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Dokumentenidentifikation DE202006015593U1 03.05.2007
Titel Vorrichtung zum Erhitzen einer Flüssigkeit und Dampferzeuger mit einer solchen Vorrichtung
Anmelder Eichenauer Heizelemente GmbH & Co. KG, 76870 Kandel, DE
Vertreter LICHTI Patentanwälte, 76227 Karlsruhe
DE-Aktenzeichen 202006015593
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 03.05.2007
Registration date 29.03.2007
Application date from patent application 11.10.2006
IPC-Hauptklasse F22B 1/28(2006.01)A, F, I, 20061011, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F22B 37/00(2006.01)A, L, I, 20061011, B, H, DE   A47J 31/54(2006.01)A, L, I, 20061011, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhitzen einer Flüssigkeit, insbesondere zur Erzeugung von Dampf aus Wasser, mit wenigstens einem die Flüssigkeit führenden Rohr und wenigstens zwei mit dem Rohr verbundenen, mit diesem in gut wärmeleitfähigen Kontakt stehenden elektrischen Heizeinrichtungen. Sie ist ferner auf eine auf einen Dampferzeuger gerichtet, welcher mit wenigstens einer solchen Vorrichtung ausgestattet ist.

Vorrichtungen mit einem Durchflussrohr sowie einer dieses beheizenden Heizeinrichtung finden zum Erhitzen von Flüssigkeiten bis unterhalb deren Siedepunktes oder auch bis oberhalb desselben unter Erzeugung von Dampf verbreiteten Einsatz. Als Beispiel hierfür seien Reinigungsgeräte, wie Dampfsauger (EP 0 684 006 A1), aber auch Dampfbügeleisen, Espressoautomaten und andere Haushaltsgeräte erwähnt.

Insbesondere im Falle von Kaffeemaschinen bzw. Espressoautomaten sind Durchlauferhitzer bekannt. Hierbei ist in der Regel eine elektrische Heizeinrichtung mit einem das zu erhitzende Wasser führenden Durchflussrohr verlötet, wobei aufgrund einer möglichst kleinen Kontaktfläche zwischen der Heizeinrichtung und dem Durchflussrohr eine relativ langsame Erwärmung des Wassers unter Vermeidung einer raschen Erzeugung von Dampf erzielt wird, da andernfalls bei zu einer raschen Dampferzeugung zu viel noch kalten Wassers mitgerissen und die Brühtemperatur folglich auf ein zu niedriges Niveau absinken könnte.

Die DE 199 45 577 A1 beschreibt einen Durchlauferhitzer für eine Espressomaschine, bei welcher ein Aluminiumheizkörper mit einem ebenfalls aus Aluminium gebildeten Durchflussrohr verlötet ist. Im Gegensatz zu dem vorerwähnten Durchlauferhitzer für Kaffeemaschinen wird in diesem Fall zwar vornehmlich Dampf erzeugt, doch steht dieser bereits aufgrund der verhältnismäßig geringen Leistung des Heizkörpers nicht in einer solchen Menge und mit einem solchen Druck zur Verfügung, wie sie z.B. im Falle einer Anwendung bei Dampfsaugern erforderlich wären. Zudem würde eine einfache Erhöhung der Heizleistung zu einer Überhitzung des Heizkörpers führen und wäre ein Durchflussrohr mit den im Falle eines Dampfsaugers erforderlichen Abmessungen in einer Espressomaschine nicht unterzubringen. Im Falle einer Verwendung eines solchen Durchlauferhitzers für Getränkeauf- bzw. -zubereitungsmaschinen, wie Kaffee-, Espressomaschinen etc., ist ferner insbesondere nachteilig, dass das Durchflussrohr aus Aluminium gebildet ist, welches zwar eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, indes aber aus hygienischen Gründen problembehaftet sein kann, da unter hygienischen Gesichtspunkten insbesondere Edelstahl als Rohrmaterial bevorzugt ist, wobei Edelstahl jedoch wiederum eine gegenüber Aluminium deutlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit besitzt.

