EP3344928A1 - Heizblockhalbschale und heizblock mit führungselementen für eine heizwendel - Google Patents

Heizblockhalbschale und heizblock mit führungselementen für eine heizwendel

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Publication number
EP3344928A1
EP3344928A1 EP16759715.2A EP16759715A EP3344928A1 EP 3344928 A1 EP3344928 A1 EP 3344928A1 EP 16759715 A EP16759715 A EP 16759715A EP 3344928 A1 EP3344928 A1 EP 3344928A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
guide elements
heating block
guide
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16759715.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Bauer
Gebhard Mayer
Christian Englisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP3344928A1 publication Critical patent/EP3344928A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/101—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
    • F24H1/102—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance
    • F24H1/103—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance with bare resistances in direct contact with the fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/121—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium using electric energy supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818—Arrangement or mounting of electric heating means

Definitions

  • the invention relates to a Walkerblockschschale for a water heater, in particular for a household water heater.
  • the invention further relates to a heating block and a water heater with heating block.
  • Conventional domestic electric instantaneous water heaters comprise one or more heating blocks, each with at least one - usually meander-shaped - heating channel through which liquid (in particular water) can be passed and in which a heating coil is arranged.
  • Such a heating block may comprise in at least one section two composite Hammerblockschschalen.
  • Each of the Schublockschschalen can form a partial wall for the heating channel. If the two Schublockschschalen assembled, form the two partial walls together a tube that surrounds at least a portion of the heating channel.
  • the heating coil is formed from a heating wire, which is usually wound helically around a helical center.
  • the heating coil is an electrical resistance that heats up when passing electrical current and thereby gives off heat to the water flowing around it.
  • the heating coil To avoid local overheating (which results in the formation of so-called “hotspots”), also to prevent adhesion of air bubbles and the mechanical oscillation of the heating coil (with associated noise), the heating coil must be kept in a suitable position in the heating channel.
  • a heating channel is formed in conventional heating blocks in such a way that narrow guide ribs center the heating coil in the heating channel. Between straight sections, the heating channel has turning sections in which the channel guide is deflected by 180 °. The guide ribs each extend over the straight sections of the heating channel and engage the helix wound heating coil on the outside.
  • the guide ribs create spaces between the heating coil and an inner wall of the heating block (which forms a wall of the heating channel) and position the heating coil in the center of the heating channel.
  • Water passed through the heating channel thus flows to a small extent through the (outer) intermediate spaces and to another, larger part through a free space in the middle of the heating coil.
  • An increased flow resistance occurs in the intermediate spaces, in particular the guide ribs produce disadvantageous turbulences and the flow velocity is reduced in the intermediate spaces.
  • a uniform flow around the heating coil with water to be heated is thereby prevented.
  • the heating channel comprises a wave-shaped section, at the ends of a heating coil is fixed.
  • the heating coil Due to the waveform of the section, the heating coil abuts at different locations of the heating channel wall and is thereby positioned. Due to the waveform, however, an increased flow resistance is generated in such heating channels. In addition, the heating blocks with wavy sections are expensive to manufacture.
  • the present invention has for its object to avoid the disadvantages mentioned in a cost effective manner.
  • a Schumacherschschale invention forms a partial wall for a heating channel with at least one straight section.
  • at least two guide elements are arranged on the partial wall, in such a way that they lie one behind the other in the axial direction (ie from one to the other) Flowing through the flow direction to be heated liquid are washed around one after the other).
  • the guide elements are each adapted to support the heating coil in the radial direction.
  • An inventive heating block for a water heater forms a wall for a heating channel with at least one straight section and a centrally arranged therein heating coil.
  • at least two guide elements are arranged one behind the other in the axial direction on the wall, which are each arranged to support the heating coil in the radial direction.
  • the guide elements thus serve as the guide ribs of the known heating blocks as supports which are adapted to position the heating coil in a radial center of the heating channel.
  • a heating channel formed by a heating block half-shell according to the invention and a heating channel formed in a heating block according to the invention have at least two guide elements which are arranged behind one another in the direction of flow of a liquid to be heated.
  • the guide elements according to the present invention can each be flowed around within the straight section of the heating channel, so that the liquid flow is impaired only in the vicinity of the guide elements and thus only in a short section of the straight section.
  • the positioning of the heating coil is achieved in a straight section of the heating channel.
  • a uniform flow interfering waveform between the turning sections of the heating channel can therefore be avoided.
  • Avoiding the waveform also means a simplification of a production of the Schublock Halbschale or the heating block.
  • a heating block according to the invention may comprise two composite heating block half-shells, one or both of which may be designed as heating block half-shells according to the invention, as described in this document.
  • a heating block half-shell according to the invention preferably has at least one section in which the partial wall is formed semi-cylindrical, so that therefore a cross-section of the partial wall (perpendicular to a central longitudinal axis of the straight section) forms a semicircle.
  • a heating block according to the invention preferably has, between the at least two guide elements, a section in which one half of the wall of the heating channel is semicylindrical or in which the entire wall is shaped cylindrically. In such areas, the liquid flowing through is no guide elements in the way, so that a flow resistance for liquid to be heated is minimal.
  • a Schumacherschschale invention and a heating block according to the invention can each be used in a water heater, preferably a household water heater.
  • the straight portion of the heating channel is substantially (in particular neglecting the guide elements) cylindrical, so formed rotationally symmetrical about a central longitudinal axis.
