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DE7536932U - Durchlauferhitzer fuer kaffeemaschinen oder andere elektrisch beheizte haushaltsgeraete

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Publication number: DE7536932U
Application number: DE7536932U
Authority: DE
Original assignee: ELPAG AG CHUR CHUR (SCHWEIZ)
Current assignee: ELPAG AG CHUR CHUR (SCHWEIZ)
Priority date: 1975-11-20
Filing date: 1975-11-20
Publication date: 1976-05-06

Description

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Patentanwälte /Z

A 7622

ELPAG AG CHUR, Quaderstraße 11, CH-7001 C hur Durchlauferhitzer für Kaffeemaschinen oder andere elektrisch beheizte Haushaltsgeräte

Die Neuerung betrifft einen Durchlauferhitzer für Kaffeemaschinen oder andere elektrisch beheizte Haushaltsgeräte, bei welchen ein kleiner Teil des Wassers zwecks Erzielung eines Förderdrucks verdampft wird.

Bei elektrisch beheizten Kaffeemaschinen fließt Wasser aus einem Vorratsgefäß in einen tiefer liegenden Durchlauferhitzer und wird aus diesem nach Erhitzung durch den entstehenden Dampfdruck über ein Steigrohr in eine Ausflußöffnung hochgedrückt. Die Ausflußöffnung muß höher liegen als der höchste Pegel des Wasserstandes im Vorratsgefäß, da ansonsten das kalt eingefüllte und noch nicht erhitzte Wasser aus der

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Auslauf Öffnung, beispielsweise auf den Kaffeesatz ausfließen würde. Der Dampfdruck hat jedoch keinen statisch gleichbleibenden Druckunterschied zu überwinden, da ja je nach Füllgrad des Vorratsgefäßes bzw. mit der zunehmenden Entleerung desselben die Druckdifferenz ansteigt. Wenn eine zu große Menge Dampf entwickelt wird, entweicht, wie die Praxis zeigt, Dampf durch die Auslauf öffnung, wodurch der Wirkungsgrad des Gerätes abfällt. Der Dampfaustritt erfolgt dabei nicht kontinuierlich, sondern in Schüben und das Wasser wird stoßweise gefördert, d.h. Perioden, bei denen kein Wasser ausfließt, wechseln mit Perioden ab, bei denen das Wasser schwallartig austritt. Bei den zuletzt genannten Perioden entsteht durch den austretenden Dampf ein starkes, überaus störendes Geräusch, welches dem Schnarchen ähnlich ist. Dieser Übelstand nimmt an Intensität mit der Heizflächenbelastung des Durchlauferhitzers zu, so daß in der Praxis die Stromaufnahme derartiger Geräte auf 600-800 Watt beschränkt ist. Im Ausnahmefall beträgt die Leistungsaufnahme 1000 Watt. Die pro Zeiteinheit herzustellende Menge an Kaffee oder Tee ist dementsprechend beschränkt.

Der vorliegenden Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauferhitzer für Geräte der in Bede stehenden Art vorzuschlagen, mit welchem sich ein völlig gleichmäßiger Lauf auch bei Erhöhung der Leistungsaufnahme des Gerätes erzielen läßt. Unter "gleichmäßigem Lauf" ist dabei zu verstehen, daß Heißwasser kontinuierlich und gleichmäßig aus der Auslauföffnung austritt, wobei ein Austreten von Dampf vermieden oder auf ein Minimum reduziert wird. Unter "erhöhter Leistungsaufnahme" ist dabei zu verstehen, daß der Durchlauferhitzer gpmäß der Neuerung gegenüber einem gleichdimensionierten Durchlauferhitzer bekannter Bauart mit einer größeren Leistungsaufnahme, z.B. auch mit über 1000 Watt, betrieben werden kann, so daß dementsprechend auch eine größere Menge Heißwasser pro Zeiteinheit produziert wird.

