-
Diese
Erfindung bezieht sich auf die Sicherung elektrischer Heizvorrichtungen
in der Basis von Flüssigkeitsheizgefäßen.
-
Die
Verwendung von elektrisch beheizten Basen (Sockeln) in Haushalts-Flüssigkeitsheizgefäßen, wie
z. B. Wasserkochern und Kannen, ist allgegenwärtig geworden. Typischerweise
ist eine rostfreie Stahlplatte mit einer Form eines darauf ausgebildeten
oder an seiner Unterseite montierten elektrischen Heizelements so
montiert, dass sie eine Öffnung
in der Basis eines Gefäßkörpers aus
Metall, Glas oder häufiger
Kunststoffen verschließt.
Das Element ist gewöhnlich
ein ummanteltes Heizelement, das an der Unterseite der Platte angesetzt
ist, oder eine so genannte Dickschichtheizvorrichtung, die auf die
untere Oberfläche
aufgedruckt ist.
-
Die
zahlreichen Gründe
für den
Reiz solcher Anordnungen sind wohlbekannt und wurden gut dokumentiert.
Das Problem, das bei der Gestaltung solcher Gefäße immer bewältigt werden
muss, besteht darin, die Heizvorrichtung so anzubringen, dass sich eine
angemessene Abdichtung zwischen der Heizvorrichtungsplatte und dem
Gefäßkörper ergibt,
die ein Austreten von Flüssigkeit
aus dem Gefäß zuverlässig verhindert,
trotz der unterschiedlichen Wärmeausdehnung
zwischen der Platte und dem Gefäßkörper, und
die auch den Temperaturen standhält,
die sowohl während
des normalen Gebrauchs als auch unter Missbrauchsbedingungen auftreten
(wenn z. B. die Heizvorrichtung mit zu wenig Flüssigkeit im Gefäß aktiviert
wird). Die Sicherungsanordnung sollte vorzugsweise kostengünstig herzustellen
und einfach und schnell zu montieren sein, und sollte die ästhetische
Gestaltung des Gefäßes nicht
beeinträchtigen.
-
Es
gab verschiedene Vorschläge
für Sicherungsanordnungen.
Ein System ist in
WO 99/017645 offenbart,
in der eine ebene Heizvorrichtung mittels eines internen oder externen
Federrings in einem Gefäß gehalten
wird, der entsprechend in Umfangsrichtung komprimiert oder gestreckt
wird und anschließend
losgelassen wird, um in geeignete Schlitze in der Gefäßwand einzurasten.
Die Notwendigkeit des Vorsehens eines Federrings, der durch seine
Eigenart ein diskontinuierlicher Ring ist, beeinträchtigt jedoch
seine Festigkeit. Ein solches System kann ferner knifflig zu montieren
sein.
-
Andererseits
war das dem Anmelder gehörende
Sure-Seal-System, wie in
WO 96/18331 beschrieben
ist, aufgrund seiner Zuverlässigkeit
und Kosteneffektivität
sehr erfolgreich. Der Anmelder erkennt jedoch, dass unter bestimmten
Umständen
ein alternatives Abdichtungssystem wünschenswert wäre, wobei
es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine solche Alternative
zu schaffen.
-
Hinsichtlich
eines ersten Aspekts schafft die vorliegende Erfindung ein Flüssigkeitsheizgefäß, das einen
Gefäßkörper mit
einer Öffnung
in seiner Basis und einer zum Verschließen der Öffnung angeordneten elektrisch
beheizten Basis umfasst, wobei die beheizte Basis mittels eines
Klammerelements am Gefäßkörper befestigt
ist, das mehrere radial verlaufende Finger umfasst, wobei das Klammerelement
eine Anfangskonfiguration aufweist, in der es in seinem Gesamtprofil
gewölbt
ist, und in eine Eingriffskonfiguration verformbar ist, in der das
anfänglich
gewölbte Profil
reduziert oder umgekehrt wird, um somit die radiale Ausdehnung der
Finger zu erhöhen.
-
Somit
ist für
Fachleute klar, dass gemäß der Erfindung
die Heizvorrichtung mittels eines Klammerelements befestigt ist,
bei dem die radialen Finger veranlasst werden, radial weiter hervorzustehen, wenn
die Klammer ausgehend von ihrem gewölbten Profil verformt wird – d. h.,
wenn sie tendenziell abgeflacht wird. Dies schafft eine sehr vorteilhafte
Anordnung, da nur eine relativ kleine Kraft auf den Zentralbereich
des Klammerelements ausgeübt
werden muss, um die Finger auszustrecken – z. B. zum Eingreifen in geeignete
Schlitze oder andere Merkmale des Gefäßkörpers – um die Heizvorrichtung zu
befestigen.
