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Elektrischer Durchlauferhitzer zur
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Heißwasserbereitung Die Erfindung betrifft einen elektrischen Durchlauferhitzer
zur Heißwasserbereitung, bei dem ein Rohrheizkörper die Wärme sowohl an ein Durchflußrohr
als auch an eine Warmhalteplatte eines Heißwassergerätes, beispielsweise eines Kaffee-
oder Teebereiters, abgibt.
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Es gibt Durchlauferhitzer-Systeme, bei denen ein kreis-, hufeisen-
oder haarnadelförmig gebogener Rohrheizkörper mit einem entlanggeführten Durchflußrohr
und einer Wärmeleitplatte wärmeleitend verbunden ist.
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Das Wasser fließt aus einem Behälter in das tiefergelegene Durchflußrohr,
wird erhitzt und durch den Dampfdruck durch ein Steigrchr über eine Ausflußöffnung,
die höher sein muß als der höchste Wasserstand im Behälter, in das Arbeitsgefäß
gedrückt.
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Wenn die Wasserfüllung des Behälters verkocht ist und durch das Druchflußrohr
kein Wasser mehr fließt, steigt die Temperatur des Rohrheizkörpers, des Durchflußrohres
und auch des in der Regel aus Kunststoff bestehenden Gerätegehäuses rasch und stark
an.
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Ein Temperaturregler muß diese schädliche Überhitzung verhindern.
Andererseits soll der Kochprozeß nicht unterbrochen werden, solange der Behälter
nicht entleert ist.
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Der Temperaturregler muß daher rasch und sicher den Stromkreis unterbrechen,
wenn -durch Trockengang - eine schädliche Überhitzung beginnt, er soll aber nicht
abschalten oder abwechselnd aus- und einschalten -takten-, wenn gewisse, leicht
und häufig vorkomrrende Stockungen im Strom des Wassers durch das Durchflußrohr
vorkommen.
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Bei den meisten bekannten Ausführungsformen ist das Durchflußrohr
nicht nur mit dem Rohrheizkörper, sondern auch mit anderen, die Wärmeträgheit fördernden
Teilen, durch Löten -Schweißen oder Pressen wärmeleitend verbunden.
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Außerdem ist bei denhekannten Ausführungsformen dieser Durchlauferhitzer
der Temperaturregler so angebracht, daß er nicht unmittelbar und praktisch trägheitslos
die Temperaturschwankungen des Doppelsystems: Rohrheizkörper -Durchflußrohr erfährt.
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Die nachteiligen Folgen sind das oben beschriebene Takten und sehr
hohe Temperaturen am Rohrheizkörper und am Kunststoffgehäuse.
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Die hier bes-chriebene Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht,
diese Nachteile zu beseitigen und einen kontinuierlichen, storungsfreien Durchlauf
des heißen Wassers zu gewährleisten.
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Außerdem sollte durch konstruktive Maßnahmen ein einfacher Einbau
des Durchlauferhitzers in verschiedene Gerätetypen ermöglicht werden.
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Diese Aufgaben wurden dadurch gelöst, daß.
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die Wärmeleit- und Montageplatte 4 an ihrem äußeren Umfang bloß mit
der Scheitelkante des dreieckförmig profilierten Rohrheizkörpers 1 verlötet oder
verschweißt ist, während das Durchflußrohr 2 mit dieser Platte nur indirekt -über
den Rohrheizkörper wärmeleitend verbunden ist. Durch diese Anordnung des Systems
-Durchflußrohr - Rohrheizkörper zwischen der Wärmeleitplatte 4 und der Warmhalteplatte
9 sowie durch die erfindungsgemäße Befestigung des Temperaturreglers 5 mit Hilfe
einer Aufnahme-Buchse 14b zwischen dem Rohrheizkörper 1 und dem Durchflußrohr 2
wird im Gegensatz zu bereits bekannten Ausführungsformen erreicht, daß der Temperaturregler
unmittelbar durch die thermische Wechselwirkung zwischen Rohrheizkörper und wasserdurchflossenem
bzw, leerem Durchflußrohr 2 beeinflußt wird0 Das auch von Fachleuten nicht in diesem
Umfang erwartete Ergebnis besteht darin, daß beispielsweise beim Trockengang des
Durchlauferhitzers ein Abschalten des Stromkreises durch den Temperaturregler in
weniger als 20 Sekunden erfolgt, daß aber beim Kochbetrieb, auch bei gewissen Störungen
wie Spannungsstößen -Blasenbildung durch Luft im Wasser u,a., das Durchkochen gewährleistet
und das 11Takten11 vermieden wird.
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Die den Vorschriften entsprechende Schmelzsicherung, die hauptsächlich
für den Fall des Versagens des Temperaturreglers vorgeschrieben ist, befindet sich
auf der Montageplatte 4.