  • At least three guide elements are arranged on the partial wall in the straight section, of which at least two are arranged to support the heating coil from different sides in the radial direction.
  • Such an embodiment allows a fixation of the heating coil in the center of the heating channel from different sides, in which the guide elements only a small Have contact surface with the heating coil.
  • An extension of the guide elements in a cross section (orthogonal to the longitudinal axis) of the straight section can therefore be kept small, so that the guide elements mean only a small flow obstacle.
  • the at least three guide elements may comprise a pair of guide elements with two guide elements, which are arranged rotated relative to each other substantially about a central longitudinal axis of the straight section.
  • the term "pair of guide elements” is to be understood as meaning a pair of guide elements arranged in relation to one another.
  • the positions of the two guide elements of a pair of guide elements can be imaged onto one another by a rotation about the central longitudinal axis.
  • Attack points of the two guide elements of a pair of guide elements to a heating coil can thus be arranged in a common cross section of the straight portion (orthogonal to its longitudinal axis).
  • this embodiment of a heating block half-shell according to the invention allows a heating coil in a heating block formed by joining the heating block half-shell with another heating block half-shell to be encompassed by a plurality of guide elements in the region of the common cross-section and thus fixed particularly well.
  • a corresponding angle of rotation between the two guide elements of a pair of guide elements is about 90 ° or about 120 °.
  • second heating block half-shell guide elements can be arranged uniformly around a heating coil. This allows a particularly good fixation of the heating coil in the heating channel.
  • a Wienblockschschale or a heating block which comprises in the straight section a plurality of guide element pairs as specified above, which are arranged offset from one another in the axial direction.
  • a heating block according to the invention comprises a first and a second Schublockschschale, which adjoins (and possibly welded together) and at least comprise a straight portion of the heating channel, wherein the first Schublockschale has at least two mutually axially offset guide element pairs of the type mentioned and second Schublockschale has at least one pair of guide elements, which is arranged in the axial direction between the pairs of guide elements of the first Schublockschreibschale;
  • Such a symmetrical shape allows a uniform fixation of the heating coil in the heating channel.
  • a heating block according to the invention which has at least four guide elements on the wall, of which at least three are arranged in the axial direction at substantially the same position; these three guide elements are thus axially not offset from each other and arranged at different positions of the Schukanalperipherie.
  • the three guide elements can support the heating coil so from three different sides radially.
  • the positions of the at least three guide elements can be imaged by rotations about 90 ° or about 120 ° about a central longitudinal axis of the straight section.
  • a distance to the center thus becomes gradually smaller in the inwardly directed area and gradually larger in the outwardly directed area.
  • at least one guide element seen in the flow direction on one or both sides ie in the cross section of the straight portion along the periphery of the wall) increasingly have the center approaching portions.
  • At least one guide member may have a surface formed in the heating channel that is shaped according to an ellipsoid, in particular an ellipsoid of revolution, or a lens (i.e., forms part of a surface of the (rotational) ellipsoid).
  • a lens i.e., forms part of a surface of the (rotational) ellipsoid.
  • a Wienblockschschale invention is at least partially formed of plastic.
  • the plastic serves as electrical insulation, in addition, such Thompsonblockschschalen are cheap and easy to manufacture and can be assembled with at least one other, at least partially molded from plastic Schublockschschale and - welded.
  • a heating block according to the invention preferably comprises a housing that is at least partially formed from plastic.
  • a preferred embodiment of the present invention relates to a water heater, in particular a household water heater with a SchuBschschale or a heating block according to one of the described embodiments.
  • Figure 1 a is a perspective view of a conventional Schumacherschschale with guide ribs
  • FIG. 1 b shows a cross section of a straight section of a conventional heating block
  • Figure 2 shows a straight portion of a heating channel in an inventive
  • FIG. 3 shows a section from FIG. 2
  • FIG. 4 shows a heating block according to the invention in a cross section orthogonal to a central longitudinal axis of a straight section of a heating channel.
  • FIG. 1 shows a conventional heating block half-shell 100.
  • Bankblockschschale forms a partial wall for a heating channel 1 10.
  • the heating channel has a straight portion 1 1 1 and a plurality of straight portions not shown in the figure, which are each adapted to receive a heating coil (not shown) at its center.
  • guide ribs 120 a, 121 a, 122 a and other, not designated guide ribs are arranged.
  • the guide rib 120a extends approximately the full length of the straight portion 1 1 1, and the same applies to the other guide ribs in their respective straight sections.
  • the heating block half-shell 100 is assembled with a further heating block half-shell 101, which likewise forms a (in the figure upper) partial wall of the heating channel 110.
  • the heater block half-shell 100 (lower in the figure) still has a guide rib 120b besides the guide rib 120a; the heating block half-shell 101 (upper in the figure) comprises guide ribs 120c and 120d.
  • the guide ribs support a heating coil 140 in the radial direction. Between the heating coil 140 and the wall of the heating channel interstices 141 a, 141 b, 141 c, 141 d are formed. Due to the formation of the guide ribs occur in these spaces significant flow resistance for flowing, liquid to be heated, which obstructs a uniform flow around the heating coil and thus a uniform heating.
  • FIG. 2 shows a straight section of a heating channel 18 in a heating block 10 according to the invention.
  • the heating block 10 forms a wall 17 for a heating channel 18, in whose radial center (around a central longitudinal axis L) a heating coil 20 is arranged; for better visibility this heating coil is not shown in cross section, but in a side view.