-
Das
Klammerelement kann so angeordnet sein, dass es die Eingriffskonfiguration
von selbst aufrechterhält – d. h.,
es kann bistabil sein. Zum Beispiel kann ihm erlaubt werden, seine
Wölbung
bis zu einem gewissen Maß umzukehren.
In bevorzugten Ausführungsformen
wird jedoch das Klammerelement in der Eingriffskonfiguration gehalten.
Dies kann z. B. durch eine Verbindung mit einer Formation auf der
Heizvorrichtung selbst, wie z. B. einem Ansatz oder einer an der
Heizvorrichtung angebrachten Steuereinheit, bewerkstelligt werden;
das Klammerelement wird jedoch vorzugsweise mittels eines separaten
Elements in der Eingriffskonfiguration gehalten, das an der Gefäßwand angebracht
ist, vorzugsweise eine Basisabdeckung für das Gefäß.
-
Das
Klammerelement kann die Form eines Spaltrings aufweisen, bildet
jedoch vorzugsweise eine geschlossene Materialschleife. Dies trägt dazu bei,
seine Festigkeit zu maximieren. In den derzeit bevorzugten Ausführungsformen
sind die Finger in miteinander verbundenen Paaren angeordnet – d. h. mittels
gebogener Stegabschnitte. In solchen Ausführungsformen sind die nächstliegenden
Elemente benachbarter Paare vorzugsweise z. B. mittels zweiter gebogener
Stegabschnitte miteinander verbunden. Dies ergibt eine Anordnung,
die keinen durchgehenden Ring aufweist, während sie eine geschlossene
Materialschleife bildet. Dies erleichtert die von der Erfindung
benötigte
Wölbung
und Reduktion der Wölbung.
-
Das
Klammerelement ist vorzugsweise aus Kunststoffen gefertigt, obwohl
jedes geeignete elastische Material verwendet werden kann – wie z.
B. Metall.
-
Der
Anmelder hat ferner eine alternative Dichtungsform erfunden. Während diese
Dichtung vorteilhaft in Verbindung mit dem oben dargelegten Klammerelement
verwendet werden kann, ist dies nicht wesentlich, weshalb dann,
wenn ein zweiter Aspekt betrachtet wird, die Erfindung eine ringförmige Dichtung
zum Abdichten einer beheizten Basis am Gefäßkörper eines Flüssigkeitsheizgefäßes schafft, wobei
die Dichtung ein Querschnittsprofil aufweist, das auf der radial
innenliegenden Oberfläche
derselben wenigsten einen ringförmigen
Kanal enthält.
-
Die
Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Plattenheizvorrichtung
mit einer solchen daran angesetzten Dichtung und auf ein Flüssigkeitsheizgefäß, das eine
Plattenheizvorrichtung und eine solche Dichtung zwischen der Heizvorrichtung
und dem Gefäßkörper enthält.
-
Gemäß diesem
Aspekt der Erfindung wird eine Dichtung geschaffen, die eine zuverlässige Abdichtung
zwischen einer radial außen
liegenden Oberfläche
der Heizvorrichtungsplatte und der Innenoberfläche der Gefäßwand bewerkstelligen kann, während sie
weiterhin ausreichend verformbar ist, um leicht eingesetzt werden
zu können.
Ferner wird die Dichtung nicht entnommen, wenn die Platte von unten
in dem Gefäßkörper eingesetzt
wird. Dies ist vorteilhaft gegenüber
bekannten Anordnungen, in denen eine Dichtung einen flachen Abschnitt
in Kontakt mit der Heizvorrichtungsplatte und radial verlaufende
Flossen aufweist, die mit dem Gefäßkörper in Eingriff gelangen,
da es die Fläche
der Dichtung in Kontakt mit der Heizvorrichtungsplatte und somit
die Wärmebeständigkeit
verringert, die das Dichtungsmaterial aufweisen muss.
-
Die
außenliegende
Oberfläche
der Dichtung ist vorzugsweise im Wesentlichen glatt – z. B.
flach oder nur sanft gekrümmt
(mit einem Krümmungsradius
größer als
die Höhe
der Dichtung). Dies ist vorteilhaft für die Erleichterung des Einsetzens
der Elementplatte und der Dichtungsanordnung in den Gefäßkörper, da
die glatte Oberfläche
der Dichtung sich über
die Gefäßwand bewegt,
ohne Flossen oder dergleichen zu verbiegen, die das Einsetzen schwieriger machen
würden
und ferner die Gefahr eines Lecks hervorrufen, wenn sie während der
Montage gespalten oder geknickt werden.
