DE3825166C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Durchlaufer­ hitzer für eine Kaffee- oder Teemaschine, mit einer Heizung und einem mit dieser in Wärmekontakt stehenden Wasserkanal, der einerseits über einen Wassereinlauf mit einem gegenüber dem Durchlauferhitzer höher gelegenen Wassertank und andererseits über einen Wasserauslauf mit einem gegenüber dem Durchlauferhitzer höher gelegenen Ausflußrohr in Verbindung steht, wobei bei eingeschalteter Heizung das Wasser derart erhitzt wird, daß es vom Wassertank zum Ausflußrohr gefördert wird.

Es ist bereits eine Haushaltsmaschine zur Herstellung von Kaffee bzw. Tee bekannt (DE-OS 20 10 675), die im wesentlichen aus einem Wasserbehälter, einem Durchlauferhitzer, einem Filter und einem unter den Filter stellbaren Getränkebehälter besteht. Weiterhin sind Leitungen zum Überführen des Wassers aus dem Wasserbehälter in den Getränkebehälter vorhanden. Zwischen den Leitungen ist der beim Erhitzen des Wassers auch als Pumpe dienende Durchlaufer­ hitzer angeordnet, dessen Pumpleistung durch die aufsteigenden Dampfblasen beim Kochvorgang erzeugt wird. Der Wasserbehälter be­ steht aus zwei Kammern, denen jeweils eine Fördereinrichtung bzw. ein Trakt einer Fördereinrichtung zugeordnet ist, durch die das Wasser aus der einen Kammer zum Brühgut und das Wasser aus der anderen Kammer unter Umgehung des Brühgutes unmittelbar in den Getränkebehälter förderbar ist. Eine derartige Haushaltsmaschine ist sehr aufwendig und teuer.

Darüber hinaus ist eine elektrische Kaffeemaschine mit einem un­ terhalb einer Abstellplatte für eine Kaffeekanne angeordneten, plattenförmigen Durchlauferhitzer für das Brühwasser eines offe­ nen Filtersystems bekannt (DE 24 37 775 C2), in dem der Wasser­ kanal in der horizontalen Ebene verläuft. An dem U-förmigen Was­ serkanal liegt mit Wärmekontakt radial außerhalb ein zum Wasser­ kanal parallel verlaufender Rohrheizkörper an. Die obere Begren­ zungsfläche des Wasserkanals steigt kontinuierlich vom Wasserein­ lauf bis zum Wasserauslauf an, so daß in Strömungsrichtung sich der Querschnitt des Wasserkanals vergrößert. Dadurch sollen Schnorchelgeräusche vermieden und ein gleichmäßiger Wasserlauf erreicht werden.

Aus der DE 86 19 510 U1 ist ein Durchlauferhitzer für Getränkebereiter bekannt, bei dem das zur Erhitzung von Wasser dienende Wasserrohr ein vom Wasserauslauf zum Wassereinlauf verlaufendes Gefälle aufweist. Dieser Verlauf des Wasserrohrs soll dazu dienen, daß die Temperatur des Brühwassers auf einfache Weise noch weiter erhöht wird, ohne den auf hufeisenförmigen Verlauf des Wasserrohrs und des Rohrheizkörpers zu verlassen. Demgegenüber hat aber dieser Durchlauferhitzer den Nachteil, daß bei jedem Brühende noch Restwasser am tiefsten Punkt, nämlich am Wassereinlauf, zurückbleibt, so daß ein Korrodieren des Wasserkanals eintreten kann. Weiterhin können sich im Restwasser des Wasserkanals Bakterien und Schmutzreste bilden bzw. ablagern, die dann beim nächsten Gebrauch der Getränkemaschine in das Brühgetränk gelangen können. Weiterhin hat dieser Durchlauferhitzer den Nachteil, daß mit ihm kein Dampf zur Erwärmung von kalten Getränken hergestellt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauferhitzer für eine Kaffee- oder Teemaschine zu schaffen, durch den neben dem Erhitzen und Fördern von Wasser stets gleicher Qualität auch noch Dampf mit geringem Naßdampfanteil erzeugt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Durchlauferhitzer einen zur Dampferzeugung dienenden Dampfkanal aufweist, der ebenfalls in Wärmekontakt mit der Heizung steht, daß der Wasserkanal vom Wassereinlauf zum Wasserauslauf ein Gefälle aufweist und daß der Dampfkanal mit einem in umgekehrter Richtung verlaufenden Gefälle versehen ist.

