DE3914515A1

DE3914515A1 - Electric heating element - for sterilisation basin with safe guard for running dry

Info

Publication number: DE3914515A1
Application number: DE19893914515
Authority: DE
Inventors: Adolf Bueg
Original assignee: NIEDERBERGER KG HEINRICH
Current assignee: NIEDERBERGER KG HEINRICH
Priority date: 1989-05-02
Filing date: 1989-05-02
Publication date: 1990-11-08

Abstract

A heating element for sterilisation basins, esp. of cutter blades in the meat processing industry has a U-shaped heating rod (2) with a thermoelement (4) in the centre between the two legs (3). The thermocouple is close enough to the heater to be heated by radiation to its cut-out temperature, if the basin should run dry. ADVANTAGE - Minimises the expensiture for the temp. control of the liq. and for safeguarding the heating rod.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizelement zur Erwärmung von Flüssigkeitsbehältern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a heating element for heating of liquid containers according to the preamble of Claim 1.

Derartige Heizelemente werden beispielsweise in der fleischverarbeitenden Industrie eingesetzt, um Sterili sationsbecken zur Sterilisation von Schneidmessern zu erwär men. Um eine ausreichende Sterilisationswirkung zu erzielen, muß die Sterilisationsflüssigkeit auf einer vorbestimmten Betriebstemperatur gehalten werden. Herkömmliche Heizelemen te werden dabei über einen in der Sterilisationsflüssigkeit angeordneten Thermofühler gesteuert. Der Thermofühler ist über eine Steuerungseinrichtung, vorzugsweise über eine Regelungseinrichtung mit einem Heizstab verbunden, wobei die Heizleistung in Abhängigkeit von der Flüssigkeitstempe ratur regelbar ist. Um eine Überhitzung des Heizstabs bei einem, beispielsweise durch eine Betriebsstörung verursachten Trockenlaufen des Behälters zu vermeiden, ist direkt an dem Heizstab ein zweiter Thermofühler befestigt, dem eine zweite Regeleinrichtung zugeordnet ist. Über den zweiten Thermofühler wird die Oberflächentemperatur des Heizstabs gemessen und dessen Stromzufuhr unterbrochen, sobald ein vorbestimmter Temperaturgrenzwert, beispielsweise 300°C, er reicht ist. Nach dem Absinken der Heizstabtemperatur unter den Temperaturgrenzwert wird die Heizleistung durch die zweite Regeleinrichtung wieder erhöht. Die beiden Regelein richtungen sind jeweils von einem spritzwassergeschützten, außerhalb des Sterilisationsbeckens angeordneten Gehäuse um geben, wobei die Sterilisationsbeckenwandung zur Befestigung des Heizstabs und zur Durchführung der Leitungen für den Heizstab und die beiden Thermofühler durchbrochen ist. Im Bereich dieser Durchführungen und an dem Reglergehäuse kön nen Undichtigkeiten auftreten, die zu Betriebsstörungen und damit zu einer Verringerung der Produktivität führen.Such heating elements are for example in the meat processing industry used to sterile sation basin for the sterilization of cutting knives men. To achieve a sufficient sterilization effect, the sterilization liquid must be at a predetermined Operating temperature can be kept. Conventional heating elements Te are in the sterilization liquid arranged thermocouples controlled. The thermocouple is via a control device, preferably via a Control device connected to a heating element, wherein the heating output depending on the liquid temperature ratur is adjustable. To prevent the heating element from overheating one caused, for example, by a malfunction Avoiding the container running dry is straightforward a second thermocouple is attached to the heating element, the one second control device is assigned. About the second The temperature sensor becomes the surface temperature of the heating element measured and its power supply interrupted as soon as a predetermined temperature limit, for example 300 ° C, he is enough. After the heating element temperature drops below The heating limit is determined by the temperature limit second control device increased again. The two rules directions are each from a splash-proof, housing arranged outside the sterilization basin give, with the sterilization basin wall for attachment of the heating element and to carry out the lines for the Heating element and the two thermal sensors is broken. in the Area of these bushings and on the controller housing can Leakages occur that lead to malfunctions and thus lead to a reduction in productivity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit dem der vorrichtungstechnische Aufwand zur Temperatursteuerung der Behälterflüssigkeit einerseits und zur Absicherung des Heizstabs andererseits verringert werden kann.The invention has for its object a heating element to create according to the preamble of claim 1 the device engineering effort for temperature control the container liquid on the one hand and to secure the Heating rod, on the other hand, can be reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnen den Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is characterized by the solved the part of claim 1 specified features.