-
Die
Dichtung ist vorzugsweise so geformt, dass sie über einen Umfangsrand der Heizplatte passt.
Der Rand kann z. B. mit einer Lippe versehen sein.
-
Praktisch
in solchen obigen Anordnungen, jedoch allgemeiner auch bevorzugt,
ist, dass die Dichtung in einem Flüssigkeitsheizkessel vorgesehen
ist, in dem Sicherungsmittel angeordnet sind, die sich auf der Dichtung
abstützen.
Dies ist vorteilhaft bei der Bereitstellung einer Wärmeisolation
zwischen der Heizvorrichtung und dem Sicherungsmittel. Das Sicherungsmittel
umfasst vorzugsweise ein Klammerelement, wie oben gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung ausgeführt
worden ist. Dies ist jedoch nicht notwendig – es kann stattdessen auch
eine Basisabdeckung für
das Gefäß verwendet
werden, um die Heizvorrichtung zu sichern.
-
Wo
im Vorangehenden auf einen Kontakt mit oder eine Anbringung am Gefäßkörper Bezug
genommen worden ist, sollte beachtet werden, dass kein direkter
Kontakt mit einer Gefäßwand erforderlich
ist. Es kann gleichermaßen
ein Zwischenelement vorgesehen sein.
-
Im
Folgenden werden bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
lediglich beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
in welchen:
-
1a eine
Draufsicht eines Klammerelements gemäß der Erfindung ist;
-
1b eine
Seitenansicht des Klammerelements der 1a ist;
-
2 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Dichtungselements gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist;
-
3 eine
Teilschnittansicht einer Heizplatte ist, die unter Verwendung der
Klammer der 1a, b und der Dichtung der 2 in
ein Gefäß eingesetzt ist;
-
4 eine
Ansicht ähnlich
der 3 einer zweiten Ausführungsform ist, die ein anderes
Sicherungsverfahren verwendet;
-
5 eine
aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer weiteren Dichtungsform
gemäß der Erfindung
ist;
-
6 eine
Schnittansicht der in einem Gefäß montierten
Dichtung der 5 ist; und
-
7 eine
Schnittansicht einer weiteren in einem Gefäß installierten Dich tung ist.
-
In 1 ist ein Klammerelement 2 gemäß der Erfindung
gezeigt. Dieses ist aus einem mäßig wärmebeständigen Kunststoff
gefertigt. Wie aus der Draufsicht der 1a deutlich wird,
weist das Klammerelement sechs radial verlaufende Finger 4 auf,
die jeweils in einer verjüngten
Nase 6 enden. Die Finger sind paarweise mittels gekrümmter Stegabschnitte 8 verbunden.
Die radial inneren Enden der Finger 4 sind mittels zweiter
innerer gebogener Stege 10 verbunden, so dass die zueinander
nächstliegenden Elemente
der obenerwähnten
Paare verbunden sind. Die inneren gekrümmten Stege 10 bilden
einen unterbrochenen Ring.
-
Wie
aus der Seitenansicht der 1b deutlich
wird, ist das Klammerelement 2 aus der Ebene nach außen gewölbt, so
dass die inneren Stege 10 gegenüber den äußeren Stegen 8 axial
versetzt sind. Das Klammerelement ist so geformt, z. B. gegossen, dass
es diese natürliche
Form aufweist. Wenn jedoch auf die inneren Stege 10 Druck
ausgeübt
wird, wie durch den Pfeil A gezeigt ist, verformt sich das Element
und wird flacher, wodurch die Finger 4 veranlasst werden,
auszuspreizen – d.
h. ihre radiale Ausdehnung zu erhöhen. Durch Bemessen des Klammerelements
so, dass die Nasen 6 gerade noch in die entsprechenden
Schlitze oder eine Nut im Gefäßkörper einrasten,
kann das Klammerelement leicht einrasten, um eine Heizvorrichtungsplatte
zu halten, wobei nach Ausüben
des axialen Drucks zum Spreizen der Finger und somit Drücken der
Nasen 6 vollständig
in die Aussparungen/Nut die Heizvorrichtung in der Position verriegelt
wird.