Durch die Erfindung wird zum einen sichergestellt, daß nach einem abgeschlossenen Brühvorgang sämtliches Restwasser den noch heißen Wasserkanal passieren muß, so daß es dort vollständig verdampft. Dies hat auch den Vorteil, daß ein Korrodieren und eine Verunreinigung des vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehenden Wasserkanals vermieden wird. Zum anderen wird sichergestellt, daß bei einem derartigen Durchlauferhitzer zusätzlich noch Dampf in einem separaten Dampfkanal erzeugt werden kann, der nur dann ausreichend schnell heiß wird, wenn im Wasserrohr kein Restwasser vorhanden ist und wenn das Gefälle des Dampfkanals gerade umgekehrt zum Gefälle des Wasserrohrs verläuft, wobei der Naßdampfanteil (überhitzter Dampf) sehr gering gehalten wird, so daß Wärmeverluste bei dieser optimalen Verdampfung sehr klein sind. Hierdurch kann besonders schnell ein kaltes Getränk wie Milch, Kakao etc. aufgewärmt werden.

Durch die Erfindung wird außerdem die gleichmäßige Förderung des Brühwassers in den Filter begünstigt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Querschnitt des Wasserkanals vom Wassereinlauf zum Wasserauslauf vergrößert, da der sich beim Erhitzen des Wassers im Durchlauferhitzer bildende Dampf in seinem Volumen zunimmt und somit eine Behinderung für das Wasser nicht darstellt. Gleichzeitig nimmt, um am Auslaß des Dampfkanals möglichst hohen Druck zu erreichen und den Naßdampfanteil noch mehr zu reduzieren, der Dampfkanal vom Einlaß zum Auslaß ab.

Eine besonders gleichmäßige Wasser- bzw. Dampferhitzung wird erreicht, wenn die Gefälle des Wasser- und des Dampfkanals kontinuierlich verlaufen. Dabei kann es von Vorteil sein, wenn dem Durchlauferhitzer zur Förderung des Wassers im Wasserrohr eine Zwangsförderanlage vor- bzw. nachgeschaltet ist.

Damit das Wasser im Wasserkanal besonders gleichmäßig aufgeheizt werden kann, also der Wasserkanal besonders lang ausgebildet ist, und auch noch in ausreichender Menge Dampf im Dampfkanal erzeugt werden kann, ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Wasserkanal, der Dampfkanal und die Heizung konzentrisch zueinander verlaufen und daß der Wasserkanal radial außerhalb der Heizung und der Dampfkanal radial innerhalb der Heizung kreis- bzw. U-förmig erstreckt. Diese Anordnung ermöglicht eine besonders gleichmäßige Wärmebeaufschlagung des Wasser- und Dampfkanals, da für das Aufheizen des Wassers viel mehr Energie als für die Verdampfung von geringen Wassermengen im Dampfkanal benötigt wird. Um die Wärmebeaufschlagung sowohl für den Wasser- wie für den Dampfkanal zu optimieren, kann zusätzlich zur ersten Heizung mindestens eine weitere Heizung vorgesehen sein.

Um einen ausreichende Verdampfung im Dampfkanal zu erreichen, verläuft der Dampfkanal vom Einlaß zunächst von außen bis etwa zur Mitte des Durchlauferhitzers und gelangt von dort in mehreren, konzentrisch zur Mitte und radial hintereinander verlaufenden Abschnitten zum Auslaß. Durch diese Anordnung wird weiterhin ermöglicht, daß die Auslässe des Dampf- und des Wasserkanals sowie die Abschlüsse der Heizungen nur auf einer Seite des Wassererhitzers ausgebildet sind. Dies erleichtert die Montage der Anschlüsse und vereinfacht die Ausgestaltung des Gehäuses der Getränkezubereitungsmaschine. Weiterhin wird durch den sich umkehrenden Verlauf des Dampfkanals eine optimale Verdampfung erreicht, da die Dampfgeschwindigkeit hierdurch herabgesetzt und damit die Wärmebe­ aufschlagung des Dampfes je Wegeeinheit erhöht wird. Besonders einfach läßt sich ein derartiger Dampfkanal herstellen, wenn die Abschnitte in Draufsicht auf den Durchlauferhitzer nierenförmig ausgebildet sind.