Durch den Spalt zwischen dem Thermofühler und dem Heizstab lassen sich die Funktionen der Betriebstemperaturregelung und der Überhitzungsschaltung von einem Thermofühler mit einer diesem zugeordneten Regeleinrichtung erfüllen. Der Thermofühler wird bei einem Trockenlauf durch die vom Heiz stab abgegebene Wärmestrahlung auf den Temperaturgrenzwert erwärmt. Es hat sich gezeigt, daß der Thermofühler bei einem gefüllten Sterilisationsbecken die Flüssigkeitstemperatur korrekt erfaßt und die direkte Strahlungswärme des Heizstabs von untergeordneter Bedeutung für den Regelvorgang ist. Through the gap between the thermal sensor and the heating element the functions of the operating temperature control and the overheating circuit with a thermal sensor a control device assigned to this. The In the case of dry running, the thermal sensor is replaced by the heating rod emitted heat radiation to the temperature limit warmed up. It has been shown that the thermal sensor in one filled sterilization basin the liquid temperature correctly recorded and the direct radiant heat of the heating element is of minor importance for the control process.

Ein besonders schnelles Ansprechen der Regelung auf das Trockenlaufen des Beckens wird erzielt, wenn der Fühler ge mäß Anspruch 2 zwischen den Schenkeln eines U-förmigen Heiz stabs angeordnet ist. Durch den Spalt zwischen dem Thermo fühler und den Heizstabschenkeln ist die beim vorstehend be schriebenen Stand der Technik vorhandene Gefahr der Kontakt korrosion zwischen dem Thermofühler und dem Heizstab nicht gegeben.A particularly quick response of the regulation to the The pool will run dry if the sensor is ge according to claim 2 between the legs of a U-shaped heater staff is arranged. Through the gap between the thermo sensor and the heating rod legs is the one above written state of the art existing danger of contact no corrosion between the thermocouple and the heating element given.

Vorteilhafterweise werden entsprechend den Ansprüchen 3 bis 5 die Regelungseinrichtung und die entsprechenden Schaltelemente von einem gemeinsamen zylinderförmigen Ge häuse aufgenommen, das den Heizstab und den Thermofühler trägt. Das Gehäuse ist flüssigkeitsdicht mit einem Gewinde abschnitt in eine Wandung des Sterilisationsbeckens einge schraubt, wobei sich der Heizstab und der Thermofühler in das Innere des Beckens erstrecken. Mit dieser Maßnahme ist die Anzahl der Bauteile des Heizelements auf ein Minimum re duziert, wobei der Sterilisationsbehälter lediglich im Be reich des Gewindeabschnitts des Gehäuses durchbrochen werden muß.Advantageously, according to claims 3 to 5 the control device and the corresponding Switching elements from a common cylindrical Ge housed the heating element and the thermocouple wearing. The housing is liquid-tight with a thread section into a wall of the sterilization basin screws, with the heating element and the thermal sensor in extend the inside of the pelvis. With this measure is the number of components of the heating element to a minimum re reduced, the sterilization container only in loading rich of the threaded portion of the housing are broken got to.

Das Gehäuse wird gemäß Anspruch 6 nach außen hin mit einem Deckel spritzwasserdicht verschlossen, wobei aufgrund der zylindrischen Gehäuseform ein O-Ring zur Abdichtung verwen det werden kann.The housing is according to claim 6 to the outside with a Lid closed splash-proof, due to the cylindrical housing shape use an O-ring for sealing can be detected.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.Further advantageous developments are the subject of other claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below by means of an embodiment game explained with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein erfin dungsgemäßes Heizelement und Fig. 1 is a schematic plan view of an inventive heating element and

Fig. 2 eine Teilansicht des Heizelements aus Fig. 1. FIG. 2 shows a partial view of the heating element from FIG. 1.