Die EP 1 321 708 A2 beschreibt eine gattungsgemäße Vorrichtung, bei welcher unter Gewährleistung einer einfachen und kostengünstigen Herstellbarkeit eine erhöhte Heizleistung dadurch gewährleistet ist, dass wenigstens zwei Heizeinrichtungen vorgesehen sind, welche in gut wärmeleitender Verbindung mit dem Rohr stehen. Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Kontaktflächen der Heizeinrichtungen mit dem Rohr mit aneinander angepassten Konturen versehen sind, um für eine möglichst große Kontaktfläche zu sorgen, welche zur Wärmeübertragung zur Verfügung steht. Diese Maßnahmen allein reichen indes insbesondere dann nicht notwendigerweise aus, wenn große Heizleistungen auf ein Rohr mit einer verhältnismäßig schlechten Wärmeleitfähigkeit, wie Stahl oder Edelstahl, übertragen werden sollen. Dies gilt ferner insbesondere dann, wenn eine schnelle Erhitzung unter Überführung von in dem Rohr gefördertem Wasser in Dampf erzielt werden soll, da Wasser eine relativ große Wärmekapazität von 4,183 kJ/kgK aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe, eine gattungsgemäße Vorrichtung, wie eine solche gemäß der vorerwähnten EP 1 321 708 A2, unter weitestgehender Vermeidung der vorgenannten Nachteile dahingehend weiterzubilden, dass die Heizleistung in dem zur Verfügung stehenden, begrenzten Raum weiter verbessert wird. Sie ist ferner auf einen Dampferzeuger mit wenigstens einer solchen Vorrichtung gerichtet.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Rohr und der Heizeinrichtung eine Diffusionsplatte aus einem gut wärmeleitfähigen Material angeordnet ist, welche sowohl mit dem Rohr als auch mit der Heizeinrichtung in gut wärmeleitender Verbindung steht.

Die erfindungsgemäße Anordnung einer Diffusionsplatte zwischen der Heizeinrichtung und dem Rohr ermöglicht auf einfache und kostengünstige Weise einen verbesserten Wärmeübergang zwischen der Heizeinrichtung und dem Rohr, indem sie die Möglichkeit bietet, die von der Heizeinrichtung erzeugte Wärme auf einen noch größeren Oberflächenbereich des Rohres zu übertragen und somit für einen erhöhten Wärmefluss zu sorgen. Die Heizleistung der Heizeinrichtung kann ferner weiter erhöht werden, da die Wärme über die Diffusionsplatte schneller an das Rohr abgeführt und über das Rohr verteilt wird. Auf diese Weise ist insbesondere eine Erzeugung von verhältnismäßig viel Dampf auf relativ kleinem Raum möglich, wie es vornehmlich bei Dampferzeugern, wie Reinigungsgeräten, z.B. Dampfreinigern, Dampfsaugern, Dampfstrahlern etc., aber auch Kaffeemaschinen, Espressoautomaten oder dergleichen, erwünscht ist, um bei diesen bei einer möglichst kompakten Bauform für eine hohe Leistungsfähigkeit zu sorgen, d.h. eine große Wärmemenge lässt sich in sehr kurzer Zeit auf ein verhältnismäßig kleines beheiztes Volumen übertragen, wobei ein entsprechendes Wasservolumen auch problemlos in Dampf überführt werden kann.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass die Diffusionsplatte über eine größere Fläche mit dem Rohr in Kontakt steht als sie mit der jeweiligen Heizeinrichtung in Kontakt steht, um für eine möglichst flächige und schnelle Übertragung der von den Heizeinrichtungen erzeugten Wärme auf die Rohrwand und somit auf die in dem Rohr geführte Flüssigkeit zu übertragen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Diffusionsplatte das Rohr zumindest teilweise umgreift, so dass sich zwischen der – bereichsweise z.B. mit einer der Außenkontur des Rohres etwa entsprechenden Kontur gebogenen – Diffusionsplatte und dem Rohr eine so große Wärmetauschfläche ergibt, wie sie im Falle eines unmittelbaren Aufbringens der Heizeinrichtungen auf das Rohr gar nicht möglich wäre. Das Verhältnis des von der (oder selbstverständlich gegebenenfalls auch mehreren) Diffusionsplatte(n) umgriffenen Bereiches des Rohres zum Gesamtumfang des Rohres kann dabei zweckmäßig größer als 0,6 oder 0,7, vorzugsweise größer als 0,8, und problemlos zumindest annähernd 0,9 oder auch 1,0 betragen.