  • guide elements 1 1 a, 12, 15 a and 16 are arranged, which support the heating coil 20 in the radial direction.
  • the guide elements 12 and 15a are arranged one behind the other in the axial direction (ie in a direction of the central longitudinal axis L), and the same applies to the guide elements 11a and 16.
  • the guide element lies 15a behind the guide member 12, and the guide member 16 is located behind the guide member 1 1 a.
  • the guide elements 12 and 16 lie in the illustrated cross section in a plane with the longitudinal axis L;
  • the positions of the guide elements 1 1 a and 15 a are arranged rotated about the longitudinal axis, which is indicated by the different representation of the guide elements 1 1 a and 15 a compared to the guide elements 12 and 16 and will be explained in more detail with reference to Figure 4.
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2, with which the design of the guide element 12 is to be described in more detail:
  • this guide element comprises a region 21 and a region 22.
  • the region 21 is an inwardly directed region. in which a distance to the longitudinal axis L (and thus to the center of the illustrated straight section of the heating channel 18) with the flow direction F gradually becomes smaller.
  • the region 22 is an outwardly directed region in which a distance to the longitudinal axis L (and thus to the center of the illustrated straight section of the heating channel 18) with the flow direction F is gradual gets bigger.
  • a surface of the guide member 12 in the inward-facing region 21 progressively leads into the interior of the heating channel when following the flow direction F, whereas it leads away from the center with the flow direction in the outward-directed region 22.
  • FIG. 4 shows a two straight sections A- ⁇ and A 2 of a heating channel 18 comprehensive part of a heating block 10 according to the invention is shown in a cross section.
  • the heating channel has in each case a central longitudinal axis U or L 2 , and the illustrated cross section lies in a plane orthogonal to both longitudinal axes.
  • the section A- ⁇ corresponds to the section shown in Figure 2 in a longitudinal section.
  • the heating block shown is composed of two Schublockschschalen 10 a and 10 b, which together form a wall 17 for the heating channel 18.
  • the illustrated cross-section comprises three guide elements 1 1 a, 1 1 b and 12.
  • the guide elements 1 1 a and 1 1 b form in the Schublock Halbschale 10b a pair of guide elements to each other substantially around a central longitudinal axis of the straight section are arranged rotated, whose positions are thus mapped by a rotation about the central longitudinal axis L- ⁇ each other.
  • the guide element pair of the guide elements 1 1 a and 1 1 b arranged opposite is in section A- ⁇ the single guide element 12th
  • the recognizable in Figure 4 arrangement of the guide elements as a pair of guide elements 1 1 a, 1 1 b and individual guide element 12 illustrates the illustration of Figure 2:
  • the guide element 1 1 a is not in both the Longitudinal axis L and the guide element 12 comprehensive level; this plane is the section plane in the representation of FIG. 2.
  • the guide elements 15a and 16 in Figure 2 is also clear that these guide elements are arranged analogously to the guide elements 1 1 a and 12, but here is the upper guide element 15a in the illustration part of a pair of guide elements.
  • a cross section through the guide elements 15a and 16 would thus be analogous to the cross section shown in Figure 4 for the section A 2 .
  • the heating block 10 thus includes in particular two pairs of guide elements, which are arranged offset to one another in the axial direction. As a result, the heating coil can advantageously be effectively fixed in the center of the heating channel.
  • Figures 2, 3 and 4 show that the guide elements 1 1 1 a, 1 1 b and 12 both in the longitudinal direction and in the cross section of the straight portion A- ⁇ have rounded surfaces and are streamlined. As a result, flow resistance in the heating channel are minimized, which allows a uniform flow and thus a uniform heating to be heated liquid.
  • the guide member 12 has a particularly advantageous surface which coincides with a part of a surface of an ellipsoid.

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Abstract

Offenbart sind eine Heizblockhalbschale (10a, 10b) und ein Heizblock (10) für einen Durchlauferhitzer, die jeweils eine (Teil-)Wandung (17) für einen Heizkanal (18) mit mindestens einem geraden Abschnitt aufweisen. In dem mindestens einen geraden Abschnitt sind, in axialer Richtung (L) hintereinander, mindestens zwei Führungselemente (11a, 11b, 12, 13a, 13b, 14, 15a, 16) an der Wandung (17) angeordnet, die jeweils dazu eingerichtet sind, im Heizkanal (18) eine Heizwendel (20) in radialer Richtung abzustützen. Offenbart ist weiterhin ein Durchlauferhitzer mit einem derartigen Heizblock.

Description

Heizblockhalbschale und Heizblock mit Führungselementen für eine Heizwendel
Die Erfindung betrifft eine Heizblockhalbschale für einen Durchlauferhitzer, insbesondere für einen Haushalts-Durchlauferhitzer. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Heizblock und einen Durchlauferhitzer mit Heizblock.
Herkömmliche elektrische Haushalts-Durchlauferhitzer umfassen einen oder mehrere Heizblöcke mit je mindestens einem - üblicherweise mäanderförmig ausgebildeten - Heizkanal, durch den jeweils Flüssigkeit (insbesondere Wasser) hindurchgeführt werden kann und in dem eine Heizwendel angeordnet ist.
Ein derartiger Heizblock kann in mindestens einem Abschnitt zwei zusammengesetzte Heizblockhalbschalen umfassen. Jede der Heizblockhalbschalen kann dabei eine Teilwandung für den Heizkanal ausbilden. Sind die beiden Heizblockhalbschalen zusammengesetzt, formen die beiden Teilwandungen zusammen ein Rohr, das mindestens einen Teil des Heizkanals umschließt.
