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Die vorliegende Erfindung betrifft
Flüssigkeitsheizbehälter und
insbesondere Mittel zum Anbringen eines Planaren Heizelements in
einer Öffnung,
die in der Basis des Behälters
vorgesehen ist.
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Herkömmlicherweise waren Flüssigkeitsheizbehälter wie
Kessel und Heißwasserkrüge mit Heizelementen
versehen, die sich in den Boden des Behälters durch eine Öffnung an
der Seitenwand des Behälters
erstreckten. Solche Heizelemente wurden typischerweise in der Öffnung durch
Schrauben in Position geklemmt, die durch eine Steuer/Regeleinheit
des Heizelements führen,
um mit an dem Heizelement vorgesehenen Bolzen in Eingriff zu stehen. Solch
eine Anordnung ist der GB 2181598 der Anmelderin beschrieben. Es
wird jedoch immer üblicher,
Planare Heizelemente zu verwenden, die in der Nähe einer Öffnung in der Basis des Behälterkörpers angebracht
sind, wobei das Heizelement dadurch effektiv einen Wandabschnitt
der Behälterbasis
bildet. Solche Anordnungen sind z. B. in der WO 96/18331 der Anmelderin
beschrieben.
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Eine Anzahl von Anordnungen zum Anbringen
solcher Heizelemente sind vorgeschlagen worden. Z. B. ist in der
WO 96/18331 eine Umfangsnut am Heizelement über einer Randwulst deformiert,
die an einem in der Behälterbasis
ausgebildeten herabhängenden
Flansch ausgebildet ist. Solch eine Anordnung ist jedoch darin nachteilig,
dass das Heizelement zu Austauschzwecken nicht einfach entfernt werden
kann, sollte sich dieses während
der Herstellung oder einer Reparatur als nötig erweisen. In anderen Anordnungen
ist die Heizelementplatte in der Basis des Behälters eingeformt (GB 2310360)
oder ein Abschnitt der Behälterbasis
ist über
einem Rand der Heizelementplatte deformiert (GB 2291325). Diese
Anordnungen haben denselben fundamentalen Nachteil, wie der, auf
den oben Bezug genommen wurde. In anderen Anordnungen sind Heizelemente an
Montageringen angebracht, die ihrerseits an der Behälterbasis
durch Schrauben angebracht sind. Jedoch sind solche Anordnungen
relativ kompliziert. Die
EP 0285839 offenbart
eine Flüssigkeitsheizvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung hat zum
Ziel, ein verbessertes Mittel zur Montage einer planaren Heizelementplatte
in einer Flüssigkeitsheizvorrichtung bereitzustellen
und sieht eine Flüssigkeitsheizvorrichtung
gemäß Anspruch
1 vor. Die Erfindung sieht ferner ein planares Heizelement gemäß Anspruch
20 vor.
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Daher ist eine Heizelementplatte
an einer Flüssigkeitsheizvorrichtung
durch einen Bajonettverschluss angebracht, der ebenso bewirkt, dass
ein Druck auf eine Heizelementdichtung aufrecht erhalten bleibt.
Dies ermöglicht
es, dass ein Heizelement schnell montiert wird und falls gewünscht von
der Vorrichtung abmontiert wird, und stellt gleichzeitig eine ausreichende
Dichtung zwischen der Vorrichtung und dem Heizelement bereit. Das
Heizelement ist durch ein Klemmelement in seiner Position festgeklemmt,
vorzugsweise durch einen Klemmring, wobei ein Teil der Bajonettmittel
an dem Klemmelement vorgesehen ist. Diese Anordnung ermöglicht es,
dass eine gleichmäßigere Klemmkraft
auf das Heizelement ausgeübt
wird.
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Die Öffnung ist vorzugsweise in
der Basis der Heizkammer vorgesehen.
