EP1003190B1 - Durchlauferhitzer zum Erwärmen von Wasser - Google Patents

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EP1003190B1
EP1003190B1 EP99121461A EP99121461A EP1003190B1 EP 1003190 B1 EP1003190 B1 EP 1003190B1 EP 99121461 A EP99121461 A EP 99121461A EP 99121461 A EP99121461 A EP 99121461A EP 1003190 B1 EP1003190 B1 EP 1003190B1
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EP
European Patent Office
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conductor
connecting bolt
loop
flow heater
solder
Prior art date
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EP99121461A
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EP1003190A2 (de
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Volker Herz
Andreas Birk
Karl-Heinz Kamprath
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Braun GmbH
Original Assignee
Braun GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material

Definitions

  • the present invention relates to a water heater for heating water for domestic use according to the preamble of claim 1.
  • Such a flow heater with a safety device is described in DE-196 05 187 A1 and is e.g. used in coffee and tea machines.
  • a safety switch which interrupts the power supply of the household appliance in temperature limit case and in case of failure in cooperation with the temperature controller.
  • this temperature fuse is sufficient to the device, for. in case of failure of the temperature controller, which is usually equipped with a bimetal to disconnect from the electrical supply.
  • a short circuit occurs in an unfavorable phase position and defective temperature controller, such that Schuleiter Schemee a tubular heater are electrically connected to a protective conductor, then an uncontrolled heating of the tubular heater can take place and lead to endangering the environment.
  • a thermal fuse is described in the aforementioned DE 196 05 187 A1, in which a standing under mechanical bias, by melting the solder dissolving conductor interrupts the power supply to the tubular heater of the water heater.
  • the above-mentioned solution requires a special, the soldering bearing connecting element to the terminal bolt of the tubular heater.
  • the connecting element consists of a flat soldering shoe, which establishes a solid connection from the connecting bolt to the conductor with the assistance of the solder through the larger soldering surface.
  • the application of such a connecting element leads to increased manufacturing costs, in particular, the soldering must be flat and wide. This is a problem with a round and relatively thin wire.
  • the invention can be used particularly advantageously with conductors which are round in cross-section (claim 2). But there are also oval, rectangular or otherwise designed as a cross-section connecting bolts possible, are adapted to the outer surface of the course of the conductor end substantially over one or more sections.
  • a round or oval wire provides a partially completely closed connection surface on the connecting bolt.
  • the conductor is designed according to claims 3 and 4.
  • solder joint at a sufficient distance from the end of the connecting bolt in Direction of the heating element is arranged and the conductor does not exceed the end of the connecting bolt.
  • the flow heater 22 consists of a water pipe 20 with which a heating element 30 is in close thermal contact. As can be seen from Fig. 1, protrude from the heating element 30 with the electrical insulation 31 and 32 surrounded, circular in cross-section connecting bolts 12 and 14, which are connected to the insulator embedded in the heating element 30 heating wires (not shown).
  • the safety device consists of the conductor 1, which is fixedly attached to a first connection point 40 of a heater 24 fixed to the flow heater 22 at the point 21 thermoregulator. The thermoregulator 24 controls the temperature of the water heater 22. About the connection point 40 and the power supply from the controller 24 via the conductor 1 to the connecting pin 12 and thus guided to the heating wire.
  • FIG. 1 The consisting of a spring wire conductor 1 is provided in FIG. 1 in its course with a U-shaped deformation 41; their meaning is shown in detail in the aforementioned DE-196 05 187 A1,
  • connection point 10 For the connection of the conductor 1 with the heating element 30 of the connecting bolt 12 is provided with a second connection point 10, as shown in Figures 1 to 4. At this connection point 10 towards the conductor 1 is resiliently pressed during manufacture and soldered over a large area by solder, but this is only hinted at in Fig. 2.
  • both states of the conductor 1 are shown, ie the soldered to the terminal pin 12 by solder 15 state of the conductor 1 and the separate from the terminal pin 12 and wegbewegte state of the conductor 1 '.