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Diese Aufgabe wurde gemäß der vorliegenden Neuerung dadurch gelöst, daß sich der Durchflußquerschnitt zumindest im Bereich der Dampfentwicklung bei normaler Gebrauchs stellung nach oben hin stark verjüngt, so daß der obenliegende Dampf raum bzw. die obenliegenden Dampf räume im Schnitt einen dreieckähnlichen Querschnitt erhält, wobei der Scheitelwinkel kleiner als 90 ist und die Hypotenuse, die die Trennlinie zwischen Dampf und Wasserraum bildet, nur einen Bruchteil der maximalen Breite des Durchflußquerschnittes besitzt.

Der der Neuerung zug rundliegende technische Effekt war nicht vorauszusehen und ist für den Praktiker überraschend. Eine mögliche Erklärung ist folgende:

Das Zusammenspiel zweier Faktoren erscheint von Bedeutung, nämlich einerseits die Größe der Grenzfläche zwischen Dampf raum und der Oberfläche der Flüssigkeit und andererseits das Volumen des Damptraumes. Man müßte an sich annehmen, daß der Lauf des Durchlauferhitzers um so gleichmäßiger wird, je größer beide sind. Man könnte annehmen, daß aufgrund des größeren Druckspeichervolumens eines größeren Dampfraumes die im Betrieb des Durchlauferhitzers auftretenden Druckschwankungen geringer werden. Dasselbe gilt für eine große Grenzfläche, auf die der Dampfdruck wirkt. Es zeigt sich jedoch gemäß der vorliegenden Neuerung in der Praxis, daß diese Voraussetzungen nicht zutreffen. Bei einem großen Volumen des Dampfraumes kommt vorübergehend der Flüssigkeitsdurchlauf durch den Durchlauferhitzer zum Stillstand. Ist dieser Zustand erst einmal eingetreten, wirkt sich der Dampfdruck sowohl in Richtung auf das Vorratsgefäß als auch in Richtung auf die Ausflußöffnung aus. Die Flüssigkeitssäule im Steigrohr wird nun etwas hochgetrieben, wodurch der Dampfdruck wiederum etwas abfällt, woraufhin die Flüssigkeits-

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säule wiederum etwas zurückfällt. Die Flüssigkeitssäule beginnt also mit anderen Worten mit pendeiförmigen Bewegungen. Wenn der Dampfdruck hoch genug ist, am die zurückschwingende Flüssigkeitsäule über das Niveau der Ausflußöffnung hinauszudrUcken, dann kommt es zu einem schwallartigen Durchbrechen des Dampfes und zu dem weiter oben beschriebenen unangenehmen Effekt. Demgegenüber wird gemäß der Neuerung ein Stillstand der Flüssigkeitssäule in dem Durchlauferhitzer vermieden. Da die Grenzfläche zwischen Dampfraum und FlUesigkeitsoberfläche sehr klein ist, steigt der Dampfdruck auch wesentlich rascher wieder an, wenn er aus irgendwelchen Gründen vorübergehend etwas abgefallen ist. Er kommt also mit anderen Worten wieder auf seinen Sollwert, bei dem die Flüssigkeitssäule in Richtung der Ausflußöffnung gedrückt wird, bevor der Durchfluß der Flüssigkeit zum Stillstand gekommen ist. Solange jedoch ständig kaltes Wasser aus dem Vorratsgefäß in den Flüssigkeitserhitzer nachfließt, kann es zu einer Übermäßigen Dampfansammlung nicht nur im Dampf raum des FlUssigkeitserhitzers, sondern auch im Durchlauf rohr nicht kommen, da gegebenenfalls auftretende Dampfblasen vom kalten Wasser kondensiert werden. Der Effekt des relativ gleichmäßigen Durchflusses der Flüssigkeit durch den Durchlauferhitzer kann, wie bereits erwähnt, auch mit Üblichen Durchlauferhitzern erzielt werden. Es muß jedoch dann die Heizleistung herabgesetzt werden. Demgegenüber können die Durchlauferhitzer gemäß der Neuerung mit hoher Heizleistung betrieben werden. Es wird trotzdem ein gleichmäßiger Durchlauf erzielt. Ein schwallartiges Auftreten des Dampfes aus der Ablauföffnung wird vermieden.