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Das Heizelement selbst kann mit dem
anderen Teil des Bajonettmittels versehen sein. In einer alternativen
Anordnung kann das andere Teil des Bajonettmittels derart ausgebildet
sein, dass es von der Unterseite der Basis herabhängt. In
einer solchen Anordnung kann ein nach unten herabhängender Flansch
an der Basis um die Dichtungsaufnahmefläche herum vorgesehen sein,
wobei die Bajonettmittel an diesem Flansch vorgesehen sein können.
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In einer Ausführungsform kann der Flansch mit
einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten, radial
nach innen gewandten Ansätzen
versehen sein, unter die entsprechende an dem Klemmelement vorgesehene
Ansätze
eingreifen können.
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In einer alternativen Ausführungsform
kann eine Mehrzahl von Bajonettschlitzen in dem Flansch vorgesehen
sein, in die sich entsprechende Ansätze erstrecken, die an dem
Klemmelement vorgesehen sind.
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Wie oben festgestellt wurde, können jedoch Bajonettmittel
an dem Heizelement selbst ausgebildet sein. In einer derartigen
bevorzugten Ausführungsform
sind Bajonettzähne
an einem Flansch ausgebildet, der von einem Umfangsbereich der Heizelementplatte
herabhängt.
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Der Flansch kann integral mit dem
Heizelement ausgebildet sein, aber bevorzugt ist er als ein separates
Bauteil konstruiert, das dann an dem Heizelement angebracht ist.
Der Flansch kann z. B. mit dem Heizelement durch ein geeignetes
Medium wie Lötzinn
oder durch Schweißen
verbunden sein, vorzugsweise durch Laserschweißen. Zur Erleichterung der
Anbringung ist der Flansch bevorzugt im Querschnitt L-förmig, wobei
ein Schenkel an dem Heizelement angebracht ist.
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Bevorzugt sind greifen die an dem
herabhängenden
Flansch vorgesehenen Bajonettzähne
mit dem Klemmring ineinander. In einer solchen Weise kann das Heizelement
sehr effektiv gegen eine an dem Behälter vorgesehene Dichtungsfläche geklemmt
sein, ohne das Behältermaterial
unangemessen zu beanspruchen. Insbesondere kann ein Rand der Behälteröffnung und
die Dichtung zwischen dem Heizelement und dem Klemmelement zusammengedrückt werden.
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Vorzugsweise sind die Bajonettmittel
derart angeordnet, dass die auf die Dichtung ausgeübte Druckkraft
ansteigt, wenn die jeweiligen Teile in vollständigen Eingriff verdreht werden.
Dies kann bei der oben beschriebenen zweiten Anordnung z. B. durch geeignetes
Neigen der Einführung
zu den Bajonettschlitzen erreicht werden.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform
sind Mittel vorgesehen, um die Bajonettmittel zu verriegeln, nachdem
das Heizelement an seiner Position montiert ist. Z. B. kann in verschiedenen
oben beschriebenen Anordnungen ein an dem Klemmelement vorgesehener
Ansatz derart ausgebildet sein, dass er sich nach außerhalb
des Flanschs erstreckt, und eine Rippe an der Außenfläche des abhängenden Flanschs ausgebildet
sein. Wenn das Bajonett sich in vollständigem Eingriff befindet, kann
der Ansatz hinter der Rippe umgebogen sein und die Montage verriegeln.
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In jedem Fall ist es vorteilhaft,
wenigstens einen erweiterten Ansatz an dem Klemmring vorzusehen,
so dass die Drehung desselben während
des Zusammenbaus zu erleichtert wird.
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Bevorzugt ist die Dichtungsaufnahmefläche an dem
Behälterkörper ausgebildet
und bevorzugt ist sie mit Mitteln wie einer Nut ausgebildet, um
beim Lokalisieren des Dichtungsmittels während des Zusammenbaus zu unterstützen.
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Die Erfindung ist primär anwendbar
auf geformte Kunststoffbehälter,
aber könnte
ebenfalls auf Metallkörperbehälter angewendet
werden. Ferner könnte
die Erfindung zur Montage eines beliebigen Planaren Heizelements
in einer Fläche
(nicht notwendigerweise der Basis) einer Flüssigkeitsheizvorrichtung angewendet
werden, z. B. einer Duschheizung. Solch eine Vorrichtung kann die
oben beschriebenen bevorzugten Merkmale umfassen.