Gemäß Fig. 1 hat das Heizelement 1 an seinem vorderen Endab schnitt einen U-förmig gebogenen Heizstab 2 mit zwei Schen keln 3, die an ihrem vorderen Ende etwa kreisbogenförmig zusammengeführt sind. Der Heizstab 2 besteht aus einem Rechteckprofil, dessen Schmalseiten abgerundet sind. In der senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1 verlaufenden Mittelebene des U-förmigen Heizstabs 2 ist ein Thermofühler 4 angeordnet, der sich bis in den Zusammenführungsbereich der beiden Schenkel 3 erstreckt. Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der Thermofühler 4 vorteilhafterweise im Bereich einer Schmalseite des Heizstabs 2 angeordnet. Die Position des Thermofühlers 4 relativ zum Heizstab 2 ist derart ge wählt, daß der Thermofühler 4 ohne Flüssigkeitsbenetzung alleine durch die vom Heizstab 2 abgestrahlte Wärme auf seine Regeltemperatur erwärmbar ist. Der Thermofühler 4 und der Heizstab 2 münden in die Stirnfläche eines Gewindeab schnitts 7 eines abgestuften Gehäuses 5 mit im wesentlichen zylindrischem Querschnitt. Der Thermofühler 4 und der Heiz stab 2 sind vorzugsweise durch Hartlöten an dem Gewindeab schnitt 7 befestigt. Dessen Außendurchmesser ist so gewählt, daß der Heizstab 2 und das Thermoelement 4 durch eine Gewindeöffnung im Sterilisationsbecken durchführbar sind, in die der Gewindeabschnitt 7 einschraubbar ist. An diesen schließt sich radial nach außen vorspringend ein sechseckiger Abschnitt 8 an, der seinerseits in einer Stirnfläche eines zylindrischen Gehäuseabschnitts 6 endet.Referring to FIG. 1, the heating element 1 has at its front Endab cutting a U-shaped heating rod 2 with two legs angles 3 which are brought together about a circular arc shape at its front end. The heating element 2 consists of a rectangular profile, the narrow sides of which are rounded. In the central plane of the U-shaped heating element 2 , which runs perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1, a thermal sensor 4 is arranged, which extends into the area where the two legs 3 meet. As can be seen in FIG. 2, the thermal sensor 4 is advantageously arranged in the region of a narrow side of the heating element 2 . The position of the thermal sensor 4 relative to the heating element 2 is selected such that the thermal sensor 4 can be heated to its control temperature by the heat radiated by the heating element 2 without liquid wetting alone. The thermal sensor 4 and the heating element 2 open into the end face of a threaded section 7 of a stepped housing 5 with a substantially cylindrical cross section. The thermal sensor 4 and the heating rod 2 are preferably attached to the threaded section 7 by brazing. Its outer diameter is selected so that the heating element 2 and the thermocouple 4 can be passed through a threaded opening in the sterilization basin into which the threaded section 7 can be screwed. This is followed by a hexagonal section 8 projecting radially outward, which in turn ends in an end face of a cylindrical housing section 6 .

Innerhalb des von dem zylindrischen Gehäuseabschnitt 6, dem Gewindeabschitt 7 und dem sechseckigen Abschnitt 8 gebilde ten Gehäuses 5 sind alle für die Regelung des Heizelements notwendigen Einrichtungen wie beispielsweise Meßumformer, Regler, Leistungssteller usw. angeordnet (hier nicht gezeigt). Auf die Wirkungsweise der einzelnen Bauteile der Regelungseinrichtung wird hier nicht eingegangen, da dies nicht Gegenstand der Erfindung ist. Durch die Konzentration aller notwendigen Regelungseinrichtungen im Inneren des Ge häuses 5 muß nur eine elektrische Anschlußleitung 9 vorgese hen werden. Das vom Heizstab 2 abgewandte Ende des zylind rischen Gehäuseabschnitts 6 ist mit einem Deckel 10 spritz wasserdicht verschlossen. Dieser hat eine Radialschulter 11, die sich an der Stirnfläche des zylindrischen Gehäuseab schnitts 6 abstützt und deren Umfangsfläche bündig mit der benachbarten Umfangsfläche des Gehäuses 5 abschließt. An die Radialschulter 11 schließt sich ein in einem geringen Umfangsabstand zur inneren Umfangsfläche des zylindrischen Gehäuseabschnitts 6 stehender kreisförmiger Axialsteg 12 an. Dieser trägt an seinem ins Gehäuseinnere gerichteten Endab schnitt einen in einer Umfangsnut angeordneten O-Ring 13, der an der inneren Umfangsfläche des Gehäuseabschnitts 6 an liegt. Der Deckel 11 ist mit Schrauben 14 mit dem zylindri schen Gehäuseabschnitt 6 verschraubt, die sich im Bereich zwischen dem O-Ring 13 und der Radialschulter 11 von der Ge häuseumfangsfläche radial nach innen in den Deckel 10 er strecken. Im Deckel 10 ist eine mittige Axialbohrung zur Durchführung der Anschlußleitung 9 vorgesehen. Der Luftspalt zwischen der Axialbohrung und der Anschlußleitung 9 ist mit einer Dichtmasse, beispielsweise Silikon, abgedichtet.Within the housing 5 formed by the cylindrical housing section 6 , the threaded section 7 and the hexagonal section 8 , all the devices necessary for controlling the heating element, such as a transmitter, controller, power controller, etc., are arranged (not shown here). The mode of operation of the individual components of the control device is not discussed here since this is not the subject of the invention. By concentrating all the necessary control devices inside the Ge housing 5 , only one electrical connection line 9 has to be vorgese hen. The end facing away from the heating rod 2 of the cylindric housing section 6 is sealed with a lid 10 splash-proof. This has a radial shoulder 11 which is supported on the end face of the cylindrical housing section 6 and whose peripheral surface is flush with the adjacent peripheral surface of the housing 5 . The radial shoulder 11 is adjoined by a circular axial web 12 which is at a small circumferential distance from the inner circumferential surface of the cylindrical housing section 6 . This carries at its Endab directed into the housing section a arranged in a circumferential groove O-ring 13 which lies on the inner circumferential surface of the housing section 6 . The cover 11 is screwed with screws 14 to the cylindri's housing section 6 , which extends in the area between the O-ring 13 and the radial shoulder 11 from the Ge housing circumferential surface radially inward into the cover 10 . A central axial bore is provided in the cover 10 for the passage of the connecting line 9 . The air gap between the axial bore and the connecting line 9 is sealed with a sealing compound, for example silicone.