Der Durchlauferhitzer gemäß der Neuerung kann z.B. aus einem Aluminiumdruokgußkörper bestehen, welcher Killen besitzt, die einer-

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seits einen elektrischen Heizkörper, z.B. eine isolierte elektrische Heizwendel, aufnehmen und die andererseits dem Flü&sigkeltsdurohlauf dienen. Da derartige Druckgußkörper infolge hoher Werkzeugkosten und niedriger Aubstoßzahl pro Zeiteinheit relativ teuer sind, wird eine Ausführungeform bevorzugt, die aus einem Wasserdurchlaufrohr mit kreisrundem Querschnitt und aus einem Rohrheizkörper oder einem Heizstab besteht, welcher in gut wärmeleitender Verbindung mit dem Wasser·- durchlaufrohr so angeordnet ist, daß die Achse des Wasserdurchlaufrohres in einer horizontalen Ebene liegt. Gemäß der vorliegenden Neuerung wird bei dieser Ausführungsform das Wasserrohr zumindest im Bereich der Dampfentwicklung nach oben unter Verminderung des lichten Querschnittes hochgepreßt.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der das Wasserrohr aus einem stranggepreßten Profil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, welches anschließend an einem Bohrquerschnitt einstückig abstehende Seitenstege besitzt. Die Seitenstege sind an einen Heizkörper angepreßt. Ein hufeisenförmig gebogenes Stück dieser Anordnung ist so montiert, daß die Achsen des Wasserrohres und des Bohrheizkörpers in einer horizontalen Ebene liegen. Ein Bereich des Wasserrohres ist nach oben in einem sich verjüngenden Querschnitt hochgepreßt.

Vorzugsweise besitzt der Heizkörper einen trapezförmigen Querschnitt. Etwa in der Mitte des Dampf entwicklungsraumes ist über einj wärmeleitende Brücke ein Thermostat sowie, wenn erforderlich, eine Übertemperatursicherung angeordnet.

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Aul den beiliegenden Zeichnungen sind bevorzugte Aueftthrungsformen dei Gegenstandes der vorliegenden Neuerung dargestellt, Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Durchlauferhitzer gemäß der

Neuerung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Durchlauferhitzers gemäß Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt lange der Linie ΠΙ-ΠΙ in Fig. 1; I Fig. 4 einen Schnitt länge der Linie IV-IV in Fig. 1; Fig. 5 einen Schnitt durch eine abgewandelte AusfUhrungsform

eines Wasserrohres im Bereich des Dampfentwicklungsraumest

Fig. 6 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Durchlauferhitzers; Fig. 7 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Wasserrohres im Bereich des Dampfentwicklungsraumes.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform eines Durchlauferhitzers gemäß der Neuerung besteht aus einem Wasserdurchlauf rohr mit konisch zueinander gerichteten, im wesentlichen geraden Schenkeln und 3 und einem kreisringförmig gebogenen Mittelstück 4. An den Schenkel 3 ist ein nicht dargestellter Waeserzulauf schlauch angeechlossen, der zu einem ebenfalls nicht dargestellten Vorratsgefäß führt. An den Schenkel 2 ist ein ebenfalls nicht dargestelltes Steigrohr angeschlossen.

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Die Achse dee Wasserrohres 1 liegt in der Gebrauohslage des Durchlauferhitzers in einer horizontalen Ebene. Das Wasserrohr 1 besteht aus

Seitenstege oder einem Aluminiumatrangpreßprofil, welches seitlich abstehende /Rippen 5 besitzt. In die Rippen 5 sind Durchzüge 6 eingestanzt, d. h. Löcher, bei denen das Material nioht ausgestanzt, sondern in Form von abstehenden Zacken ausgepreßt 1st, Zwisohen den Rippen 5 ist ein Rohrheizkörper 7 angeordnet, wobei diese so auf den Rohrh&izkörpermantel aufgepreßt sind, daß die abstehenden Ränder der Durchzüge 6 in den Rohrheizkörpermantel eingedrungen sind, während umgekehrt das Material des Mantels des Rohrheizkörpers 7 in die Löcher der Durchzüge 6 eingeflossen ist und sioh dort in diesen nietkopfartig verankert.