Die Heizwendel ist aus einem Heizdraht geformt, der in der Regel schraubenförmig um ein Wendelzentrum gewickelt ist. Die Heizwendel stellt einen elektrischen Widerstand dar, der sich bei Durchleitung von elektrischem Strom erhitzt und dabei Wärme an das ihn umströmende Wasser abgibt.
Zur Vermeidung einer lokalen Überhitzung (die die Bildung sogenannter„Hotspots" zur Folge hat), ferner zum Verhindern einer Anhaftung von Luftblasen und des mechanischen Schwingens der Heizwendel (mit einhergehender Geräuschentwicklung) muss die Heizwendel im Heizkanal in einer geeigneten Position gehalten werden.
Dazu wird ein Heizkanal bei herkömmlichen Heizblöcken so ausgeformt, dass schmale Führungsrippen die Heizwendel im Heizkanal zentrieren. Zwischen geraden Abschnitten weist der Heizkanal dabei Wendeabschnitte auf, in denen die Kanalführung um 180° umgelenkt wird. Die Führungsrippen erstrecken sich jeweils über die geraden Abschnitte des Heizkanals und greifen die zur Helix gewundene Heizwendel an deren Außenseite an.
Die Führungsrippen erzeugen Zwischenräume zwischen der Heizwendel und einer Innenwand des Heizblocks (die eine Wandung des Heizkanals bildet) und positionieren die Heizwendel im Zentrum des Heizkanals. Durch den Heizkanal geleitetes Wasser strömt somit zu einem kleinen Teil durch die (äußeren) Zwischenräume und zu einem anderen, größeren Teil durch einen Freiraum inmitten der Heizwendel. In den Zwischenräumen tritt dabei ein erhöhter Strömungswiderstand auf, insbesondere erzeugen die Führungsrippen nachteilige Verwirbelungen, und die Strömungsgeschwindigkeit wird in den Zwischenräumen reduziert. Eine gleichmäßige Umströmung der Heizwendel mit aufzuheizendem Wasser wird dadurch verhindert. In einem alternativen Ansatz, der in der DE 10 2012 013 348 A1 beschrieben ist, umfasst der Heizkanal einen wellenförmigen Abschnitt, an dessen Enden eine Heizwendel fixiert ist. Aufgrund der Wellenform des Abschnitts liegt die Heizwendel an verschiedenen Stellen der Heizkanalwand an und wird dadurch positioniert. Infolge der Wellenform wird jedoch auch in derartigen Heizkanälen ein erhöhter Strömungswiderstand erzeugt. Darüber hinaus sind die Heizblöcke mit wellenförmigen Abschnitten aufwendig in der Herstellung.
Die vorliegende Erfindung hat zu Aufgabe, die genannten Nachteile auf kostengünstige Weise zu vermeiden.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Heizkanalhalbschale gemäß Patentanspruch 1 , einen Heizblock gemäß Patentanspruch 7 und einen Durchlauferhitzer gemäß Patenanspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen offenbart.
Eine erfindungsgemäße Heizblockhalbschale bildet eine Teilwandung für einen Heizkanal mit mindestens einem geraden Abschnitt aus. In dem mindestens einen geraden Abschnitt sind an der Teilwandung mindestens zwei Führungselemente angeordnet, und zwar so, dass sie in axialer Richtung hintereinander liegen (also von einer in einer Flussrichtung durchströmenden zu erhitzenden Flüssigkeit nacheinander umspült werden). Die Führungselemente sind jeweils dazu eingerichtet, die Heizwendel in radialer Richtung abzustützen. Ein erfindungsgemäßer Heizblock für einen Durchlauferhitzer bildet eine Wandung für einen Heizkanal mit mindestens einem geraden Abschnitt und einer darin zentral angeordneten Heizwendel aus. In dem mindestens einen geraden Abschnitt sind in axialer Richtung hintereinander mindestens zwei Führungselemente an der Wandung angeordnet, die jeweils dazu eingerichtet sind, die Heizwendel in radialer Richtung abzustützen.
Die Führungselemente dienen also wie die Führungsrippen der bekannten Heizblöcke als Stützen, die dazu eingerichtet sind, die Heizwendel in einem radialen Zentrum des Heizkanals zu positionieren.
Anders als bei den Heizblöcken des Standes der Technik weisen ein durch eine erfindungsgemäße Heizblockhalbschale und ein in einem erfindungsgemäßen Heizblock ausgebildeter Heizkanal mindestens zwei Führungselemente auf, die - in Flussrichtung einer zu erhitzenden Flüssigkeit - hintereinander angeordnet sind.
Im Vergleich zu den herkömmlichen Führungsrippen wird daher eine die Strömung beeinträchtigende axiale Erstreckung der Stützen bei den mehreren Führungselementen reduziert. Die Führungselemente gemäß der vorliegenden Erfindung können jeweils innerhalb des geraden Abschnitts des Heizkanals umströmt werden, so dass der Flüssigkeitsfluss nur in der Umgebung der Führungselemente und damit nur in einem kurzen Teilabschnitt des geraden Abschnitts beeinträchtigt wird.
Darüber hinaus erlaubt die erfindungsgemäße Reduzierung der axialen Ausdehnung gegenüber den herkömmlichen Führungsrippen eine Material- und damit Kostenersparnis.