Damit eine besonders einfache Herstellung des Wassererhitzers durch Gießen ermöglicht wird, sind die Kanäle nach oben hin offen und werden durch einen Deckel bzw. durch eine Abstellplatte nachträglich verschlossen. Der Deckel kann hierbei mit den einzelnen Wandungen dichtend verstemmt, verlötet, verklebt, verschraubt oder mit ähnlichen Befestigungs- oder Dichtmitteln dichtend befestigt sein.

Eine Vergrößerung der Querschnitte der einzelnen Kanäle läßt sich dadurch erreichen, daß zwei Durchlauferhitzer ohne Deckel spiegelbildlich aufeinandersetzbar und dichtbar sind und daß die Wasserein- und ausläufe und die Heizungen derart miteinander verbunden werden, daß wiederum ein einziger Durchlauferhitzer entsteht. Die Verbindung der beiden Wassererhitzerhälften erfolgt durch Löten, Kleben, Schweißen, Verschrauben oder mit ähnlichen bekannten Befestigungs-Dichtmitteln.

Um die Energie zum Erhitzen des Wasser bei Verwendung nur einer Heizung besonders gut ausnützen zu können, ist in einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß auf der einen Seite des Wassererhitzers die Wasserkanäle und auf der anderen Seite des Wassererhitzers die Dampfkanäle ausgebildet sind.

Im folgenden werden mehrere, in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Durchlaufer­ hitzers mit einem im Querschnitt rechteckigen und ring­ förmig verlaufenden Wasserkanal und einem konzentrisch angeordneten, dampfbildenden Kanal sowie einer dazwischen liegenden elektrischen Heizung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht eines weiteren Wassererhitzers,

Fig. 4 eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Durchlauferhitzers mit zwei spiegelförmig zueinan­ der angeordneten, über Schraubenbolzen oder Klammern mit­ einander verbindbaren Durchlauferhitzern und

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Durchlauferhitzers mit unterhalb der Kanäle vorgesehener Heizspirale.

In den Fig. 1 bis 3 ist der plattenförmige Durchlauferhitzer mit 2 bezeichnet, der aus einem Gußgehäuse 4 aus Stahl, Aluminium oder sonstigem gut wärmeleitfähigem Material hergestellt sein kann. Das plattenförmige Gußgehäuse 4 weist nach Fig. 2 in seinen vertikal verlaufenden, ringförmigen Seitenwänden 6 zwei in einem Ringabschnitt 30 übereinander angeordnete Heizungen 8, 10 auf, die ringförmig bzw. gemäß Fig. 3 schraubenförmig ausgebildet sein können.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die beiden oberen Anschlußverbin­ dungen 11 der Heizung 10 mit Abstand nebeneinander angeordnet. Senkrecht unter diesen sind zwei weitere Steckverbindungen für die untere Heizung 8 vorgesehen, die aber in Fig. 1 nicht er­ sichtlich sind.

