einem Gerät aufgrund des kompakten Aufbaus des Grundkörpers außerordentlich einfach, wozu der Einsatz von Heizelementen aus Material mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes im Gegensatz zur aufwendig herzustellenden herkömmlichen Rohrheizkörpern beiträgt Derartigen PTC-Heizelementen schafft der erfindungsgemäße konstruktive Aufbau erst eine geeignete optimale und darüber hinaus einfache Möglichkeit zum Einsatz im Durchlauferhitzer, in denen sie die bekannten Eigenschaften bestens zum Einsatz bringen können. Dabei wird der Wasserdurchlaufkanal vorteühafterweise durch Senkausnehmungen gebildet, an die lediglich Anschluß- und Verbindungsstücke anzuschließen sind.

PTC-Heizelemente sind an sich bekannt (vgL DE-OS 25 04 237) und bestehen gewöhnlich aus einem K.eramikmaterial, insbesondere auf Bariumtitanat-Basis, und haben die Eigenschaft, daß sie sich in ihrer elektrischen Leistungsaufnahme gleichsam selbst stabilisieren. Im kalten Zustand ist ihr Widerstand gering, und es fließt dementsprechend bei vorgegebener elektrischer Spannung ein verhältnismäßig hoher Strom. Dadurch wird in kurzer Zeit die Betriebstemperatur mit dem vorgesehenen Betriebswiderstand erreicht Nimmt aus irgendwelchen Gründen die Temperatur des PTC-Heizelements über die vorgesehene Temperatur hinaus zu, so steigt der Widerstand weiter an, so daß die umgesetzte elektrische Leitung reduziert wird. Infolgedessen kann bei Einsatz von PTC-Heizelementen sowohl auf Temperaturregler als auch auf Überhitzungsschutz verzichtet werden. Der Einsatz solcher PTC-Heizelemente ist jedoch nicht ohne weiteres möglich. Einerseits sind die üblichen Einbau- und Mor.tagernsßnshrr.en auf PTC-Heizelemente nicht anwendbar, weil diese gewöhnlich in Form von verhältnismäßig kleinen, üblicherweise planparallelen Plättchen vorliegen. Andererseits muß beim Einsatz von PI C-Heizelementen ganz besonders auf einen einwandfreien, thermischen Kontakt geachtet werden. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird die erstgenannte Problematik unter Gewährleistung letzterer Bedingung optimal gelöst

Vorzugsweise werden die Heizelemente aus PTC-Material in Form von planparalleleii Plättchen eingesetzt, wobei die Aufnahmenuten einen an den Plättchenquerschnitt angepaßten Querschnitt aufweisen, der mit Rücksicht auf möglichst guten Wärmeübergang nur geringes Übermaß aufweist Da die PTC-Heizelemente üblicherweise an ihren den Nutenwandungen zugewandten breitseiten zur Herstellung des elektrischen Anschlusses metallisiert sind, empfiehlt es sich, Zwischenlagen aus elektrisch isolierendem und gut wärmeleitendem Material, beispielsweise Aluminiumoxid,-Keramiic, zur elektrischen Isolation vorzusehen. Zur Verringerung der Wärmeverluste und zur Erzielung einer möglichst homogenen Erwärmung wird weiter vorgesehen, die Aufnahmenuten mit einer elektrisch isolierenden und gut wärmeleitenden Füllmasse, beispielsweise Silikonkautschuk, Kunststharz auf Polyamid- oder Polyamidbasis oder wärmeleitender Keramik wie Aluminiumoxid-Pulver auszufüllen bzw. zu vergießen.