Schließlich wird die Positionierung der Heizwendel anders als bei dem aus der DE 10 2012 013 348 A1 bekannten Heizblock in einem geraden Abschnitt des Heizkanals erreicht. Eine die gleichmäßige Strömung beeinträchtigende Wellenform zwischen den Wendeabschnitten des Heizkanals kann daher vermieden werden. Eine derartige Vermeidung der Wellenform bedeutet zudem eine Vereinfachung einer Herstellung der Heizblockhalbschale bzw. des Heizblocks.
Ein erfindungsgemäßer Heizblock kann zwei zusammengesetzte Heizblockhalbschalen umfassen, von denen eine oder beide als erfindungsgemäße Heizblockhalbschale, wie sie in dieser Schrift beschrieben ist, ausgebildet sein kann bzw. können.
Zwischen den mindestens zwei Führungselementen weist eine erfindungsgemäße Heizblockhalbschale vorzugsweise mindestens einen Abschnitt auf, in dem die Teilwandung halbzylindrisch ausgeformt ist, so dass also ein Querschnitt der Teilwandung (senkrecht zu einer zentralen Längsachse des geraden Abschnitts) einen Halbkreis bildet. Analog weist ein erfindungsgemäßer Heizblock vorzugsweise zwischen den mindestens zwei Führungselementen einen Abschnitt auf, in dem eine Hälfte der Wandung des Heizkanals halbzylindrisch ausgeformt ist oder in dem die gesamte Wandung zylindrisch ausgeformt ist. In derartigen Bereichen sind der durchströmenden Flüssigkeit keine Führungselemente im Wege, so dass ein Strömungswiderstand für zu erhitzende Flüssigkeit minimal ist.
Eine erfindungsgemäße Heizblockhalbschale und ein erfindungsgemäße Heizblock können jeweils in einem Durchlauferhitzer, vorzugsweise einem Haushalts- Durchlauferhitzer eingesetzt sein.
Vorzugsweise ist der gerade Abschnitt des Heizkanals im Wesentlichen (insbesondere unter Vernachlässigung der Führungselemente) zylindrisch, also rotationssymmetrisch um eine zentrale Längsachse ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizblockhalbschale bzw. eines erfindungsgemäßen Heizblocks sind in dem geraden Abschnitt mindestens drei Führungselemente an der Teilwandung angeordnet, von denen mindestens zwei dazu eingerichtet sind, die Heizwendel von verschiedenen Seiten in radialer Richtung abzustützen.
Eine derartige Ausführungsform erlaubt eine Fixierung der Heizwendel im Zentrum des Heizkanals von verschiedenen Seiten, bei der die Führungselemente nur eine kleine Kontaktfläche mit der Heizwendel aufweisen. Eine Ausdehnung der Führungselemente in einem Querschnitt (orthogonal zur Längsachse) des geraden Abschnitts kann daher klein gehalten werden, so dass die Führungselemente nur ein geringes Strömungshindernis bedeuten.
Insbesondere können die mindestens drei Führungselemente ein Führungselementepaar mit zwei Führungselementen umfassen, die zueinander im Wesentlichen um eine zentrale Längsachse des geraden Abschnitts gedreht angeordnet sind. Im Folgenden ist unter dem Begriff „Führungselementepaar" ein Paar derart zueinander angeordneter Führungselemente zu verstehen. Mathematisch können die Positionen der beiden Führungselemente eines Führungselementepaares also durch eine Rotation um die zentrale Längsachse aufeinander abgebildet werden.
Angriffspunkte der beiden Führungselemente eines Führungselementepaares an eine Heizwendel können somit in einem gemeinsamen Querschnitt des geraden Abschnitts (orthogonal zu seiner Längsachse) angeordnet sein. Insbesondere erlaubt diese Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizblockhalbschale, dass eine Heizwendel in einem durch Zusammenfügen der Heizblockhalbschale mit einer anderen Heizblockhalbschale gebildeten Heizblock im Bereich des gemeinsamen Querschnitts von mehreren Führungselementen umgriffen und so besonders gut fixiert wird.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der ein entsprechender Drehwinkel zwischen den beiden Führungselementen eines Führungselementepaares etwa 90° oder etwa 120° beträgt. Wird eine derartige Heizblockhalbschale mit einer anderen Heizblockhalbschale zur Ausbildung eines Heizblocks zusammengesetzt, können bei dieser Ausführungsform und geeignet ausgestalteter zweiter Heizblockhalbschale Führungselemente gleichmäßig um eine Heizwendel herum angeordnet werden. Dies erlaubt eine besonders gute Fixierung der Heizwendel im Heizkanal. Bevorzugt ist eine Ausführungsform einer Heizblockhalbschale bzw. eines Heizblocks, die in dem geraden Abschnitt mehrere Führungselementepaare wie oben spezifiziert umfasst, die zueinander in axialer Richtung versetzt angeordnet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemäßer Heizblock eine erste und eine zweite Heizblockhalbschale, die aneinandersetzt (und ggf. miteinander verschweißt) sind und mindestens einen geraden Abschnitt des Heizkanals umfassen, wobei die erste Heizblockschale mindestens zwei gegeneinander axial versetzte Führungselementepaare der genannten Art aufweist und die zweite Heizblockschale mindestens ein Führungselementepaar aufweist, das in axialer Richtung zwischen den Führungselementepaaren der ersten Heizblockhalbschale angeordnet ist; eine derartige symmetrische Ausprägung ermöglicht eine gleichmäßige Fixierung der Heizwendel im Heizkanal.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizblocks, die mindestens vier Führungselemente an der Wandung aufweist, von denen mindestens drei in axialer Richtung an im Wesentlichen derselben Position angeordnet sind; diese drei Führungselemente sind somit axial nicht gegeneinander versetzt und an verschiedenen Positionen der Heizkanalperipherie angeordnet. Die drei Führungselemente können die Heizwendel also von drei verschiedenen Seiten radial abstützen. Vorzugsweise können die Positionen der mindestens drei Führungselemente durch Drehungen um etwa 90° oder um etwa 120° um eine zentrale Längsachse des geraden Abschnitts aufeinander abgebildet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist mindestens eines der Führungselemente in einem Längsschnitt des geraden Abschnitts des Heizkanals einen einwärts gerichteten Bereich und/oder einen auswärts gerichteten Bereich auf, in dem sich das Führungselement dem Zentrum des geraden Abschnitts in Flussrichtung gesehen zunehmend nähert bzw. in dem es sich in Flussrichtung gesehen zunehmend vom Zentrum entfernt. Entlang der Flussrichtung wird ein Abstand zum Zentrum somit im einwärts gerichteten Bereich allmählich kleiner und im auswärts gerichteten Bereich allmählich größer. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Führungselement in Flussrichtung gesehen an einer oder beiden Seiten (also im Querschnitt des geraden Abschnitts entlang der Peripherie der Wandung) zunehmend sich dem Zentrum nähernde Teilbereiche aufweisen.