  • two states of the conductor 1 are shown, but only the voltage applied to the terminal pin 12 conductor 1 before the soldering and the remote from the terminal pin 12 conductor 1 '
  • the end 23 of the conductor 1 is formed flat by the loop-shaped shaping, so that a sufficiently large, defined area 11 to be wetted by the solder 15 (FIG. 3) is formed, which is additionally assisted by that the contact surfaces (not shown) at the connection point 10, that is, that of the conductor 1 and that of the connecting bolt 12, match in contour and lie flush against each other.
  • the solder 15 is not shown.
  • the simple and manufacturing technology favorably designed shaping of the conductor 1 is shown on an enlarged scale, with which a surface 11 can span, which allows the safe, predetermined flow of the solder 15 and a reliable large-area connection between the conductor. 1 and the connecting pin 12 guaranteed.
  • the conductor 1 is bent at the affected end to a loop 13 which encloses the space 11, as shown in FIG. 3. It can be seen in particular from Fig. 4, that the two parallel to the terminal pin 12 extending legs 131 and 132 will lead to a secure solder joint, if on the facing surfaces 11 of the legs 131 and 132 and the terminal bolt 12 Lot 15 adheres (not shown ).
  • the exact determination of the shape of the loop 13 is made taking into account the dimensions of the components, ie the respective diameter (wire) and other dimensions.
  • the shape of the loop 13 is, as can also be seen, so chosen running upward that an accidental snagging with the connecting pin 12 is reliably prevented.
  • in particular also serves the substantially transversely to the connecting pin 12 upwardly extending loop end 135, which is returned to the loop beginning 134.
  • the length of the conductor 1 is selected so that the loop 13 ends in front of the free end of the connecting bolt 12 so as not to be able to reach under the depression of the conductor 1 with the connecting web 133 in this case. This is necessary in particular in automated production in order to prevent under hooking of the loop 13 under the connecting bolt 12.
  • the loop 13 is formed in size so that the conductor 1 with the loop 13 does not exceed the end of the connecting bolt 12, as shown in all figures.
  • the solder (not shown) flows into the gap formed between the loop 13 and the connecting bolt 12.
  • the diameter of the connecting web 133 is slightly larger than the diameter of the connecting bolt 12th

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer zum Erwärmen von Wasser für den häuslichen Bedarf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine derartiger Durchlauferhitzer mit einer Sicherheitseinrichtung ist in der DE-196 05 187 A1 beschrieben und wird z.B. in Kaffee- und Teemaschinen verwendet. Für den normalen Betrieb sind derartige Haushaltsgeräte mit einem Sicherheitsschalter ausgestattet, der im Zusammenwirken mit dem Temperaturregler die Stromversorgung des Haushaltsgerätes im Temperaturgrenzfall und im Fehlerfall unterbricht. In der Regel ist diese Temperatursicherung ausreichend, um das Gerät z.B. beim Ausfall des Temperaturreglers, der üblicherweise mit einem Bimetall ausgestattet ist, von der elektrischen Versorgung zu trennen. Wenn allerdings bei einer ungünstigen Phasenlage und defektem Temperaturregler ein Kurzschluß auftritt, dergestalt, daß Heizleiterbereiche eines Rohrheizkörpers elektrisch mit einem Schutzleiter verbunden sind, dann kann ein unkontrolliertes Aufheizen des Rohrheizkörpers stattfinden und zur Gefährdung der Umgebung führen.