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Einige bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
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2 eine
Querschnittsansicht durch 1 ist,
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3 eine
Querschnittsansicht der zusammengebauten Anordnung von 1 und 2 ist,
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4 eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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5 ein
Detail eines Teils von 4 zeigt,
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6 ein
weiteres Detail von 4 zeigt, wobei
jedoch die Klemmplatte mit dem Bajonettschlitz des Behälterkörpers in
Eingriff steht,
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7 die
Anordnung von 6 zeigt,
wobei die Klemmplatte vollständig
in dem Bajonettschlitz positioniert ist,
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8 einen
Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt,
und
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9 eine
Explosionsansicht bestimmter Bauteile von 8 zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 besitzt ein
Flüssigkeitsheizbehälter einen
Formkunststoffkörper 2 aus
Polypropylen oder dergleichen. Eine Öffnung 4 ist in der
Basis 6 des Behälterkörpers 2 gebildet,
der zum leichteren Verständnis
umgedreht gezeigt ist. Eine radial verlaufende Dichtungsaufnahmefläche 8 ist
an der Unterseite der Körperbasis 6 vorgesehen
und ist mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Dichtungslokalisierungsnut 10 ausgebildet.
Nach unten von der Körperbasis
herabhängend (d.
h. in eine Richtung nach unten bei Gebrauch) befindet sich um die
Dichtungsaufnahmefläche 8 herum ein
Flansch 12.
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Der Flansch 12 ist mit fünf in Umfangsrichtung
in gleichem Abstand voneinander angeordneten Ansätzen 14 versehen,
die einen Teil einer Bajonettmontageanordnung bilden, wie unten
beschrieben wird.
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Ein planares Heizelement 16 umfasst
ein Pressblech 18, das mit einem Umfangsmontageflansch 20 versehen
ist, und zwischen dem Montageflansch 20 und der Dichtungsaufnahmefläche 10 des Behälterkörpers 2 befindet
sich eine runde Dichtung 22, die z. B. aus Silikonkautschuk
hergestellt ist.
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Das Heizelement kann ein sogenanntes Dickfilmheizelement
sein, wobei eine Widerstandsheizbahn auf ein isolierendes Substrat
aufgebracht ist, das auf ein Blech, z. B. aus rostfreiem Stahl,
aufgebracht ist. Alternativ kann das Heizelement ein ummanteltes
Heizelement sein, das in geeigneter Weise an der Unterseite der
Heizelementplatte 18 angebracht ist. Diese beiden Heizelementformen
sind in der Technik wohlbekannt und müssen als solche hier nicht
weiter diskutiert werden.
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Das Heizelement 16 ist an
dem Behälterkörper 2 durch
einen Klemmring 24 aus z. B. weichem oder rostfreiem Stahl
angebracht. Der Klemmring 24 besitzt eine innere Klemmfläche 26 und
einen äußeren Flansch.
Diese sind durch eine Winkelwand 30 verbunden. Der äußere Flansch 28 ist
mit einer Mehrzahl von Kerben 32 ausgebildet, die zwischen
sich jeweilige Ansätze 34 definieren,
die den anderen Teil des Bajonettverschlusses bilden. Die Kerben 32 sind breiter
als die Ansätze 14,
die an dem Behälterkörper 2 vorgesehen
sind.
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Das Heizelement 18 wird
wie folgt an dem Behälter
angebaut. Zunächst
wird die Dichtung 22 zwischen den Flansch 20 der
Heizelementplatte 18 und der Dichtungsaufnahmefläche des
Behälterkörpers 2 angeordnet.
Tatsächlich
kann die Dichtung 22 in der Lokalisierungsnut 10 angeordnet
sein, die in dieser Fläche
vorgesehen ist. Der Klemmring 24 wird dann über dem
Heizelement 16 positioniert, wobei die Kerben 32 in
dessen äußerem Flansch 28 mit
den Ansätzen 14 an
dem Behälterkörper 2 fluchten.