Für die geometrische Gestaltung des Grundkörpers bestehen verschiedene Möglichkeiten. Bei einer verhältnismäßig kleinen Anzahl von Längsausnehmungen empfiehlt es sich, diese m einem von den Aufnahmenuten umgebenen Zentralbereich des Grundkörpers anzuordnen, so daß diese gleichsam von den Heizelementen umschlossen sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Längsausnehmungen in dem von den Aufnanmenuten durchsetzten Randbereich des Grundkörpers und mit untereinander und von den Aufnahmenuten jeweils gleichmäßigen Abständen anzuordnen, insbesondere also Längsausnehmungen und Aufnahmenuten auf einem Kreis gleich verteilt anzuordnen. Insbesondere für Durchlauferhitzer verhältnismäßig kleiner Leistung, wie sie beispielsweise in Kaffeemaschinen eingesetzt werden, empfiehlt sich eine Ausbildung des Grundkörpers mit rechteckigem Querschnitt, wobei die Aufnahmenuten paarweise miteinander fluchtend in zu den Rechteckseiten parallelen Mittelebenen verlaufen und zwei Längsausnehmungen vorgesehen sind, die beiderseits der zu den Rechteckschmalseiten parallelen Aufnahmenuten verlaufen. Die Abstände zwischen den Längsausnehmungen und den nächst benachbarten Aufnahmenuten werden dabei vorzugsweise gleichmäßig gewählt Diese Anordnung zeichnet sich durr.?_: besonders günstige Wärmeausnutzung aus, zudem kana rine der Rechieckbreitseiten zusätzlich als Heizplatte zur Warmhaltung eines darauf abgestellten Gefäßes genutzt werden. Zur Herstellung eines zusammenhängenden Wasserdurchlaufkanals können die Längsausnehmungen wahlweise parallel, in Reihe oder gemischt miteinander verbunden werden. Dazu können in einer ersten Ausführungsform an den Stirnseiten des Grundkörpers den Längsausnehmungen zugeordnete Anschlußstücke, beispielsweise in Form einfacher Rohrabschnitte, Schlauchwellen od. dgl., vorgesehen werden, die beispielsweise angegossen oder nachträglich eingeklebt bzwö. eingekittet werden. Die Verbindung zwischen den Längsausnehmungen kann in einfacher Weise mit Schlauchabschnitten vorgenommen werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß auf die Stirnseiten des Grundkörpers starre Anschlußkappen abdichtend aufgesetzt werden, die den Längsausnehmungen zujeordnete und an einen Zu- bzw. Ablauf angeschlossene Verbindungskanäle aufweisen.

L>ie Art der Zusammenschaltung der Längsausnehmungen läßt sich dabei durch entsprechende Auslegung der Verbindungskanäle festlegen, die in deii Abschlußkappen geschlossen oder — unter Abdichtung gegenüber der Stirnseite des Grundkörpers auch offen verlaufen können.

Zur Optimierung des Wärmewirkungsgrades empfiehlt es sich weiter, den Grundkörper mit einer wärmeisolierenden Ummantelung aus Isoliermaterial und/oder einer reflektierenden metallischen Abschirmung zu umgeben. Der Grundkörper selbst besteht vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Metall, beispielsweise aus A 'jminium bzw. einer Aluminiumlegierung. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zi-Ichnungen beschrieben. Es zeigt F i g. 1 <~^:nen Durchlauferhitzer im Querschnitt, F i g. 2 den Gegenstand der F i g. 1 in Seitenansicht, Fig.3 eine andere Ausführungsform eines Durchlauferhitzers im Querschnitt,

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform eines Durchlauferhitzers,

F i g. 5 den Gegenstand der F i g. 4 in Seitenansicht.

Der in F i g. 1 im Querschnitt dargestellte Durchlauferhitzer besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem zylinderförmig<jn massiven Grundkörper 1. Über die ganze Länge des Grundkörpers und parallel zur Zylinderachse erstrecken sich Längsausnehmungen 2,

die zu einem Wasserdurchlaufkanal verbunden sind. Der Grundkörper 1 weist ferner eine Mehrzahl von Aufnahmenuten 3 auf, die bezüglich der Zylinderachse radial angeordnet sind und gleichfalls über die ganze Länge des Grundkörpers 1 und parallel zur Zylinderachse verlaufen. In die Aufnahmenuten sind Heizelemente 4 in Form von planparallelen Plättchen aus PTC-Material, beispielsweise Bariumtitanat-Keramik eingesetzt und mit einer Füllmasse S, z. B. Silikonkautschuk, vergossen. Die Heizelemente 4 weisen an ihren den Nutenwandungen zugewandten Breitseiten eine Metallisierung auf, an die Zuleitungsdrähte 6 angelötet sind. Im übrigen ist der Grundkörper 1 als Aluminium-Gußteil ausgeführt.

Die Längsausnehmungen 2 sind zu einem zusammenhängenden Wasserdurchlaufkanal parallel verbunden. Dazu sind auf die Stirnseiten des Grundkörpers 1 starre

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Zu- bzw. Ablauf in Verbindung stehen und je einen die Längsausnehmungen 2 verbindenden Kanal 8 aufweisen. Zur Verbesserung der Wärmeausnutzung ist der Grundkörper 1 von einer wärmeisolierenden Ummantelung Il aus einem geeigneten Isoliermaterial sowie zusätzlich von einer darüber angeordneten reflektierenden metallischen Abschirmung 12 umgeben.