Im Bereich des Schenkels 2 des Wasserrohres 1 ist bei 8 dieses unter Verengung des Querschnittes hochgedrückt, so daß ein entsprechender Dampfentwioklungsraum gebildet wird. Im Bereich des Dampfentwicklungsraumes 8 ist eine Wärmeleitbrücke θ vorgesehen, welche einen nicht dargestellten Thermostaten und, wenn erforderlich, einen ebenfalls nicht dargestellten überhitzungsschutz trägt. Die Verengung 8 kann sich auch über die gesamte beheizte Länge erstrecken.

Der Wasserdurchlaufkanal des Wasserrohres kann, wie in Fig. 4 darge-

Zumindest

stellt, einen kreisrunden Querschnitt 10 besitzen, /im Bereich des Dampfraumes 8 wird das Wasserrohr 1 in einen halbkreisförmigen Querschnitt hochgepreßt, wobei ein etwa dreieckförmiger Dampfraum 12 gebildet wird. Es ist also im Sinne der vorliegenden Neuerung wesentlich, .daß sich im Bereich 8 der Querschnitt des Wasserrohres 1 nach oben zu verjüngt. Dies kann in stärkerem Maße noch erreicht werden, wenn, wie in Fig. dargestellt, das Wasserrohr 1 im Bereich 8 zu einem tropfenförmigen Querschnitt 13 verpreßt wird.

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Mit den in den Flg. 3 bis 5 dargestellten Querschnittsformen kann bei Durchlauferhitzern für Kaffeemaschinen der üblichen Dimensionen eine Gesamtleistungsaufnahme von maximal 1200 Watt erzielt werden. Eine Steigerung dieser Leistungsaufnahme ist mittels der in Fig. 6 und 7 dargestellten AusfUhrungsform möglich. Bei dieser Ausführungsform besitzt das Wasserrohr 1 zwei im Querschnitt halbkreisförmige Durchflußkanäle 14, welche duroh einen Mittelsteg 15 voneinander getrennt sind. Die dargestellte Quer schnitt sform mit den angesetzten Bippen 5 wird in Form eines einstttoklgen Strangpreßprofils hergestellt. Von dem fortlaufenden Strangpreßprofil werden Stücke geeigneter Länge abgeschnitten. Die Enden der Sohenkel 2 und 3 werden rohrförmig abgefräst, so daß ein entsprechender Anschluß von Ve rblndungs schläuche η möglich ist.

Im Bereich β wird die in Fig. 6 dargestellte Querschnittsform des Wasserrohres 1 in eine Doppeltropfform ader Herzform 16 verpreßt. Es ist verständlich, daß bei dieser AusfUhrungsform der Bohrheizkörper 7 in der Gebrauchelage unterhalb des Wasserrohres 1 liegt.

Die Aufteilung des Wasserrohres in zwei voneinander getrennte Durchflußkanäle fördert- wie die Praxis zeigt -, den von der Neuerung angestrebten Zweck. Wenn der Wasserdurchfluß in einem der Durchflußkanäle an sich die Tendenz hätte, langsamer zu werden, z.B. weil der Dampfdruck im Dampfraum 12 vorübergehend etwas abgefallen ist, dann drückt trotzdem der Dampfdruck im anderen Durchflußkanal das Wasser in das Steigrohr hoch. Durch die Sogwirkung wird jedoch das Wasser in dem anderen Durchflußkanal mitgenommen. Selbst wenn es in einem der Durchfluß- ^inäle zu einer Dampfschwallbildung kommen würde, dann tritt der Dampfechwall in das aus äexn anderen Durchflu£kanal fließende Wasser und kondensiert dort wenigstens teilweise. Die Leistungsaufnahme kann

