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Die vorliegende Erfindung betrifft
das allgemeine technische Gebiet von Elektrohaushaltsgeräten mit
einem Wasserkessel, der zur Heißwassererzeugung
vorgesehen ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
insbesondere, aber nicht ausschließlich, Geräte, die zur Vorbereitung von
Heißgetränken bestimmt
sind.
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Elektrohaushaltsgeräte, die
zu erwärmendes Wasser
enthalten, verwenden allgemein Teile aus einem metallischen Material,
insbesondere zur Übertragung
der Wärme
des Heizmittels auf das Wasser. Die allgemein in Kaffeemaschinen
verwendeten Wasserkessel weisen den Nachteil auf, daß sie relativ
schnell verkalken. Der Kesselstein bildet eine thermisch isolierende
Schicht an den Wänden
des Wasserkessels, die den Wärmeaustausch
zwischen dem Wasserkessel und dem Wasser beeinträchtigt.
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Ein erster Nachteil liegt darin,
daß das
Wasser weniger rasch erwärmt
wird, was bei einer Kaffeemaschine zu einer längeren Vorbereitungszeit für das Getränk führt.
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Ein zweiter Nachteil liegt darin,
daß das
Wasser nicht ausreichend die von dem Wasserkessel zugeführten Kalorien
abführt,
wodurch im Effekt die Temperatur des Wasserkessels steigt. Die Regelungsmittel
können
eingreifen, wodurch die von Heizmitteln zugeführten Kalorien begrenzt werden
und die Erwärmung
des Wassers weiter verlangsamt wird. In bestimmten Fällen reichen
die Regelungsmittel nicht aus, und der Eingriff der thermischen
Schutzmittel führt
dazu, daß das
Gerät außer Betrieb
gesetzt wird.
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Im Falle eines rohrförmigen Wasserkessels, wie
er allgemein bei elektrischen Kaffeemaschinen verwendet wird, kann
es sogar dazu kommen, daß die
Kesselsteinschicht das Rohr des Wasserkessels verstopft, womit er
vollkommen unbrauchbar wird.
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Aus dem Dokument
DE 31 33 593 ist die Herstellung einer
elektrischen Kaffeemaschine mit einem Wasserkessel bekannt, der
eine tiefliegende Kammer zum Erwärmen
des Wassers aufweist, die mit einem Zuführungsrohr für Kaltwasser
und einem Abführungsrohr
für heißes Wasser
verbunden ist, die in den unteren Teil der Kammer münden. Die
tiefliegende Kammer weist eine untere Heizfläche mit leichter Neigung in
Richtung der Wasserzuführungs- und
-abführungsrohre
auf und ist durch einen Deckel verschlossen. Kugeln aus Glas, Porzellan
oder jedem anderen Material mit einem Durchmesser, der etwas niedriger
als die Höhe
der Kammer ist, sind in der Kammer angeordnet. Die Kugeln werden
beim Betrieb ständig
in unregelmäßiger Bewegung
gehalten und verhindern in einem gewissen Maße die Abscheidung einer Kalkschicht
an der Heizfläche
und dem Deckel. In Anbetracht der Abmessungen sind die Bewegungen
der Kugeln nur Roll- und Gleitbewegungen. Mittel wie unterbrochene
Rippen sind vorgesehen, um zu verhindern, daß die Kugeln in das eine oder
andere Rohr steigen.
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Gleichwohl haben Versuche gezeigt,
daß sich
schließlich
Kesselstein bzw. Kalk an den Kugeln und der Heizplatte absetzt.
Diese Abscheidung ist aufgrund der Bewegung der Kugeln nicht gleichmäßig an der
gesamten Fläche
verteilt. Die Unregelmäßigkeiten
der Abscheidung geben tendenziell den Kugeln eine Vorzugsrotationsachse.
Schließlich
verbinden sich die Abscheidungen um die Rotationsachsen der Kugeln.
Die Vorrichtung wird dann wirkungslos.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
liegt darin, einen Wasserkessel für ein Elektrohaushaltsgerät vorzuschlagen,
bei welchem die Wärmeübertragung
zwischen der Heizfläche
und dem zu erwärmenden
Wasser sowenig wie möglich
von einer Kalkabscheidung beeinträchtigt wird.
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Diese Aufgabe ist mit einem Wasserkessel vom
Typ Siedekessel gelöst,
der eine Siedekammer aufweist, die Heizmitteln zugeordnet ist, mit
einer Wasserzuführungsleitung
und einer Warmwasserabführungsleitung
verbunden ist, wobei in dem Wasserkessel ein oder mehrere freie
Teile angeordnet sein können,
die durch das erwärmte
Wasser in Bewegung versetzt werden können, dadurch gekennzeichnet,
daß eines
oder mehrere freie Teile in der Heißwasserabführungsleitung angeordnet ist/sind.