Während bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 1 und 2 die Längsausnehmungen 2 innerhalb des von den Aufnahmenuten 3 durchsetzten Randbereichs des Grundkörpers 1 angeordnet sind, zeigt die Fig. 3 eine grundsätzlich ähnliche Ausführungsform, bei der jedoch Längsausnehmungen 2 und Aufnahmenuten 3 in größerer, gleicher Anzahl auf einem Kreis gleich verteilt angeordnet sind

Die Fig.4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform, bei der der Grundkörper 1, der wiederum aus einem Aluminiijm-GuBteil besteht, die Gestalt eines rechteckigen Prismas aufweist Die Aufnahmenuten 3a, b verlaufen paarweise miteinander fluchtend in zu den Rechteckseiten parallelen Mittelebenen. Es sind zwei Längsausnehmungen 2 vorgesehen, die beiderseits der zu den Rechteckschmalseiten parallelen Aufnahmenuten 3a so angeordnet sind, daß zu den benachbarten Aufnahmenuten jeweils etwa gleiche Abstände resultieren. Die Längsausnehmungen 2 sind hier miteinander in Reihe verbunden, und zwar mittels eines Schlauchab-Schnitts 9, der auf in die Längsausnehmungen 2 eingeklebte Anschlußstücke 10 in Form gerader Rohrabschnitte aufgesteckt ist. Diese Anordnung ermöglicht in einfacher Weise eine wirkungsvolle Durchspülung des WasserdurchlauHcanals im Falle einsetzender Verkalkung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprache:

1. Durchlauferhitzer, insbesondere für Getränkezubereitungsmaschinen, wie ICaifeemaschinen oder dergleichen, mit mindestens einem Heizelement und mit einem Wasserdurchlaufkanal, wobei das Heizelement und der Wasserdurchlaufkanal in wärmeleitender Verbindung stehen und wobei der Durchlauferhitzer mit einem Vollteil ausgebildet ist und der Wasserdurchlaufkanal in einer Längsausnehmung des Vollteils angeordnet ist und das Heizelement in neben dem Wasserdurchlaufkanal angeordneten, dessen Verlauf folgenden Aufnahmenuten des Vollteils angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das VoUteil prismen- bzw. zylinderförmig ausgebildet ist, der Wasserdurchlaufkanal und die Heizelemente parallel zur Prismen- und Zylinderachse verlaufen und die Heizelemente als PTC-Elemente in sm Randbereich des Grundkörpers ausgebildeten Adfnahmenuten angeordnet sind.

2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (4) aus planparallelen Plättchen aus PTC-Kergmik bestehen und daß die Aufnahmenuten (3) einen an die Heizelemente (4) angepaßten Querschnitt aufweisen.

3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Heizelementen (4) und den Nutenwandungen Zwischenlagen aus elektrisch isolierendem und gut wärmeleitendem Material angeordnet sind.

4. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekent.zeichnii, daß die Aufnahmenuten (3) nach dem Einsetzen der Heizelemente (4) mit einer elektrisch isolierenden _jid gut wärmeleitenden Füllmasse (5) ausgefüllt sind.

5. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Längsausnehmungen (2) in einen von den Aufnahmenuten (3) umgebenen zentralen Bereich des Grundkörpers (1) angeordnet sind.

6. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Längsausnehmungen (2) in dem von den Aufnahmenuten (3) durchsetzenden Randbereich und mit voneinander und von den Aufnahmenuten (3) jeweils gleichmäßigen Abständen angeordnet sind.

7. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper

(1) rechteckigen Querschnitt aufweist, daß die Aufnahmenuten (3) paarweise miteinander fluchtend in zu den Rechteckseiten parallelen Mittelebenen verlaufen und daß zwei Längsausnehmungen (2) vorgesehen sind, die beiderseits der zu den Rechteckschmalseiten parallelen Aufnahmenuten (3a) verlaufen.

8. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten des Grundkörpers (1) den Längsausnehmungen

(2) zugeordnete Anschlußstücke (19) vorgesehen sind.

9. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stirnseiten des Grundkörpers (1) starre Anschlußkappen (7) abdichtend aufgesetzt sind, die den Längsausnehmungen (2) zugeordnet und an einen Zu- bzw. Ablauf angeschlossene Verbindungskanäle (8) aufweisen.

10. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) von einer wärmeisolierenden Ummantelung (11) aus Isoliermaterial und/oder einer reflektierenden metallischen Abschirmung (12) umgeben ist.