  • Zur Beherrschung eines solchen Fehlerfalles wird in der eingangs genannten DE 196 05 187 A1 eine Temperatursicherung beschrieben, bei der ein unter mechanischer Vorspannung stehender, durch Schmelzen des Lotes sich lösender Leiter die Stromzuführung zu dem Rohrheizkörper des Durchlauferhitzers unterbricht. Allerdings erfordert die vorstehend erwähnte Lösung ein besonderes, die Lötstelle tragendes Verbindungselement zu dem Anschlußbolzen des Rohrheizkörpers. Hierbei besteht das Verbindungselement aus einem flachen Lötschuh, der durch die größere Lötfläche eine feste Verbindung vom Anschlußbolzen zum Leiter unter Mitwirkung vom Lot herstellt. Abgesehen vom zusätzlichen Materialaufwand führt die Anwendung eines solchen Verbindungselementes zu vermehrtem Fertigungsaufwand, insbesondere muß das Lötende flach und breit ausgebildet sein. Dies stellt bei einem runden und verhältnismäßig dünnen Draht ein Problem dar.
  • Es liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Durchlauferhitzer baulich im Sinne der Fertigung zu vereinfachen, ohne den erreichten Stand der Funktionssicherheit zu beeinträchtigen und gleichzeitig deren Funktionalität und Sicherheit zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird bei dem Durchlauferhitzer der eingangs beschriebenen Art durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Durch die unmittelbare Verlötung des Leiters mit dem Anschlußbolzen des Heizelements infolge der speziellen Formgebung des Anschlußendes des Leiters ist das bisher verwendete Verbindungselement nicht mehr erforderlich. Durch die erfindungsgemäße Formgebung des Leiterendes wird es möglich, daß der von dem Leiterende eingeschlossene Raum voll oder weitgehendst voll mit Lot ausgefüllt wird, und dies insbesondere deshalb, weil flüssiges Lot Flächen bis zu einer bestimmten Größe (Tropfengröße) überspannen kann und diese Überspannung so lange hält, bis das Lot abgekühlt und hart ist. Außerdem ist dies bei der automatischen Fertigung für eine sichere Positionierung vorteilhaft. Dabei kann der Draht auch den Anschlußbolzen über einen oder mehrere Teilabschnitte teilweise umschließen, die dann beim Lötvorgang eine innige Lötverbindung mit dem Anschlußbolzen herstellen.
  • Durch die spezielle Formgebung des Anschlußendes des Leiters wird die Lötfläche zwischen dem Leiterende und der Kontaktfahne der Heizung vergrößert. Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung bei im Querschnitt runden Leitern anwenden (Anspruch 2). Es sind aber auch ovale, rechteckige oder sonst wie im Querschnitt ausgebildete Anschlußbolzen möglich, an deren äußere Mantelfläche der Verlauf des Leiterendes im wesentlichen über einen oder mehrere Teilbereiche angepaßt sind.
  • Ein runder oder ovaler Draht bietet allerdings eine teilweise rundum geschlossene Anbindungsfläche an den Anschlußbolzen.
  • Fertigungstechnisch ist es weiterhin vorteilhaft, daß der Leiter entsprechend den Patentansprüchen 3 und 4 gestaltet ist. Durch diese Maßnahmen lassen sich die vorstehend genannten Merkmale besonders einfach und effektiv verwirklichen, wobei das Leiterende die Mantelfläche des Anschlußbolzens nur über einen bestimmten Teilbereich umgibt bzw. dort ganz oder aufgrund von unrunden Fertigungstoleranzen nur teilweise mit seinem Teilbereich an der Mantelfläche des Anschlußbolzens anliegt.
  • Insbesondere unter dem Gesichtspunkt einer automatisierten Fertigung und zur zuverlässigen Plazierung des Leiters auf dem Anschlußbolzen ist weiterhin im Patentanspruch 5 vorgesehen, daß die Lötstelle in ausreichendem Abstand vom Ende des Anschlußbolzens in Richtung des Heizelementes angeordnet ist und der Leiter das Ende des Anschlußbolzens nicht überragt.
  • Insgesamt ist es für die angegebenen Lösungen vorteilhaft, wenn der Leiter ein im Querschnitt runder Federdraht ist.