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Nur in gewissen - durch spezielle konstruktive Kennwerte - bedingten
Fällen ist der Aohrheizkörper 1 auch mit der Warmhalteplatte 9 und kann das Durchflußrohr
2 allein oder zusammen mit dem Rohrheizkörper 1 mit der Warmhalteplatte 9 des Gerätes
verlötet oder yerschweißt sein.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in einem gewissen Uerkalkungsschutz,
der dadurch bewirkt wird, daß eine elastische Wendel, die aus rostfreiem Draht oder
auch aus Kunststoff besteht, im inneren des Durchflußrohres angeordnet ist, durch
die Wasserstromung in Bewegung gerät und den Kesselstein zum Ahplatzen bringt.
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Die im Patentanspruch 7 definierten Abmessungskennwerte richten sich
nach den Abmessungen des DurchfluBrohres.
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Bezüglich des Werkatoffes für den Rohrmantel des Rohrheizkörpers 1
und für das Durchflußrohr 2 können die in den Patentansprüchen 8 und 9 definierten
Werkstoffe Verwendung finden.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.
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Figur 1 zeigt die Draufsicht des Erfindungsgegenstandes, Figur 2 den
Durchlauferhitzer im Schnitt A-8, Figur 3 den gleichen erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer
im Schnitt C-D.
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Gemäß Figur 1 ist der Rohrheizkörper 1 hufeisenförmig gebogen. An
seinem äußeren Umfang ist das in seiner Form den Rohrheizkörper 1 angepa.ßte Durchflußrohr
2 durch Löten oder Schweißen gut wärmeleitend befestigt.
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Der Rohrheizkörper 1 und auch das Durchflußrohr 2 sind profiliert.
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Der Rohrheizkörper 1 besitzt ein Dreieckprofil.
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Das Durchflußrohr 2 kann einen runden rechteckigen bzw. ebenfalls
dreieckförmigen querschnitt besitzen.
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Die scheibenförmige Wärmeleit- und Montageplatte 4 ist in der Außenkontur
der Form des Rohrheizkörpers angepaßt. Sie ist mit der Scheitelkante des Rohrheizkörpers
1 durch Löten oder Schweißen über den ganzen beheizten Bereich des Rohrheizkörpers
1 verbunden und ragt nicht wesentlich über die Scheitelkante des Rohrheizkörpers
hinaus, so das sie mit dem Durchflußrohr 2 bloß über die Lötstelle zwischen Rohrheizkörper
1 und Durchflußrohr 2 einen indirekten Wärmekontakt besitzt.
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In der Nähe eines der beheizten Rohrheizkörperenden besitzt die Wärmeleit-
und Montageplatte 4 einen vorspringen den Teil 15.
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In diesem Vorsprung 15 der Wärmeleit- und Montageplatte 4 befindet
sich eine1 vorzugsweise kreisförmige Öffnung zur Befestigung des Temperaturreglers
5.
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Die Wärmeleit- und Montageplatte 4 besitzt eine Öffnung, durch die
die Spannschraube 10 der Warmhalteplatte des Durchflußerhitzers ( beispielsweise
einer Kaffee- oder Teemaschine ) hindurchgeführt wird.
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Außerdem enthält die Wärmeleit- und Montageplatte 4 ausgestanzte oder
aufgeschweißte Befestigungselemente für eine Schmelzsicherung oder andere, für den
Betrieb des Durchlauferhitzers erforderliche Steuereinheiten.
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Zur Befestigung des Schutzleiters ist die Wärmeleit- und Montageplatte
4 mit einem entsprechend geformten Vorsprungßausgestattet.
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Erfindungsgemäß befindet sich in dem Durchflußrohr 2 eine elastische
wendellßdie aufgrund ihrer Formgebung und Bemessung während des Dturchströmens der
Flüssigkeit durch das Durchflußrohr 2 in leichte Schwingungen gerät.
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Diese Schwingungen bewirken, daß kesselsteinartige Niederschläge von
der inneren Oberfläche des Durchflußrohres 2 entfernt werden.
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Auf diese relativ einfache Weise besitzt der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer
einen Uerkalkungsschutz, der insbesonders bei dem Betrieb des Durchlauferhitzers
mit harte Wasser von großem Vorteil ist.
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In den Figuren 2 und 3 werden die erfindungsgemäßen konstruktiven
Kennwerte dieses Durchlauferhitzers näher erläutert Figur 2 zeigt das erfindungsgemäße
System in dem Schnitt A-B9 also mittig aufgeschnitten von der Seite.