Auf diese Weise können abrupte Richtungsänderungen bei einer durchströmenden Flüssigkeit vermieden werden. Insbesondere können Verwirbelungen reduziert werden, wenn eine durchströmende, zu erhitzende Flüssigkeit auf das Führungselement trifft, und die Flüssigkeit kann in einem kontinuierlichen, gleichmäßigen Fluss über das mindestens eine Führungselement geführt werden. Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der mindestens eines der Führungselemente in dem geraden Abschnitt im Wesentlichen stromlinienförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise können Strömungswiderstände und Verwirbelungen im Heizkanal minimiert werden. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der sogar alle Führungselemente in dem geraden Abschnitt derart stromlinienförmig ausgebildet sind.
Mindestens ein Führungselement kann beispielsweise im Heizkanal eine Oberfläche aufweisen, die gemäß einem Ellipsoid, insbesondere einem Rotationsellipsoid, oder einer Linse geformt ist (d.h. einen Teil einer Oberfläche des (Rotations-)Ellipsoids bzw. einer Linse bildet). Derartige Formen sind besonders strömungsgünstig.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße Heizblockhalbschale mindestens teilweise aus Kunststoff ausgeformt. Der Kunststoff dient dabei als elektrische Isolation, zudem sind derartige Heizblockhalbschalen günstig und einfach in der Herstellung und können mit mindestens einer weiteren, mindestens teilweise aus Kunststoff geformten Heizblockhalbschale zusammengesetzt und - geschweißt werden. Demgemäß umfasst ein erfindungsgemäßer Heizblock vorzugsweise ein Gehäuse, das mindestens teilweise aus Kunststoff geformt ist.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer, insbesondere einen Haushalts-Durchlauferhitzer mit einer Heizblockhalbschale oder einem Heizblock gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass einzelne Elemente und Komponenten auch anders kombiniert werden können, als oben beschrieben oder nachfolgend dargestellt ist.
Es zeigen schematisch: Figur 1 a eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Heizblockhalbschale mit Führungsrippen;
Figur 1 b einen Querschnitt eines geraden Abschnitts eines herkömmlichen Heizblocks; Figur 2 einen geraden Abschnitt eines Heizkanals in einem erfindungsgemäßen
Heizblock im Längsschnitt;
Figur 3 einen Ausschnitt aus der Figur 2; und
Figur 4 einen erfindungsgemäßen Heizblock in einem Querschnitt orthogonal zu einer zentralen Längsachse eines geraden Abschnitts eines Heizkanals.
In Figur 1 ist eine herkömmliche Heizblockhalbschale 100 dargestellt. Heizblockhalbschale bildet eine Teilwandung für einen Heizkanal 1 10 aus.
Der Heizkanal weist einen geraden Abschnitt 1 1 1 sowie eine Mehrzahl in der Figur nicht bezeichneter gerader Abschnitte auf, die jeweils dazu eingerichtet sind, eine (nicht gezeigte) Heizwendel in ihrem Zentrum aufzunehmen. In den geraden Abschnitten sind Führungsrippen 120a, 121 a, 122a und weitere, nicht bezeichnete Führungsrippen angeordnet. Die Führungsrippe 120a erstreckt sich annähernd über die volle Länge des geraden Abschnitts 1 1 1 , und Analoges gilt für die weiteren Führungsrippen in ihren jeweiligen geraden Abschnitten.
Aufgrund der Perspektive der Darstellung ist je geradem Abschnitt nur eine Führungsrippe zu erkennen, der gegenüber jedoch eine weitere Führungsrippe in der Heizblockhalbschale angeordnet ist, wie im in Figur 1 b dargestellten Querschnitt des geraden Abschnitts 1 1 1 des Heizkanals 1 10 zu sehen ist.