Das erfindungsgemäße Heizelement 1 wird mit dem Gewindeab schnitt 7 in eine Wandung 15 eines Sterilisationsbeckens eingeschraubt, so daß sich der Heizstab 2 und der Thermo fühler 4 in dessen Inneres erstrecken und von der Sterili sationsflüssigkeit benetzbar sind. Das Einschrauben des Heizelements 1 ist durch den außerhalb des Sterilisations beckens liegenden sechseckigen Abschnitt 8 wesentlich er leichtert, da an diesem Werkzeuge ansetzbar sind. Das Steri lisationsbecken ist im Bereich des Gewindeabschnitts 7 durch geeignete Maßnahmen, wie z.B. ein konisch ausgebildetes Ge winde oder ein auf die Gewindegänge aufgebrachtes Dichtungs medium, flüssigkeitsdicht verschlossen. The heating element 1 according to the invention is screwed with the thread section 7 into a wall 15 of a sterilization basin, so that the heating rod 2 and the thermal sensor 4 extend into the interior thereof and can be wetted by the sterilization fluid. The screwing in of the heating element 1 is made much easier by the hexagonal section 8 lying outside the sterilization basin, since tools can be attached to this. The sterilization basin is sealed in the area of the threaded section 7 by suitable measures, such as, for example, a conically shaped thread or a sealing medium applied to the threads, in a liquid-tight manner.

Im normalen Sterilisationsbetrieb ist der Thermofühler 4 von Flüssigkeit umgeben. Die dem Heizstab 2 zugeführte Heizlei stung wird über den Thermofühler 4 und die zugeordnete Regeleinrichtung derart geregelt, daß die Flüssigkeitstempe ratur im Bereich von beispielsweise 80°C bleibt. Eine Über hitzung des Heizstabs kann nicht auftreten, da durch die Flüssigkeit genügend Wärme vom Heizstab abgeführt wird. Fällt der Flüssigkeitsspiegel aufgrund einer Betriebsstörung ab, so kann es vorkommen, daß der Thermofühler 4 nicht mehr benetzt wird. Wird ein herkömmliches Heizelement nur mit einem der Flüssigkeitstemperaturmessung zugeordneten Thermo fühler 4 betrieben, bleibt dieser aufgrund der fehlenden Flüssigkeit auf einer Temperatur unterhalb von 80°C. Der Heizstab (2) wird in diesem Fall mit einer hohen Heizleistung betrieben, bis aufgrund der fehlenden Wärmeabfuhr durch die Flüssigkeit eine Schädigung des Heizelements 1 eintritt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Flüssigkeitsthermofühlers 4 in der Nähe des Heizstabs 2, wird der Thermofühler 4 durch die abgegebene Wärmestrahlung auf die Ansprechtemperatur von in diesem Fall 80°C erhitzt. Die Regeleinrichtung regelt die dem Heizstab 2 zugeführte Heizleistung derart, daß die Fühlertemperatur wie beim normalen Betrieb um 80° pendelt. Dieser Fühlertemperatur entspricht beim Trockenlaufen eine Heizstabtemperatur von ca. 300°C, bei der keine Überhitzung des Heizelements zu befürchten ist.In normal sterilization operation, the thermal sensor 4 is surrounded by liquid. The heating rod 2 supplied Heizlei stung is controlled by the thermal sensor 4 and the associated control device such that the liquid temperature remains in the range of, for example, 80 ° C. Overheating of the heating element cannot occur because sufficient heat is removed from the heating element by the liquid. If the liquid level drops due to a malfunction, it can happen that the thermal sensor 4 is no longer wetted. If a conventional heating element is operated only with a thermo sensor 4 assigned to the liquid temperature measurement, this remains at a temperature below 80 ° C. due to the lack of liquid. In this case, the heating element ( 2 ) is operated with a high heating power until damage to the heating element 1 occurs due to the lack of heat dissipation by the liquid. Due to the arrangement according to the invention of the liquid thermal sensor 4 in the vicinity of the heating element 2 , the thermal sensor 4 is heated to the response temperature of 80 ° C. in this case by the heat radiation emitted. The control device controls the heating power supplied to the heating element 2 in such a way that the sensor temperature fluctuates by 80 ° as in normal operation. This sensor temperature corresponds to a heating rod temperature of approx. 300 ° C when running dry, at which there is no risk of the heating element overheating.