-
In 2 ist
eine Schnittansicht durch eine ringförmige Dichtung 11 gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung gezeigt. Das Schnittprofil ist näherungsweise
C-förmig
mit einer glatten gekrümmten Außenoberfläche 12 und
einer profilierten Innenoberfläche 14,
die zwei vertikal beabstandete ringförmige Kanäle 16 umfasst. Unterhalb
des C-förmigen
Abschnitts des Profils befindet sich ein Basisabschnitt 18,
der einen L-förmigen
Schlitz 20 enthält,
in den eine entsprechende Lippe am Rand der Heizvorrichtungsplatte
eingesetzt wird.
-
Die
Montage eines Flüssigkeitsheizgefäßes, das
das Klammerelement 2 der 1a und 1b und
die Dichtung der 2 enthält, wird im Folgenden mit Bezug
auf 3 beschrieben, die eine Teilschnittansicht des
montierten Gefäßes ist.
Es wird deutlich, dass die Heizvorrichtungsplatte 22 einen
im Allgemeinen ebenen Zentralbereich und einen vertikal verlaufenden
Flansch 24 aufweist, der am Rand durch eine nach außen hervorstehende
Lippe 26 begrenzt wird. Der erste Montageschritt besteht
darin, die Dichtung 11 in die Heizvorrichtungsplatte 22 einzusetzen.
Dies wird bewerkstelligt durch Einsetzen des Basisabschnitts 18 an
der Umfangslippe 26 der Heizvorrichtung, so dass diese
in entsprechenden L-förmigen
Kanal 20 aufgenommen wird. Der obere C-förmige Abschnitt
der Dichtung wird gedehnt auf den vertikalen Flansch 24 aufgesetzt,
so dass die Dichtungsoberfläche
mit dem Flansch an drei Stellen in Kontakt ist. Dies bewirkt eine
gewisse Abflachung der gekrümmten
Außenoberfläche 12.
-
Die
Heizvorrichtung-Dichtung-Anordnung wird anschließend von unterhalb in den Körper eines Flüssigkeitsheizgefäßes, wie
z. B. eines Wasserkochers oder einer Kanne, der am Boden offen ist,
eingesetzt, bis die Heizvorrichtung 22 an einer in Umfangsrichtung
beabstandeten Reihe von kreisförmigen
Anschlägen 28 anliegt.
Statt diskreter Anschläge kann
eine kontinuierliche Rippe die gleiche Funktion wahrnehmen. Die
glatte Außenoberfläche der
Dichtung 12 ermöglicht,
dass die Anordnung ohne Abnutzung oder Knicken der Dichtung eingesetzt
wird. Der Spalt zwischen dem vertikalen Flansch der Heizvorrichtung 24 und
der Gefäßwand 30 ist
so beschaffen, dass die Dichtung weiter leicht radial komprimiert wird,
um somit eine wasserdichte Abdichtung selbst dann sicherzustellen,
wenn sich die Gefäßwand 30 und
die Heizvorrichtung 22 mit unterschiedlichen Maßen während der
Erwärmung
ausdehnen. Die ringförmigen
Kanäle 16 erleichtern
die Kompression der Dichtung.
-
Um
die Heizvorrichtung 22 in Stellung zu halten, wird das
Klammerelement 2 der 1 verwendet.
Dies ist in 3 schematisch gezeigt. Zuerst wird
das Klammerelement 2 in der Unterseite des Gefäßes nach
der Heizvorrichtung und hinunter auf den Basisabschnitt 18 der
ringförmigen
Dichtung platziert (das Gefäß wird für die Montage
gestürzt). Als
Ergebnis wird beobachtet, dass kein direkter Kontakt zwischen der
Heizvorrichtungsplatte 22 und dem Klammerelement 2 besteht.
Die Nasen 6 an den Enden der Finger 4 sind in den
Schlitzen 32 in der Gefäßwand 30,
die um dessen Umfang beabstandet angeordnet sind, angeordnet und
sanft eingerastet. Dies fixiert die Heizvorrichtung vorübergehend.
Um die Heizvorrichtung dauerhaft zu sichern, wird eine (nicht gezeigte)
Basisabdeckung auf den Boden des Gefäßes aufgesetzt. Diese weist
geeignete Vorsprünge
auf, die sich auf den inneren gekrümmten Stegen 10 (siehe 2)
des Klammerelements abstützen,
dieses abflachen und somit die Finger veranlassen, auszuspreizen
und das Klammerelement 2 und die Heizvorrichtung 22 in
der Stellung zu verriegeln. Alternativ kann das Klammerelement an
einer weiteren Struktur, wie z. B. der Heizvorrichtungsplatte, einer
Steuereinheit oder dergleichen, befestigt werden; oder es kann selbstverriegelnd
sein.