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Man hat festgestellt, daß durch
diese Anordnung die Verkalkung der Abführungsleitung deutlich verringert
werden kann.
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Vorteilhaft ist das Verhältnis zwischen
dem Durchmesser der Abführungsleitung
und dem minimalen Querschnitt der Teile größer als 1,2, damit verhindert
wird, daß sich
die Teile verklemmen, und damit sie sich in der Leitung garantiert
frei bewegen können.
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Die Dichte der Teile liegt vorteilhaft
zwischen 1,5 und 8 und bevorzugt zwischen 2 und 4,5. Die durch die
Flüssigkeit
mitgenommenen Teile treffen mit einer deutlichen kinetischen Energie
auf die Wände
der Leitung und erweisen sich dennoch nicht als zu schwer, damit
sie ausreichend in Bewegung versetzt werden können.
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Die Abführungsleitung bildet vorteilhaft
in der Siedekammer ein Steigrohr, das ein unteres Ende, das in der
Nähe des
Bodens der Siedekammer angeordnet ist, und eine Öffnung in der Nähe der Decke der
Siedekammer aufweist, wobei die Wasserzuführungsleitung mit einem Wassertank
verbunden ist und ein Rückschlagventil
aufweist. Durch diese Anordnung läßt sich ein Wasserkessel erhalten,
der sich nach dem Austreiben des erwärmten Wassers automatisch an
dem Wassertank wiederversorgt.
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Die Siedekammer ist vorteilhaft durch
eine untere metallische Schale gebildet, der die Heizmittel zugeordnet
sind, wobei sie durch einen Deckel aus Kunststoff überragt
wird, der die Wasserzuführungsleitung
und die Abführungsleitung
aufweist. Eine solche Konstruktion ist besonders ökonomisch,
weil ein relativ komplizierter Teil in einem Stück geformt werden kann.
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Der Boden der Siedekammer weist vorteilhaft
unter dem unteren Ende der Abführungsleitung eine
Zone ohne Heizmittel oder Wärmeübertragungsmittel
auf.
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Diese Anordnung trägt ebenfalls
dazu bei, die Verkalkung unter der Abführungsleitung zu begrenzen.
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Das untere Ende der Abführungsleitung
ist vorteilhaft in einer Vertiefung angeordnet, die in dem Boden
der Siedekammer gebildet ist. Diese Anordnung ermöglicht,
daß die
Dampferzeugung am Ende des Entleerungszyklus der Siedekammer begrenzt wird,
da eine solche Dampferzeugung die Verkalkung fördern kann.
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Nach einer Ausführungsform sind die Heizmittel
durch ein flaches Heizelement gebildet. Durch diese Anordnung läßt sich
ein Heizkessel erhalten, der besonders leistungsfähig ist
und darüber
hinaus ein geringeres Gewicht und einen geringeren Platzbedarf hat.
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Nach einer weiteren Ausführungsform
sind Heizmittel durch eine gekapseltes Heizelement gebildet, das
einer Wärmediffusionsplatte
zugeordnet ist, die unter dem Boden der Siedekammer befestigt ist. Durch
diese Anordnung läßt sich
ein ökonomisch konstruierter
Heizkessel erhalten.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
auch ein Elektrohaushaltsgerät,
insbesondere vom Typ Heißgetränkmaschine,
das einen Wassertank aufweist, der einen Wasserkessel des obengenannten
Typs versorgt, der mit einer Warmwasserabführungsleitung verbunden ist.
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Die Erfindung ist besser aus dem
Studium der keinesfalls einschränkenden
Ausführungsformen zu
verstehen, die in den beigefügten
Figuren veranschaulicht sind; darin zeigen:
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1 eine
vertikale Teilschnittansicht eines Ausführungsbeispiels; und
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2 eine
vertikale Teilschnittansicht eines Details einer Variante des in 1 gezeigten Beispiels.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Wasserkessels nach der Erfindung.
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Der Wasserkessel weist eine Siedekammer 21 auf,
die durch eine untere metallische Schale 22 gebildet ist,
die beispielsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt und von einem
Deckel 26 verschlossen ist, der beispielsweise aus Kunststoff
hergestellt ist. Heizmittel 23 sind durch ein gekapseltes
Heizelement 25 gebildet, das unter einer Wärmediffusionsplatte 24 angebracht
ist, die unter der Schale 22 befestigt ist. Das gekapselte
Heizelement 25 ist bevorzugt durch Lötung mit der Platte 24 fest
verbunden, wobei die Platte ebenfalls durch Lötung mit dem Boden der Schale 22 verbunden
ist. Der Deckel 26 weist Klammern 27 zum Klipsen
an einem Flansch 28 der Schale 22 auf. Eine ringförmige Dichtung 29 ist
zwischen der Schale 22 und dem Deckel 26 angebracht.