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Im Gegensatz zu bereits bekannten Ausführungsformen befindet sich
die Wärmeleit- und Montageplatte 4 nicht in direktem Wärmekontakt mit der Garmhalteplatte
9, sondern vermitteit zusammen mit der Spannschraube 10 das lückenlose und einwandfreie
Aufliegen der der Scheitelkante gegenüberliegenden Planfläche des Rohrheizkörpers
1 auf der Warmhalteplatte 9 des Gerätes.
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Figur 3 zeigt ein weiteres wichtiges Merkmal des Erfindungsgegenstandes:
Die Aufnahme-Hülse bzw -Buchse 14b befindet sich genau in der Mitte zwischen dem
Rohrheizkörper 1 und dem Durchfluß rohr 2 und ragt durch eine Öffnung in dem Vorsprung
15 der Wärmeleit-und Montageplatte 4.
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Der den Wärmekontakt vermittelnde und der Befestigung dienende Bolzen
14a des Temperaturreglers 5 befindet sich in einer entsprechenden Ausnehmung der
Buchse 14b und ist durch Schrauben oder Festpressen mit dieser Buchse, die an ihrem
gegenüberliegenden Ende mit dem Rohrheizkörper 1 und dem Durchflußrohr 2 verbunden
ist, fest und gut wärmeleitend verbunden
Beim Betrieb des erfindungsgemäßen
Durchlauferhitzers ist ein Ende des Durchflußrohres 2 mittels eines Rohres oder
Schlauches bzw. Formteiles mit einem niveaumäßig höher liegenden Wasserbehälter
verbunden.
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Das andere Ende des Durchflußrohres 2 ist in bekannter Weise an ein
Ausflußsystem angeschlossen.
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Wenn der Rohrheizkörper 1 über entsprechende Schalt- und Steuergeräte
mit dem elektrischen Versorgungsnetz verbunden ist, wird die im Rohrheizkörper entstandene
Wärme durch die Erfindungsgemäße Anordnung des Wasserrohres 2 der Wärmeleit- und
Montageplatte 4 praktisch verzögerungsfrei dem Durchflußrohr 2 mitgeteilt.
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Der in dem Durchflußrohr 2 entwickelte Wasserdampf bewirkt ein Aufsteigen
und gleichmäßiges Ausströmen des Wassers, das aus dem Behälter kontinuierlich in
das Durchflußrohr 2 gelangt, dort erhitzt wird und durch das Ausflußsystem, beispielsweise
in den Kaffee- oder Teefilter gedrückt wird.
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Für die einwandfreie Funktion dieses Durchlauferhitzers ist es wesentlich,
daß der Temperaturregler 5 den Stromkreis nicht unterbricht, so lange die zum Kochen
vorgesehene Wassermenge sich in dem Flüssigkeitsbehälter befindet.
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Erst wenn dieser Behälter leer ist, soll der Koch- und Verdampfungaprozess
durch den Regler unterbrochen werden.
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In den bisher bekannten Ausführungsformen ähnlicher Durchlauferhitzer
wird diese Forderung des " Durchkochens " nur selten in befriedigendem Ausmaße erfüllt.
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Der Grund für diesen Mangel liegt in der Anordnung des Temperaturreglers.
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Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungsformen ist das temperaturempfindliche
Fühlerorgan des Reglerslin dem Beispielsfall der Bolzen 14a des Temperaturreglers
Slmit Hilfe der Aufnahme-Hülse bzw. -Buchse ;4b genau in der Mitte zwischen Rohrheizkörper
1 und Durchflußrohr 2 angeordnet.
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Diese Anordnung-hat folgenden Vorteil: So lange Flüssigkeit bzw. Wasser
durch das Durchflußrohr fließt, erfolgt eine intensive Kühlung der Buchse 14b und
des Bolzens 14a und des Bimetall-Schaltelementes im Temperaturregler 5.
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Diese intensive und direkte Kühlung kompensiert zum Teil die vom Rohrheizkörper
1 ebenfalls zum Temperaturregler 5 strömende Wärme.
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Erst beim Wegbleiben des Wasserstromes im Durchflußrohr 2 erfolgt
eine nahezu sofortige und intensive, und nicht durch Kühlung kompensierte Erwärmung
des Temperaturreglersystems, bestehend aus Buchse 14b, Bolzen 14a und Bimetall im
Temperaturregler 5.
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In Folge dieser erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt die Abschaltung
des Stromkreises nach dem Wegbleiben des Wasserdurchflußes durch das Durchflußrohr
2 in wenigen Sekunden.
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Die Folge und der Vorteil besteht darin, daß sowohl der Rohrheizkörper
1, als auch die Warmhalteplatte 9 und vor allem die mit der Warmhalteplatte in direktem
Kontakt stehenden Eehäusewandung 19, die beinahe bei allen Kaffee-oder Teemaschinen
aus Kunststoff besteht, im Gegensatz zu anderen Ausführungen nicht überhitzt wird.