In der Darstellung der Figur 1 b ist die Heizblockhalbschale 100 mit einer weiteren Heizblockhalbschale 101 zusammengesetzt, die ebenfalls eine (in der Figur obere) Teilwandung des Heizkanals 1 10 ausbildet. Wie in der Figur gezeigt ist, weist die (in der Figur untere) Heizblockhalbschale 100 außer der Führungsrippe 120a noch eine Führungsrippe 120b auf; die (in der Figur obere) Heizbockhalbschale 101 umfasst Führungsrippen 120c und 120d. Die Führungsrippen stützen eine Heizwendel 140 in radialer Richtung ab. Zwischen der Heizwendel 140 und der Wandung des Heizkanals sind Zwischenräume 141 a, 141 b, 141 c, 141 d ausgebildet. Aufgrund der Ausbildung der Führungsrippen treten in diesen Zwischenräumen erhebliche Strömungswiderstände für durchfließende, zu erhitzende Flüssigkeit auf, was eine gleichmäßige Umströmung der Heizwendel und damit eine gleichmäßige Erwärmung behindert.
Figur 2 zeigt einen geraden Abschnitt eines Heizkanals 18 in einem erfindungsgemäßen Heizblock 10. Der Heizblock 10 bildet eine Wandung 17 für einen Heizkanal 18 aus, in dessen radialem Zentrum (um eine zentrale Längsachse L herum) eine Heizwendel 20 angeordnet ist; zur besseren Erkennbarkeit ist diese Heizwendel nicht im Querschnitt, sondern in einer Seitenansicht dargestellt. An der Wandung 17 des Heizblocks 10 sind Führungselemente 1 1 a, 12, 15a und 16 angeordnet, die die Heizwendel 20 in radialer Richtung abstützen. Insbesondere die Führungselemente 12 und 15a sind in axialer Richtung (d.h. in einer Richtung der zentralen Längsachse L) hintereinander angeordnet, und Gleiches gilt für die Führungselemente 1 1 a und 16. Folgt man beispielsweise der Durchflussrichtung F von zu erhitzender Flüssigkeit, so liegt das Führungselement 15a hinter dem Führungselement 12, und das Führungselement 16 liegt hinter dem Führungselement 1 1 a. Die Führungselemente 12 und 16 liegen in dem dargestellten Querschnitt in einer Ebene mit der Längsachse L; demgegenüber sind die Positionen der Führungselemente 1 1 a und 15a um die Längsachse verdreht angeordnet, was durch die unterschiedliche Darstellung der Führungselemente 1 1 a und 15a im Vergleich zu den Führungselementen 12 und 16 angedeutet ist und mit Bezug zur Figur 4 näher erläutert werden wird.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Figur 2, mit dem die Ausgestaltung des Führungselements 12 näher beschrieben werden soll: Wie in der Figur zu sehen ist, umfasst dieses Führungselement einen Bereich 21 und einen Bereich 22. Der Bereich 21 ist ein einwärts gerichteter Bereich, in dem ein Abstand zur Längsachse L (und damit zum Zentrum des dargestellten geraden Abschnitts des Heizkanals 18) mit Flussrichtung F allmählich kleiner wird. Demgegenüber ist der Bereich 22 ein auswärts gerichteter Bereich, in dem ein Abstand zur Längsachse L (und damit zum Zentrum des dargestellten geraden Abschnitts des Heizkanals 18) mit Flussrichtung F allmählich größer wird. Anders formuliert, führt eine Oberfläche des Führungselements 12 im einwärts gerichteten Bereich 21 zunehmend ins Innere des Heizkanals, wenn man der Flussrichtung F folgt, wohingegen sie mit der Flussrichtung im auswärts gerichteten Bereich 22 vom Zentrum wegführt.
In der Figur 4 ist ein zwei gerade Abschnitte A-ι und A2 eines Heizkanals 18 umfassender Teil eines erfindungsgemäßen Heizblocks 10 in einem Querschnitt dargestellt. In den beiden geraden Abschnitten hat der Heizkanal jeweils eine zentrale Längsachse U bzw. L2, und der dargestellte Querschnitt liegt in einer Ebene orthogonal zu beiden Längsachsen. Der Abschnitt A-ι entspricht dem in der Figur 2 in einem Längsschnitt dargestellten Abschnitt.
Der gezeigte Heizblock ist aus zwei Heizblockhalbschalen 10a und 10b zusammengesetzt, die zusammen eine Wandung 17 für den Heizkanal 18 ausbilden.
Im Abschnitt A-ι umfasst der dargestellte Querschnitt drei Führungselemente 1 1 a, 1 1 b und 12. Die Führungselemente 1 1 a und 1 1 b bilden dabei in der Heizblockhalbschale 10b ein Führungselementepaar, die zueinander im Wesentlichen um eine zentrale Längsachse des geraden Abschnitts gedreht angeordnet sind, deren Positionen also durch eine Rotation um die zentrale Längsachse L-ι aufeinander abgebildet werden. Analoges gilt für das aus den Führungselementen 13a und 13b gebildete Führungselementepaar im Abschnitt A2.
Dem Führungselementepaar aus den Führungselementen 1 1 a und 1 1 b gegenüber angeordnet ist im Abschnitt A-ι das einzelne Führungselement 12.