Offenbart ist ein Heizelement 1 für Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für Sterilisationsbecken in der Lebensmittelin dustrie mit einem U-förmigen Heizstab 2 und einem diesem zu geordneten Thermofühler 4 mit einer zugeordneten Regelein richtung mit dem die Heizleistung des Heizstabs 2 regelbar ist. Der Thermofühler 4 ist im Abstand zwischen den Schen keln 3 des Heizstabs 2 angeordnet, so daß der Thermofühler bei einem Trockenlaufen des Sterilisationsbeckens durch Wärmestrahlung auf die Regeltemperatur erwärmbar ist. Vor teilhafterweise sind der Heizstab 2 und der Thermofühler 4 an einem flüssigkeitsdichten Gehäuse befestigt, das alle zur Regelung der Heizleistung notwendigen Bauteile aufnimmt.Disclosed is a heating element 1 for liquid containers, in particular for sterilization basins in the food industry with a U-shaped heating element 2 and an associated thermocouple 4 with an associated regulation device with which the heating power of the heating element 2 can be regulated. The thermal sensor 4 is arranged at a distance between the legs 3 of the heating element 2 , so that the thermal sensor can be heated to the control temperature when the sterilization basin runs dry by heat radiation. Before geous enough, the heating element 2 and the thermocouple 4 are attached to a liquid-tight housing that accommodates all the components necessary for controlling the heating power.

Claims

1. Heating element for liquid containers, in particular for sterilization basins with a heating element ( 2 ) and an associated thermal sensor ( 4 ) with which the switching on and off of the heating element ( 2 ) can be controlled depending on the liquid temperature, characterized in that the thermal sensor ( 4 ) has a low temperature Gap is arranged next to the heating element ( 2 ) so that the thermal sensor ( 4 ) can be brought to a temperature corresponding to the liquid temperature to be controlled when the sterilization basin runs dry, essentially by radiant heat from the heating element ( 2 ).

2. Heating element for liquid containers according to claim 1, characterized in that the heating rod ( 2 ) is a elongated U-rod, the thermal sensor ( 4 ) in the U-loop is arranged at a short distance between the two legs ( 3 ).

3. Heating element for liquid containers according to claim 1 or 2, characterized in that the heating element ( 2 ) and the thermal sensor ( 4 ) fixed with a liquid-tight housing ( 5 ) for receiving in particular the heating element ( 2 ) and the thermocouple ( 4 ) assigned control circuit is connected.

4. Heating element for liquid containers according to claim 3, characterized in that the housing ( 5 ) is essentially a cylinder which carries the heating rod ( 2 ) and the thermal sensor ( 4 ) at one end and at the other end by means of a cover ( 10 ) can be closed by interposing an O-ring ( 13 ).

5. Heating element for liquid containers according to claim 4, characterized in that the heating element ( 2 ) and the thermal sensor ( 4 ) carrying the housing section ( 7 , 8 ) is radially reset at the end in two stages, the radial stage adjoining the heating element ( 2 ) is a threaded section ( 7 ) and the peripheral surface of the second radial step ( 8 ) is in the form of a hexagon.

6. Heating element for liquid containers according to claim 4 or 5, characterized in that the cover ( 10 ) in the housing ( 5 ) projecting cylindrical axial web ( 12 ) with a groove formed on its outer peripheral surface for receiving the O-ring seal ( 13 ) and has a radial shoulder ( 11 ) for support at the end of the housing, the cover ( 10 ) in the area between the O-ring ( 13 ) and the radial shoulder ( 11 ) being provided with threaded holes for radial screws ( 14 ) for attachment to the housing ( 5 ) .