  • Durch die Merkmale des Anspruchs 6 wird eine Einsparung an erforderlichen Bauteilen und eine daraus resultierende Vereinfachung der Herstellung und der Montage des Durchlauferhitzers unter der guten Einhaltung der vorgegebenen Abreißwerte im Fehlerfall erreicht. Durch die erfindungsgemäße großflächige Verlötung mittels Runddrähte wird eine stabile Sicherheitseinrichtung einer zusätzlich als Schmelzsicherung arbeitenden Verbindungsstelle erreicht.
  • Weitere Details und Vorteile der Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele.
    • Fig. 1
    zeigt schematisch die wesentlichen Teile eines Durchlauferhitzers mit am Zapfen einerseits gegen eine Federkraft aufgesetztem Drahtende nach der Erfindung direkt vor dem Lötvorgang, sowie andererseits ein vom Zapfen entferntes Drahtende, bevor dieses nach unten gedrückt wird,
    Fig. 2
    zeigt einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels der Verbindungsstelle nach Fig. 1 mit den wesentlichen Elementen im Bereich der Anschlußstelle in vergrößertem Maßstab, allerdings nach der Verlötung gemäß der Erfindung, die gleichzeitig als Sicherheitseinrichtung dient,
    Fig. 3
    zeigt eine schematische Darstellung vor und nach dem Anlegen des Endes des Leiters an der Anschlußstelle gemäß Fig. 1, allerdings hierbei von unten her auf den Durchlauferhitzer gesehen und
    Fig. 4
    zeigt eine perspektivische Teilansicht von vorne auf das linke Ende des Durchlauferhitzers gemäß der Pfeilrichtung X nach Fig. 1, in sehr vergrößertem Maßstab, allerdings nur mit am Anschlußbolzen aufgesetzter Schlaufe.
  • Der Durchlauferhitzer 22 gemäß Fig. 1 besteht aus einem Wasserrohr 20, mit dem ein Heizelement 30 in engem thermischen Kontakt steht. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ragen aus dem Heizelement 30 die mit der elektrischen Isolation 31 und 32 umgebenen, im Querschnitt kreisförmigen Anschlußbolzen 12 und 14 heraus, die mit den im Heizelement 30 isolierend eingebetteten Heizdrähten (nicht dargestellt) verbunden sind. Die Sicherheitseinrichtung besteht aus dem Leiter 1, der an einer ersten Anschlußstelle 40 eines am Durchlauferhitzer 22 an der Stelle 21 befestigten Thermoreglers 24 ortsfest befestigt ist. Der Thermoregler 24 regelt die Temperatur des Durchlauferhitzers 22. Über die Anschlußstelle 40 wird auch die Stromzuführung vom Regler 24 über den Leiter 1 zum Anschlußbolzen 12 und somit zum Heizdraht geführt.
  • Der aus einem Federdraht bestehende Leiter 1 ist nach Fig. 1 in seinem Verlauf mit einer U-förmigen Verformung 41 versehen; deren Bedeutung ist in der eingangs genannten DE-196 05 187 A1 ausführlich dargestellt,
  • Für die Verbindung des Leiters 1 mit dem Heizelement 30 ist der Anschlußbolzen 12 mit einer zweiten Anschlußstelle 10 versehen, wie dies die Figuren 1 bis 4 zeigen. Zu dieser Anschlußstelle 10 hin wird der Leiter 1 bei der Fertigung federnd hingedrückt und großflächig durch Lot angelötet, was aber nur in Fig. 2 andeutungsweise dargestellt ist.