Die in der Figur 4 erkennbare Anordnung der Führungselemente als Führungselementepaar 1 1 a, 1 1 b und einzelnes Führungselement 12 verdeutlicht die Darstellung der Figur 2: Insbesondere liegt, wie in Figur 4 zu sehen ist, das Führungselement 1 1 a nicht in einer sowohl die Längsachse L als auch das Führungselement 12 umfassenden Ebene; diese Ebene ist die Schnittebene in der Darstellung der Figur 2. Daraus sowie aus der Darstellung der Führungselemente 15a und 16 in der Figur 2 wird zudem deutlich, dass diese Führungselemente analog zu den Führungselementen 1 1 a und 12 angeordnet sind, wobei jedoch hier das in der Darstellung obere Führungselement 15a Teil eines Führungselementepaares ist. Ein Querschnitt durch die Führungselemente 15a und 16 würde sich also analog zum in der Figur 4 für den Abschnitt A2 gezeigten Querschnitt darstellen. Der Heizblock 10 umfasst also insbesondere zwei Führungselementepaare, die zueinander in axialer Richtung versetzt angeordnet sind. Dadurch kann die Heizwendel in vorteilhafter Weise effektiv im Zentrum des Heizkanals fixiert werden.
Die Darstellungen der Figuren 2, 3 und 4 in Kombination zeigen zudem, dass die Führungselemente 1 1 a, 1 1 b und 12 sowohl in Längsrichtung als auch im Querschnitt des geraden Abschnitts A-ι abgerundete Oberflächen aufweisen und stromlinienförmig ausgebildet sind. Dadurch werden Strömungswiderstände im Heizkanal minimiert, was einen gleichmäßigen Durchfluss und damit eine gleichmäßige Erwärmung zu erhitzender Flüssigkeit ermöglicht. Insbesondere das Führungselement 12 hat eine besonders vorteilhafte Oberfläche, die mit einem Teil einer Oberfläche eines Ellipsoids übereinstimmt.
Bezugszeichen
10 Heizblock
10a, 10b Heizblockhalbschale
1 1 a, 1 1 b, 12, 13a, 13b, 14, 15a, 16 Führungselement
17 Wandung
18 Heizkanal
20 Heizwendel
21 einwärts gerichteter Bereich
22 auswärts gerichteter Bereich
100 herkömmliche Heizblockhalbschale
1 10 Heizkanal
1 1 1 gerader Abschnitt
120a, 120b, 120c, 120d, 121 , 122 Führungsrippe
gerader Abschnitt
Flussrichtung
zentrale Längsachse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Heizblockhalbschale (10a, 10b) für einen Durchlauferhitzer, die eine Teilwandung
(17) für einen Heizkanal (18) mit mindestens einem geraden Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
in dem mindestens einen geraden Abschnitt in axialer Richtung (L) hintereinander mindestens zwei Führungselemente (1 1 a, 1 1 b, 12, 13a, 13b, 14, 15a, 16) an der Teilwandung (17) angeordnet sind, die jeweils dazu eingerichtet sind, im Heizkanal
(18) eine Heizwendel (20) in radialer Richtung abzustützen.
Heizblockhalbschale gemäß Anspruch 1 , wobei in dem geraden Abschnitt mindestens drei Führungselemente an der Teilwandung angeordnet sind, von denen mindestens zwei (1 1 a, 1 1 b) dazu eingerichtet sind, die Heizwendel von verschiedenen Seiten in radialer Richtung abzustützen.
Heizblockhalbschale gemäß Anspruch 2, wobei ein erstes Führungselement (1 1 a, 13a) gegenüber einem zweiten Führungselement (1 1 b, 13b) im Wesentlichen um eine zentrale Längsachse (L, U, L2) des geraden Abschnitts gedreht angeordnet ist.
Heizblockhalbschale gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eines der Führungselemente in einem Längsschnitt und/oder in einem Querschnitt des Heizkanals einen einwärts gerichteten Bereich (21 ) und/oder einen auswärts gerichteten Bereich (22) aufweist, in dem ein Abstand zum Zentrum allmählich kleiner bzw. größer wird.
Heizblockhalbschale gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eines der Führungselemente in axialer und/oder radialer Richtung stromlinienförmig an die Teilwandung (17) des Heizkanals angepasst ist.
Heizblockhalbschale gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eines der Führungselemente (12) eine Oberfläche aufweist, die im Wesentlichen einer Teiloberfläche eines Ellipsoids oder einer Linse entspricht.
7. Heizblock (10) für einen Durchlauferhitzer, der eine Wandung (17) für einen Heizkanal (18) mit mindestens einem geraden Abschnitt umfasst, wobei der Heizkanal ein radiales Zentrum aufweist, in dessen radialem Zentrum eine Heizwendel (20) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem mindestens einen geraden Abschnitt in axialer Richtung hintereinander mindestens zwei Führungselemente (1 1 a, 1 1 b, 12, 13a, 13b, 14, 15a, 16) an der Wandung angeordnet sind, die jeweils dazu eingerichtet sind, die Heizwendel in radialer Richtung abzustützen.
8. Heizblock gemäß Anspruch 7, wobei in dem geraden Abschnitt mindestens vier Führungselemente an der Wandung angeordnet sind, von denen mindestens drei (1 1 a, 1 1 b, 12) in axialer Richtung an im Wesentlichen derselben Position angeordnet und dazu eingerichtet sind, die Heizwendel (20) von verschiedenen Seiten in radialer Richtung abzustützen.
9. Heizblock gemäß einem der Ansprüche 7 der 8, der aus zwei Heizblockhalbschalen (10a, 10b) zusammengesetzt ist, von denen mindestens eine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
10. Elektrischer Durchlauferhitzer mit einem Heizblock (10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9.
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