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dementsprechend auch über 1200 Watt erhöht werden, ohne daß eine periodische Unterbrechung des Wasserausflusses auftreten würde, wie es bei bekannten Ausführungsformen der in Rede stehenden Art der Fall ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5 kann in das Profilrohr 1 in einer Variante ein rundes Rohr aus korrosionsbeständigem Material, z.B. aus rostfreiem Stahl, Kupfer oder dgl. eingeschoben sein, so daß das Profilrohr 1 nur so lang ist wie die Rippen 5. Dabei dient das Profilrohr lediglich als Übertragungsorgan für die Wärme und kann daher aus einem Material bestehen, welches nicht unbedingt korrosionsbeständig sein muß. Das Wasserrohr wird dann durch das eingeschobene korrosionsbeständige Rohr mit kleiner Wandstärke gebildet. Kostenmäßig ist die Variante nur unerheblich teurer, da die relativ teure mechanische Bearbeitung der Rohrenden 1 fortfällt (Beseitigen der Rippen und Überdrehen).

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Claims

Schutzansprtlohe

1. Durchlauferhitzer für Kaffeemaschinen oder andere elektrisch beheizte Hauehaltegeräte, bei welchen ein kleiner Teil des Wassers zwecke Erzielung eines Förderdruckes verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß eich der Durchflußquersohnitt zumindest im Bereich (8) der Dampfentwicklung bei normaler Gebrauchsstellung nach oben hin stark verjüngt, so daß der obenliegende Dampf raum (12) bzw. die obenliegende Dampfrlkime im Schnitt einen dreieokähnlichen Querschnitt erhält, wobei der Scheitelwinkel kleiner als 90 ist und die Hypotenuse, die die Trennlinie zwischen Dampf und Wasserraum bildet, nur einen Bruchteil der maximalen Breite des Durchflußquerschnittes besitzt.

2. Durchlauferhitzer, bestehend aus einem Wasserdurchlauf rohr mit kreisrundem Querschnitt und einem Rohrheizkörper oder Heizstab, welcher in gut wärmeleitender Verbindung mit dem Wasserdurchlauf rohr so angeordnet ist, daß die Achse des Wasserdurchlaufrohres in einer horizontalen Ebene liegt, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserrohr (1) zumindest im Bereich der Dampfentwicklung nach oben unter Verminderung des lichten Querschnittes hochgepreßt i^-

3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserrohr (1) aus einem stranggepreßten Profil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, welches anschließend an einen Rohrquerschnitt einstückig abstehende Seitenstege (5) besitzt, daß die Seitenstege (5) an einen Heizkörper (7) angepreßt sind, daß ein hufeisenförmig gebogenes Stück dieser Anordnung so montiert ist, daß die Achsen des Wasserrohres (1) und des Rohrheizkörpers (7) in einer horizontalen Fläche liegen und daß ein Bereich des Wasserrohres (1) nach oben in einen sich verjüngenden Querschnitt hochgepreßt ist.

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4. Durchlauferhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) einen trapezförmigen Querschnitt besitzt.

5. Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß et-wa in der Mitte des Dampfentwicklungsraumes (12) Über eine wärmeleitende Brücke (Θ) ein Thermostat sowie nötigenfalls eine übertemperatursicherung angeordnet sind,

6. Durchlauferhitzer nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserrohr (1) zwei im Querschnitt halbkreisförmige Durchflußkantüe (14) besitzt.

7. Durchlauferhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserrohr (1) im Dampfraumbereich (8) zwei im Querschnitt birnenförmige oder tropfenförmige Durchflußkanäle (16) besitzt.

8. Durchlauferhitzer nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrheizkörper (7) in der Gebrauchslage des Erhitzers vertikal unterhalb des Wasserrohres (1) angeordnet ist.

9. Durchlauferhitzer nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in das Profilrohr (1) ein korrosionsbeständiges Bohr aus rostbeständigem Stahl, Kupfer oder dgl. eingeschoben ist und die Länge des Profilrohres [l) gleich der Länge der Rippen (5) ist.

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