  • Bei einer Überhitzung des Heizelementes infolge eines Defektes, z. B. eines Kurzschlusses, tritt eine starke Erhitzung im Bereich der Anschlußstelle 10 des Anschlußbolzens 12 auf. Damit wird das im Bereich des schlaufenförmigen Endes 23 des Leiters 1 beim Lötvorgang sich ansammelnde Lot (Fig. 2) erweicht und schmilzt. Da der Leiter 1 mit einer Vorspannung zum Anschlußbolzen 12 hingedrückt und verlötet ist, federt der Leiter 1 bei geschmolzenem Lot 15 von dem Anschlußbolzen 12 weg und der Stromfluß wird dadurch unterbrochen; es findet damit auch keine weitere Aufheizung statt. In Fig. 2 sind jeweils beide Zustände des Leiters 1 dargestellt, also der mit dem Anschlußbolzen 12 durch Lot 15 verlötete Zustand des Leiters 1 und der von dem Anschlußbolzen 12 getrennte und wegbewegte Zustand des Leiters 1'. In den Figuren 1 und 3 sind auch zwei Zustände des Leiters 1 dargestellt, allerdings nur der an dem Anschlußbolzen 12 anliegende Leiter 1 vor dem Lötvorgang und der von dem Anschlußbolzen 12 entfernte Leiter 1'
  • Wie man aus der Fig. 4 entnimmt, ist das Ende 23 des Leiters 1 durch die schlaufenförmige Formgebung flächig ausgebildet, damit eine ausreichend große, definierte, vom Lot 15 zu benetzende Fläche 11 (Fig. 3) entsteht, was zusätzlich dadurch unterstützt wird, daß die Anlageflächen (nicht dargestellt) an der Anschlußstelle 10, also diejenige des Leiters 1 und diejenige des Anschlußbolzens 12, konturmäßig zusammenpassen und so bündig aneinanderliegen. In Fig. 4 ist auch das Lot 15 nicht dargestellt.
  • In den Figuren 2 und 4 ist die einfache und fertigungstechnisch günstig ausgestaltete Formung des Leiters 1 in vergrößertem Maßstab gezeigt, mit der sich eine Fläche 11 aufspannen läßt, die den sicheren, vorgegebenen Fluß des Lotes 15 ermöglicht und einen betriebssicheren großflächigen Anschluß zwischen dem Leiter 1 und dem Anschlußbolzen 12 gewährleistet. Dazu ist der Leiter 1 an dem betroffenen Ende zu einer Schlaufe 13 gebogen, die den Raum 11 einschließt, wie dies auch Fig. 3 zeigt. Man kann insbesondere der Fig. 4 entnehmen, daß die beiden parallel zum Anschlußbolzen 12 verlaufenden Schenkel 131 und 132 zu einer sicheren Lötverbindung führen werden, wenn an den zugewandten Flächen 11 von den Schenkeln 131 und 132 und dem Anschlußbolzen 12 Lot 15 anhaftet (nicht dargestellt). Dazu trägt auch der um den Anschlußbolzen 12 U-förmig herumgeführte und an seine Kontur angepaßte Verbindungssteg 133 bei. Die exakte Bestimmung der Form der Schlaufe 13 wird unter Berücksichtigung der Maße der Bauteile, d.h. der jeweiligen Durchmesser (Draht) und sonstiger Maße getroffen. Die Form der Schlaufe 13 ist, wie ebenfalls erkennbar ist, so nach oben verlaufend gewählt, daß ein unabsichtliches Verhaken mit dem Anschlußbolzen 12 sicher verhindert wird. Hierzu dient insbesondere auch noch das im wesentlichen quer zum Anschlußbolzen 12 nach oben verlaufende Schlaufenende 135, das zum Schlaufenanfang 134 zurückgeführt wird. Auf diese Weise rutscht auch dann, wenn beim Herunterbiegen des Leiters 1 die Schlaufe 13 ungewollt unter den Anschlußbolzen 12 gerät, diese seitlich nach rechts weg und nach Loslassen wieder nach oben, so daß sie erneut problemlos auf den Anschlußbolzen 12 aufgesetzt werden kann, wie dies Fig. 4 zeigt. Die Form des Schlaufenanfangs 134, des Schlaufenendes 135 und des U-förmig nach oben verlaufenden Verbindungssteges 133 sind so gewählt, daß vor dem Lötvorgang in der in Fig. 4 dargestellten Stellung ein seitliches Abgleiten am Anschlußbolzen 12 nicht möglich ist, weil sich der U-förmige Verbindungssteg 133 auf den im Durchmesser etwa angepaßten Anschlußbolzen 12 zentriert.