-
Bei
Bedarf ist die Demontage ebenso einfach. Die Basisabdeckung wird
einfach entfernt, was dem Klammerelement erlaubt, in seinen natürlichen Zustand
zurückzuschnellen,
woraufhin es leicht entfernt werden kann, was das Herausziehen der
Heizvorrichtung und der Dichtungsanordnung erlaubt.
-
Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung ist in 4 gezeigt. In dieser Ausführungsform
sind die Heizvorrichtungsplatte und die Dichtung die gleichen wie
die, die mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben worden
sind. Statt der Verwendung eines Klammerelements es in 1 gezeigten Typs ist jedoch die Heizvorrichtung
direkt mittels einer Basisabdeckung 34 befestigt. Die Basisabdeckung 34 weist
einen am Umfang abstehenden Flansch 36 mit einer Reihe
von in Umfangsrichtung beabstandeten Schlitzen 38 auf.
Wenn die Abdeckung in das untere Ende der Gefäßwand 30' gedrückt wird,
drückt
die obere Kante des Basisabdeckungsflansches auf den Boden der Dichtung 11 und die
Schlitze 38 ordnen sich über dreieckigen Absätzen 40 an,
um die Abdeckung 34 in der Position zu verriegeln.
-
5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Dichtung. In dieser Figur ist die Dichtung 42 gerade nach
außen
geöffnet
gezeigt, um das Verständnis
zu erleichtern. In der Praxis weist sie jedoch eine durchgehende
Ringform auf. Gemeinsam mit der vorher beschriebenen Dichtung weist
diese Dichtung 42 eine gekrümmte Außenoberfläche 44 und einen ringförmigen Kanal 46 an
ihrer Innenoberfläche
auf. In dieser Ausführungsform
weist jedoch der Kanal 46 ein Wiedereintrittsprofil auf,
so dass er sich abgerundet und nach oben in die Dichtung erstreckt,
um somit einen hängenden
Schürzenabschnitt 48 zu
definieren, der den Großteil
der Innenoberfläche
der Dichtung bildet. Der Bodenabschnitt der Dichtung 50 ist
unten flach und definiert einen Kanal 52 zum Aufnehmen
der Umfangslippe der Heizvorrichtungsplatte.
-
6 zeigt
die im Gefäß installierte
Dichtung 42 – obwohl
zu beachten ist, dass 6 einen Schnitt des rechten
Abschnitts des Gefäßes zeigt. Wie
in den vorangehenden Ausführungsformen
ist die Dichtung 42 um eine nach außen gewandte, näherungsweise
horizontale Oberfläche 42 der
Heizvorrichtungsplatte aufgesetzt und wird gegen einen inneren Vorsprung 54 der
Gefäßwand mittels
eines Halteelements 56 gehalten, wie schematisch gezeigt ist.
Dies kann ein Klammerelement sein, wie vorher beschrieben worden
ist, eine Basisabdeckung oder irgendeine andere geeignete Anordnung.
-
Es
ist klar, dass der installierte Zustand der Außenoberfläche der Dichtung 44 gegen
die Gefäßwand komprimiert
ist, und dass der Schürzenabschnitt 48 nach
innen verformt ist, um gegen die Außenwand der Dichtung zu drücken und
somit den Wiedereintrittsteil des Kanals 46 zu verschließen. Die Dichtung
ist somit ausreichend kompressibel, um ihr zu erlauben, in das Gefäß eingesetzt
zu werden, wobei sie insbesondere während des Einsetzprozesses der
Gefäßwand ein
glattes Profil präsentiert.
Trotzdem wird eine zuverlässige
Wasserabdichtung selbst im Fall der Expansion eines Spalts zwischen
der Heizvorrichtungsplatte und der Gefäßwand, in der die Dichtung
liegt, erhalten.
-
Schließlich ist 7 eine
Ansicht ähnlich
der 6, die eine weitere Ausführungsform einer Dichtung zeigt.
Diese Dichtung 58 ist derjenigen ähnlich, die in den 2 und 3 gezeigt
ist, mit der Ausnahme, dass ihre Oberkante 60 so geformt
ist, dass sie sich eine kurze Strecke über die obere flache Oberfläche der
Heizvorrichtungsplatte 22 hinaus erstreckt. Dies bedeutet,
dass der obere Abschnitt der Dichtung zwischen der Heizvorrichtungsplatte
und dem Gefäßwandvorsprung 54,
gegen den die Heizvorrichtung gesichert ist, eingesetzt ist. Dies
maximiert die Wärmeisolation
zwischen der Heizvorrichtungsplatte und der Gefäßwand.