Der Klemmring 24 wird dann in Richtung zum Behälterkörper 2 hin
gedrängt,
so dass die Kerben über
den Ansätzen 14 in
Eingriff gelangen, und der Ring wirkt derart auf die Heizelementplatte 18 ein,
so dass er die Dichtung 22 zusammendrückt. Wenn der Klemmring 24 in
ausreichendem Maß nach
unten geschoben ist, so dass die Kerben die Ansätze freigeben, kann er derart
verdreht werden, dass die Klemmringansätze 34 unter die Behälterkörperansätze eingreifen,
wodurch das Heizelement 16 in Position gehalten wird. Sogar
nachdem der Klemmring freigegeben ist, ist die ausgeübte Restkraft
ausreichend, um die Dichtung 22 zusammengedrückt zu halten,
wodurch sichergestellt sein kann, dass bei Gebrauch keine Flüssigkeit
aus dem Behälter
austreten kann.
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Nun übergehend zu 4 bis 7 wird
eine zweite Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Das Dichtungselement und das Heizelement
dieser Ausführungsform
sind dieselben, wie diejenigen bei der vorher beschriebenen Ausführungsform
und werden daher nicht weiter beschrieben. Aus Gründen der Klarheit
sind sie aus 4 weggelassen.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Behälterkörper 50 mit
einer Dichtungsaufnahmefläche 52 und einem
herabhängenden
Flansch 54 wie bei der früheren Ausführungsform versehen. Jedoch
ist der Flansch 54 mit fünf in Umfangrichtung in gleichem Abstand
angeordneten, im Allgemeinen Lförmigen Bajonettschlitzen 56 versehen.
Wie deutlicher aus 5 ersichtlich
ist, verjüngt
sich die Einführung 58 zu
jedem Schlitz, während
die Endfläche 62 im
Allgemeinen parallel zu der Behälterbasis
ist. Die durch den Schlitz 56 erzeugte Zunge 63 sollte
so dick wie möglich
sein, um eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten. Falls erforderlich,
können
jedoch Verstärkungsausrundungen
vorgesehen sein, um die Zunge 63 zu verstärken. Zusätzlich ist
eine Rippe 64 entlang der radial äußeren Fläche jeder Zunge 63 nach
unten vorgesehen zu einem Zweck, der im Folgenden beschrieben werden
soll.
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Der Klemmring 66 weist im
Allgemeinen dieselbe einwärts
gekrümmte
Form auf wie die der früheren
Ausführungsform,
außer,
dass sein äußerer Flansch 68 mit
fünf radial
verlaufenden Ansätzen 70 versehen
ist. Diese sind im selben Abstand wie die Schlitze 56 vorgesehen
und schmaler als die Öffnungen
zu den Schlitzen 56, um mit diesen in Eingriff zu gelangen.
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Um das Heizelement mit dem Behälterkörper zusammenzubauen,
werden die Dichtung und das Heizelement wie vorher positioniert
und der Klemmring wird über
dem Heizelement in Eingriff gebracht. Die Ansätze 70 werden in den Öffnungen
zu den Schlitzen 56 in dem Behälterkörperflansch 54 positioniert
und der Klemmring 66 danach in Richtung zu dem Behälterkörper hin
gezwängt,
um die Dichtung zusammenzudrücken.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, ist wenigstens ein
Ansatz 70 am Klemmring 66 derart dimensioniert, dass
er sich durch den Schlitz 56 erstreckt, um es so zu ermöglichen,
dass er zum Verdrehen des Klemmrings 66 verwendet wird.
Wenn sich der Klemmring 66 dreht, werden die Ansätze 70 durch
die verjüngten Einführungen 58 in
Richtung zu dem Behälterkörper hin
gekämmt,
wodurch sie den Druck auf die Dichtung erhöhen. In vollständig im
Schlitz 56 befindlicher Position greifen die Ansätze in den
ebenen Abschnitt 62 im Schlitz 56 ein und der
Ansatz 70 kann hinter der Rippe 62 gebogen werden,
so dass er den Klemmring 66 an seinem Platz verriegelt.