  • Die Länge des Leiters 1 ist so gewählt, daß die Schlaufe 13 vor dem freien Ende des Anschlußbolzens 12 endet, um diesen beim Herunterdrücken des Leiters 1 mit dem Verbindungssteg 133 auch in diesem Fall nicht untergreifen zu können. Dies ist insbesondere bei automatisierter Fertigung notwendig, um ein Unterhaken der Schlaufe 13 unter dem Anschlußbolzen 12 zu verhindern. Ebenso ist die Schlaufe 13 in ihrer Größe so geformt, daß der Leiter 1 mit der Schlaufe 13 nicht das Ende des Anschlußbolzens 12 überragt, wie dies alle Figuren zeigen. Beim Lötvorgang fließt das Lot (nicht dargestellt) in den zwischen der Schlaufe 13 und dem Anschlußbolzen 12 ausgebildeten Spalt. Hierzu ist der Durchmesser des Verbindungsstegs 133 geringfügig größer als der Durchmesser des Anschlußbolzens 12.
  • In praktischen Versuchen mit dieser Sicherheitseinrichtung hat sich auch gezeigt, daß das Ansprechverhalten der Sicherung gegenüber bisherigen bekannten Lösungen verbessert ist, weil durch das teilweise Herumgreifen der Schlaufe 13 um den Anschlußbolzen 12 eine größere, mit mehr Wärme beaufschlagbare Kontaktfläche gebildet wird. Sobald also der Schmelzpunkt bei Überhitzung des Durchlauferhitzers vom Lot erreicht ist, entfernt sich schlagartig der Leiter 1 von dem Anschlußbolzen 12 und der Strom ist unterbrochen. Hierdurch werden Brandfälle vermieden, wenn der normale Temperaturregler defekt ist.

Claims (6)

  1. Durchlauferhitzer (22) zum Erhitzen von Wasser für den häuslichen Bedarf mit einem stromführenden Leiter (1), der mit einem Ende an einer Anschlußstelle (10) durch Lot (15) zu einer Lötstelle (16) verlötet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Anschlußstelle (10) von einem Anschlußbolzen (12) gebildet wird und daß das an dem Anschlußbolzen (12) anzulötende Ende (23) des Leiters (1) in einem oder mehreren Teilbereichen im wesentlichen der äußeren Kontur des Anschlußbolzens (12) angepaßt ist.
  2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Anschlußbolzen (12) im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist.
  3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Leiter (1) an seinem anzulötenden Ende (23) schlaufenartig gebogen ist, und
    daß die vom Lot (15) zu benetzende Fläche durch die Schlaufe begrenzt ist.
  4. Durchlauferhitzer nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die schlaufenartige Formung des Leiters (1) so gewählt ist, daß sich zwei Schenkel (131, 132) der Schlaufe (13) parallel zur Längsachse des Anschlußbolzens (12) erstrecken und ein Einhaken am Anschlußbolzen (12) verhindern.
  5. Durchlauferhitzer nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Lötstelle (16) in ausreichendem Abstand vom Ende des Anschlußbolzens (12) in Richtung des Heizelementes (30) angeordnet ist, und daß der Leiter (1) das Ende des Anschlußbolzens (12) nicht überragt.
  6. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Leiter (1) zusätzlich mit einem ersten Ende unter einer mechanischen Vorspannung an einer weiteren ortsfesten Anschlußstelle (40) gehalten ist und daß sich der Leiter (1) im Fehlerfall bei Überhitzung des Durchlauferhitzers (22) unter Lösen der Lötstelle (16) aufgrund der Vorspannung von der zweiten Anschlußstelle (10) wegbewegt, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird,
EP99121461A 1998-11-17 1999-10-28 Durchlauferhitzer zum Erwärmen von Wasser Expired - Lifetime EP1003190B1 (de)

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