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Eine Leitung 32 ist zwischen
dem Boden eines Wassertanks 31 und der Siedekammer 21 vorgesehen.
Die Leitung 32 durchquert die Decke 52 des Deckels 26 der
Siedekammer 21. Außerhalb
der Siedekammer 21 ist die Leitung 32 durch ein
vertikales Rohr 30 gebildet, das aus der Decke des Deckels 26 herausgeführt ist.
Im Inneren der Siedekammer 21 ist die Leitung 32 durch
ein Wassereinlaßrohr 33 gebildet,
das aus der Decke des Deckels 26 herausgeführt ist
und zu dem Boden der Siedekammer 21 absteigt. Der Eingang 38 der
Leitung 32 ist in dem Boden des Tanks 31 vorgesehen.
Das obere Ende des Rohrs 30 mündet in den Boden 53 des
Tanks 31. Ein Rückschlagventil 34 ist
in dem Rohr 33 vorgesehen. Das Ventil 34 weist
einen Schwimmer 35 auf, der in Anlage gegen einen Sitz 37 gelangen
kann, um die Leitung 32 zu verschließen. Der Hub des Schwimmers 35 ist
nach unten durch einen Anschlag 39 begrenzt. Die Rohre 30 und 33 können mit
dem Teil geformt sein, das den Deckel 26 bildet.
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Die Warmwasserabführungsleitung weist ein Wasserabführungsrohr 40,
das im wesentlichen vertikal in der Siedekammer 21 aufsteigt
und außerhalb der
Kammer verlängert
ist. Das Rohr 40 steht über
einen Durchgang 55 mit einer geneigten Ablaufrinne in Verbindung,
die einen Ausgang 42 aufweist, der über einem Filterhalter 43 angeordnet
ist. Das untere Ende 46 des Abführungsrohrs 40 liegt
näher am
Boden der Siedekammer 21 als das untere Ende des Einlaßrohrs 33.
Eine vertikale Nut 45 ist in der Wand 44 des Rohrs 40 vorgesehen,
die in der Siedekammer 21 angeordnet ist. Das Rohr 40 kann
mit dem den Deckel bildenden Teil 26 geformt sein.
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Ein bewegliches Teil 50 ist
in dem Abführungsrohr 40 angeordnet.
Wie in 1 gezeigt, ist das
bewegliche Teil 50 beispielsweise im wesentlichen kugelförmig, wobei
das Rohr 40 dann einen kreisförmigen Querschnitt hat. Gleichwohl
sind andere Geometrien denkbar. Das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser
des Rohrs 40 und dem minimalen Querschnitt des Teils 50 ist
größer als
1,2. Unter minimalem Querschnitt ist beispielsweise der kleine Durchmesser
eines gestreckten Ellipsoids zu verstehen. Für das in 1 dargestellte Beispiel beträgt das Verhältnis etwa
1,4. Die Dichte des Teils 50 liegt vorteilhaft zwischen
1,5 und 8 und bevorzugt zwischen 2 und 4,5. Das Teil 50 ist
beispielsweise aus Aluminiumoxid hergestellt. Das Teil 50 ist
massiv, kann aber als Variante auch hohl sein. Das Teil 50 kann
auch beschichtet sein.
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Ein am Boden der Siedekammer vorgesehener
Anschlag 51 ist vorgesehen, damit verhindert wird, daß das bewegliche
Teil 50 aus dem Rohr 40 entweicht und/oder gegen
den Heizboden prallt. Als Variante kann der Anschlag 51 in
dem Rohr 40 vorgesehen sein. Ebenfalls als Variante können mehrere bewegliche
Teile 50 in dem Rohr 40 vorgesehen sein. Das Rohr 40 weist
in seinem oberen Ende einen Gang 54 auf. Der Gang 54 ist
hoch genug, um den Durchgang 55 frei zu lassen, wenn das
Teil 50 den Gang 54 erreicht. Das Teil 50 kann
bevorzugt nicht den Durchgang 55 durchqueren.
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Wie in 1 gezeigt,
weist die Platte 24 eine Aussparung 47 unter dem
Abführungsrohr 40 auf.