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Bezug nehmend auf 8 und 9 wird
nun eine weitere Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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8 zeigt
eine detaillierte Querschnittansicht des Rands 100 eines
Flüssigkeitsheizbehälters 102,
an dem ein planares Heizelement 104 angebracht ist. Der
Rand 100 ist ein innerer Rand einer Basis eines Kunststoff-,
Glas- oder Metallbehälters, der
ein rundes (oder anders geformtes) Loch 106 definiert,
das das Heizelement 104 aufnimmt.
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Wie am deutlichsten aus 9 ersichtlich ist, umfasst
das Heizelement 104 eine Platte 108, an der ein
herabhängender
L-förmiger
Abschnittsflansch 110 angebracht ist, der an seinem distalen
Ende Bajonettformationen 112 aufweist. Der Flansch 112 bei dieser
Ausführungsform
ist mit der Platte 108 durch seinen oberen Schenkel 114 verbunden,
z. B. gelötet oder
geschweißt,
insbesondere lasergeschweißt,
obwohl er bei bestimmten Ausführungsformen
integral mit der Platte ausgebildet sein kann.
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Der Rand 100 ist stufenförmig ausgebildet, wie
gezeigt ist, so dass das Heizelement 104 bündig mit
der oberen Fläche 116 der
Basis des Flüssigkeitsheizbehälters abschließt. Ein
Dichtungselement 118, in der Form eines Rings aus Gummi
oder einem geeigneten Elastomer, ist zwischen dem Heizelement 104 und
dem stufenförmigen
Abschnitt 120 des Rands 100 angeordnet.
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Ein Klemmring 122, der zu
den Bajonettzähnen 112 des
Halteflanschs 110 komplementäre Bajonettstrukturen 124 aufweist,
ist auf dem Flansch 110 befestigt und wird hierbei durch
eine verjüngte
Einführung
in die Bajonettzähne 112 unterstützt.
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Wie ersichtlich ist, wird das Dichtungselement 118 sowohl
horizontal als auch axial (vertikal) zwischen dem Halteflansch 110 und
dem Rand 100 zusammengedrückt, so dass es eine zuverlässige Dichtung
an diesem Punkt bildet. Die axialen Zusammendruck-Abdichtungskräfte werden
hauptsächlich gegen
den Schenkel 114 des Flanschs 110 und den Haltering 122 ausgeübt, so dass
sehr wenig Belastung auf den Rand des Heizelements 104 selbst
ausgeübt
wird, wodurch die Bindung zwischen dem Flansch 110 und
der Heizelementplatte 108 geschützt ist.
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Verschiedene Modifikationen können an
den oben beschriebenen speziellen Ausführungsformen vorgenommen werden
ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Z. B. muss der Behälter nicht einwärts gekrümmt sein,
wie es in bestimmten Ausführungsformen
gezeigt ist, sondern kann eben sein, wie in anderen Ausführungsformen
gezeigt ist. Der Ausdruck planar soll daher diese beiden Anordnungen
umfassen, sowie in der Tat jede Anordnung mit einem Planaren Abschnitt.
Die Erfindung ist in gleicher Weise anwendbar auf Dickfilm- oder
Umhüllungselement-Heizelemente.
Es versteht sich, dass das Heizelement mit wärmeempfindlichen Steuer/Regelmitteln
versehen sein kann. Z. B. kann es eine wärmeempfindliche Steuer/Regeleinheit
aufweisen, z. B. eine der U 18- oder U28-Steuerungen/Regelungen (nicht gezeigt)
der Anmelderin, die in jeglicher gegeigneten Art und Weise montiert
sind. Ferner kann die in der Behälterbasis
ausgebildete Öffnung
je nach Eignung nur einen Abschnitt der Basis oder im Wesentlichen
die gesamte Basis umfassen.