Die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 dargestellten Hei­ zungen 8, 10 können in Reihe, parallel zueinander oder einzeln unabhängig geschaltet sein. Sind beispielsweise die Heizungen 8, 10 parallel zueinander geschaltet und weisen eine Betriebs­ spannung von 220 V auf, ist es möglich diese einzelnen (halbe Leistung des Durchlauferhitzers) oder auch gemeinsam (volle Leistung des Durchlauferhitzers) zu betreiben. Durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Ein-/Ausschalter läßt sich ein mit zwei Hei­ zungen von 110 V ausgerüsteter Durchlauferhitzer einmal mit 110 Volt und das andere Mal mit 220 Volt betreiben, indem so ge­ schaltet wird, daß zum einen bei einer Hintereinanderschaltung zweier Heizungen der Durchlauferhitzer 2 mit 220 Volt beauf­ schlagt werden kann und daß zum anderen bei einer Parallelschal­ tung dieser Heizungen der Durchlauferhitzer nur mit 110 Volt be­ aufschlagt werden kann. Hierdurch wird dieselbe Heizvorrichtung universell sowohl in Europa (220 Volt) wie auch in USA (110 Volt) einsetzbar und ist daher auch kostengünstiger herzustellen und vermeidet für die verschiedenen Länder verschiedene Kaffeemaschi­ nentypen. Weiterhin wird die Lagerhaltung der Durchlauferhitzer verringert.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist außerhalb der ringförmigen Heizung 8, 10 ein ringförmiger Wasserkanal 12 vorgesehen, der mit einem Wassereinlauf 14 und einem Wasserauslauf 16 ausgestattet ist. Der ringförmige Wasserkanal 12 weist vom Wassereinlauf 14 zum Wasser­ auslauf 16 ein kontinuierliches Gefälle I auf. Dadurch ist bei hori­ zontal eingebautem Durchlauferhitzer 2 (Fig. 2) gewähr­ leistet, daß nach abgeschlossenem Brühvorgang sämtliches Was­ ser aus dem Wasserkanal 12 abfließen kann. Damit ist ein Kor­ rodieren des Wasserkanals 12 weitgehendst ausgeschlossen.

Konzentrisch zum Wasserkanal 12 und den Heizungen 8, 10 ist in Fig. 1 und 2 innenliegend ein ausschließlich zur Dampferzeugung vorge­ sehener Kanal 20 angeordnet, der aus einzelnen Kanalstücken 25, 26 und 28 besteht, die sich ringförmig radial hintereinander an­ einanderreihen. Die einzelnen Kanalstücke 25, 26, 28 sind an ihren Enden 27, 29 offen, und sie sind jeweils mit dem sich daran anschließen­ den Kanalstück 26 bzw. 28 verbunden. An das Ende des Kanalstücks 28 schließt sich der nach Fig. 1 nach unten geradlinig auslaufen­ de Dampfauslaß 24 an.

Damit ausschließlich und in genügender Menge Dampf im Dampfkanal 20 erzeugt wird, muß die Wasserzufuhr in den Dampfkanal 20 durch eine Drosseleinrichtung (nicht dargestellt) gesteuert werden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, liegt das mit dem Wassereinlaß 22 ver­ bundene Kanalstück 25 tiefer als der mit dem Kanalstück 28 ver­ bundene Dampfauslaß 24. Hierdurch erhält man vom Wassereinlaß 22 zum Dampfauslaß 24 eine kontinuierliche Steigung, so daß eine sehr gute Verdampfung mit geringem oder fast keinem Naßdampfan­ teil möglich ist. Der Dampf kann beispielsweise zur Zubereitung von Cappuccino oder zum Erwärmen eines kalten Getränks benutzt werden. Der dampfbildende Kanal 20 kann jedoch auch im Außenbereich der Heizung 8, 10 vorgesehen sein.

In Fig. 3 verläuft der Wasserkanal 12 von links nach rechts spi­ ralförmig fallend, während der Dampfkanal 20 von links nach rechts schraubenförmig steigend verläuft.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Kanäle 20 und 12 nach oben hin mittels einer Abdeckplatte 34, die gleichzeitig Heizplatte ist, verschlossen.

Läßt man beispielsweise die Heizplatte 34 weg, so können zwei identisch ausgebildete Gehäuse spiegelbildlich zueinan­ der zusammengefügt werden, um ein einteiliges Gehäuse für einen neuen Wasser- oder Durchlauferhitzer 2 zu bilden. Hierdurch wird der Gesamtquerschnitt der Kanäle 12, 20 und somit auch die Heiz­ kapazität (vier Heizungen) wesentlich vergrößert. Die einzelnen Gehäuse können beispielsweise durch Nieten 36 bzw. Schrauben/Mut­ tern (nicht dargestellt) oder auch durch Klammern 38 fest mitein­ ander verbunden sein, wie dies Fig. 4 zeigt. Zur Abdichtung der gegeneinander aufliegenden Gehäuse ist eine Ringdichtung 40 zwischen den Oberflächen der Gehäuse 4 vorgesehen (Fig. 4). Ande­ re Verbindungsverfahren wie Kleben, Schweißen, Pressen, etc. sind ebenfalls möglich.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weisen die Kanäle 12 und 20 den gleichen konstanten Querschnitt auf, sie verlaufen aber - um ein Gefälle I und II zu erhalten - schraubenförmig, ebenso wie die einzige Heizung 10.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 liegen jeweils zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Kanälen 12 bzw. 20 die einzelnen Heizungen 8 und 10. Da gemäß Fig. 4 ein Boden eines der Gehäuse 4 nunmehr nach oben gerichtet ist, dient dieser somit als Heizplat­ te 34 für ein Gefäß. Bei dieser Ausführung sind zwei mit jeweils geschlossenen Kanälen versehene Durchlauferhitzer 4 aufeinander­ gesetzt. Die einzelnen Durchlauferhitzer 4 weisen jeweils nur einen Kanal 12, 20 auf, so daß beispielsweise der obere als Dampf- und der untere als Wasserkanal oder auch umgekehrt benutzt werden kann. Bei einer hohen Dampf- bzw. Wasserförderung können auch die Kanäle 12, 20 als Nur-Dampf- oder Wasserkanäle benutzt werden.