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Beim Füllen des Tanks 31 läuft Wasser
durch die Leitung 32, wobei die in der Siedekammer 21 anwesende
Luft durch die Nut 45 in das Abführungsrohr 40 ausgetrieben
wird. Der von dem Wasser angehobene Schwimmer 34 gelangt
an dem Sitz 37 in Anlage, um die Leitung 32 zu
schließen,
wobei der Wasserpegel dann über
das obere Ende der Nut 45 reicht.
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Mit der Versorgung der Heizmittel 23 steigt die
Temperatur des in der Siedekammer anwesenden Wassers. Nach dem Beginn
des Siedens wird das erwärmte
Wasser durch das Abführungsrohr 40 ausgetrieben,
bis der Dampfdruck in der Siedekammer 21 unter dem Druck
liegt, der von dem in dem Tank 31 anwesenden Wasser ausgeübt wird.
Das von dem erwärmten
Wasser angetriebene bewegliche Teil 50 triff auf aleatorische
Weise auf die Wände des
Rohrs 40, womit die Bildung einer Kalkschicht verhindert
wird.
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Aufgrund der Höhe der in der Leitung 32 vorhandenen
Wassersäule
kann die Siedekammer leichter gefüllt werden, insbesondere wenn
der Tank 31 nahezu leer ist. Zu diesem Zweck kann das Rückschlagventil 34 mit
dem Schwimmer 35 von der Decke des Deckels 26 der
Siedekammer 21 entfernt sein. Die Freisetzung von Dampf
läßt sich
reduzieren, indem die Höhe
der Nut 45 auf einen Wert von weniger als einem Drittel
des Abstands begrenzt wird, der das obere Ende der Nut von dem Boden
der Siedekammer trennt.
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Der Querschnitt der Fülleitung
ist vorteilhaft kleiner als der Querschnitt des Abführungsrohrs.
Bevorzugt liegt das Verhältnis
zwischen dem Innendurchmesser der Fülleitung und dem Innendurchmesser
des Abführungsrohrs
zwischen 1,5 und 2,5. Durch diese Anordnung läßt sich die Dampfbildung im
Vergleich zu einer Konstruktion begrenzen, bei welcher der Innendurchmesser
der Fülleitung
und der Innendurchmesser des Abführungsrohrs
im wesentlichen ähnlich
sind. Bei dem in 1 dargestellten
Beispiel ist der Innendurchmesser der Fülleitung 32 zwischen
dem Boden 51 des Tanks 31 und dem Rückschlagventil 34 etwa
zweimal kleiner als der Innendurchmesser des Abführungsrohrs 40.
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2 zeigt
eine Variante des vorhergehenden Ausführungsbeispiels, bei welcher
das untere Ende des Abführungsrohrs 40 in
einer Vertiefung 48 angeordnet ist, die in dem Boden der
Schale 22 gebildet ist. Die Vertiefung ist beispielsweise
durch Tiefziehen der Schale 22 erhalten. Die Diffusionsplatte 24 weist
auch eine Aussparung 47 auf Höhe der Vertiefung 48 auf.
Wie in 2 gezeigt, umgibt
die Aussparung 47 weit die Vertiefung 48, so daß eine flache Zone 49 des
Bodens ohne Platte 24 bleibt.
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Durch diese Anordnungen kann die
Siedekammer 21 leichter gefüllt werden, wobei gleichzeitig die
Freisetzung von Dampf begrenzt ist, wodurch die Verkalkung gefördert werden
könnte.
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An diesen Wasserkesseln lassen sich
im Rahmen der Ansprüche
zahlreiche Verbesserungen vornehmen.
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Insbesondere können die Wände des Wasserkessels und insbesondere
die Innenseite der Schale 14 einer Behandlung unterzogen
werden, die die Beständigkeit
gegen Verkalkung verbessert; so können sie poliert werden oder
auch mit einem Material wie Gold beschichtet sein, an dem sich der
Kalk schwer festsetzt.
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Ebenso ist denkbar, daß Anordnungen,
die zu dem einen oder anderen der Ausführungsbeispiele gehören, kombiniert
werden, wie ein oder mehrere bewegliche Teile in der Siedekammer
und ein oder mehrere bewegliche Teile in der Warmwasserabführungsleitung.
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Die Wasserversorgungseinrichtung
für den Wasserkessel,
die Warmwasserabführungsleitung und
die durch die Öffnung 7 oder
die Nut 45 gebildete Luftabführungsleitung können modifiziert
werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wobei ein oder
mehrere bewegliche Teile in der Siedekammer und/oder der Warmwasserabführungsleitung
angeordnet sind.