Gemäß Fig. 5 kann zwischen jeweils zwei nebeneinanderliegenden Kanälen 12 und 20 des Durchlauferhitzers 2 zur Aufnahme von Was­ ser bzw. von Dampf eine Heizung 8 vorgesehen ein. Diese liegt dann unterhalb und zwischen den Kanälen 12, 20.

Claims (9)

1. Elektrischer Durchlauferhitzer (2) für eine Kaffee- oder Teemaschine, mit einer Heizung (8) und einem mit dieser in Wärmekontakt stehenden Wasserkanal (12), der einerseits über einen Wassereinlauf (14) mit einem gegenüber dem Durchlauferhitzer (2) höher gelegenen Wassertank und andererseits über einen Wasserauslauf (16) mit einem gegenüber dem Durchlauferhitzer (2) höher gelegenen Ausflußrohr in Verbindung steht, wobei bei eingeschalteter Heizung (8) das Wasser derart erhitzt wird, daß es vom Wassertank zum Ausflußrohr gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauferhitzer (2) einen zur Dampferzeugung dienenden Dampfkanal (20) aufweist, der ebenfalls in Wärmekontakt mit der Heizung (8) steht, daß der Wasserkanal (12) vom Wassereinlauf (14) zum Wasserauslauf (16) ein Gefälle (I) aufweist und daß der Dampfkanal (20) mit einem in umgekehrter Richtung verlaufenden Gefälle (II) versehen ist.

2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Wasserkanals (12) vom Wassereinlauf (14) zum Wasserauslauf (16) zunimmt, wogegen der Querschnitt des Dampfkanals (20) vom Einlaß (22) zum Auslaß (24) abnimmt.

3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefälle (I) und (II) kontinuierlich verlaufen.

4. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkanal (12), der Dampfkanal (20) und die Heizung (8) konzentrisch zueinander verlaufen und daß sich der Wasserkanal (12) radial außerhalb der Heizung (8) und der Dampfkanal (20) radial innerhalb der Heizung (8) kreis- bzw. U-förmig erstreckt.

5. Durchlauferhitzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfkanal (20) von Einlaß (22) zunächst von außen bis etwa zur Mittel des Wassererhitzers (2) verläuft und von dort in mehreren, konzentrisch zur Mitte des Durchlauferhitzers und radial hintereinander U-förmig verlaufenden Abschnitten (25, 26, 28) zum Auslaß (24) gelangt.

6. Durchlauferhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (25, 26, 28) in Draufsicht auf den Wassererhitzer (2) nierenförmig ausgebildet sind.

7. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (12, 20) nach oben hin offen und durch einen Deckel bzw. durch eine Abstellplatte (34) verschlossen sind.

8. Durchlauferhitzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung des Querschnittes der Kanäle (12, 20) zwei Durchlauferhitzer (2) ohne Deckel (34) spiegelbildlich aufeinanderaufsetzbar und dichtbar sind und daß die Wasserein- und ausläufe (14, 16) bzw. 14, 16, 22, 24) derart miteinander verbunden werden, daß wiederum ein einziger Wassererhitzer (2) entsteht.

9. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Wassererhitzers (2) die Wasserkanäle (12) und auf der Unterseite des Durchlauferhitzers die Dampfkanäle (20) ausgebildet sind.