Um bei einer einfachen Herstellbarkeit insbesondere der Heizeinrichtungen, aber auch des Rohres, für einen einwandfreien Wärmeübergang sowohl von der Heizeinrichtung an die Diffusionsplatte als auch von dieser an das Rohr zu sorgen, kann es ferner von Vorteil sein, wenn die Kontaktfläche der jeweiligen Heizeinrichtung mit der Diffusionsplatte im Wesentlichen eben und/oder konvex ausgebildet ist bzw. wenn die Kontaktfläche des Rohres mit der Diffusionsplatte im Wesentlichen eben und/oder konkav ausgebildet ist. In jedem Fall sollte zwischen den drei genannten Komponenten jeweils nicht nur eine etwa punkt- bzw. linienförmige, sondern eine flächige Verbindung vorhanden sein, wobei, wie bereits erwähnt, die Diffusionsplatte z.B. auch einen hierfür vorgesehenen flächigen Abschnitt sowie einen an diesen anschließenden, das Rohr weiter umgreifenden, im Wesentlichen bogenförmige oder abgewinkelten Abschnitt besitzen kann, je nach dem, welche Außenkontur das Rohr aufweist.

Dabei kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Rohr in dem Bereich seiner Kontaktfläche mit der Diffusionsplatte im Bereich der jeweiligen Heizeinrichtung abgeflacht ausgebildet ist, wobei diese Abflachung des Rohres, wie bereits erwähnt, im Wesentlichen eben oder gar mit einer konkaven, also sich in Richtung der Rohrachse nach innen erstreckenden Wölbung ausgebildet sein kann. Auf diese Weise wird das Verhältnis der Oberfläche des Rohres zu seinem Querschnitt vergrößert und somit für eine weitere Verbesserung des Wärmeübergangs an das in dem Rohr geförderte Medium gesorgt. Sowohl im Falle einer ebenen als auch einer gewölbten Kontaktfläche zwischen der Diffusionsplatte und dem Rohr bzw. der jeweiligen Heizeinrichtung sollte aus den oben genannten Gründen jedoch gewährleistet sein, dass die Diffusionsplatte eine sowohl an die jeweilige Heizeinrichtung als auch an den jeweiligen Rohrquerschnitt angepasste Kontur aufweist, um flächig dazwischen aufgenommen zu sein.

Das Material der Diffusionsplatte sollte vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens etwa 120 W/mK, insbesondere von wenigstens 170 W/mK, vorzugsweise von wenigstens etwa 200 W/mK, aufweisen, wobei hierfür z.B. Aluminium, Kupfer und/oder Legierungen derselben in Betracht kommen. Aus Kostengründen und im Hinblick auf seine hohe Korrosionsbeständigkeit dürften Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen eine besonders bevorzugte Materialauswahl darstellen.

Die Heizeinrichtungen selbst können vorzugsweise als Rohrheizkörper ausgebildet sein, wie sie als solche bekannt sind.

Selbstverständlich ist es einerseits möglich, dass wenigstens zwei (oder mehr) Heizeinrichtungen über je einer Diffusionsplatte mit dem Rohr verbunden sind, während es andererseits gleichfalls möglich ist, dass wenigstens zwei (oder mehr) Heizeinrichtungen über eine gemeinsame Diffusionsplatte mit dem Rohr verbunden sind.

Das Rohr kann insbesondere einen im Wesentlichen mehreckigen Querschnitt, wie einen quadratischen, rechteckigen (Flachrohr), dreieckigen oder n-eckigen Querschnitt, aufweisen, wobei die einzelnen Seiten des im Wesentlichen quadratischen, rechteckigen, dreieckigen oder n-eckigen Querschnittes geradlinig oder konkav ausgebildet sein können. Ein solcher Rohrquerschnitt, bei welchem sich ebene oder (bezüglich des Rohres) konkave Kontaktflächen mit der sich an die Diffusionsplatte anschließende Heizeinrichtung ergeben, ist auf einfache und kostengünstige Weise erzeugbar und sorgt überdies für ein z.B. gegenüber einem kreisförmigen Rohrquerschnitt größeres Verhältnis von Rohroberfläche zu Rohrquerschnitt, was wiederum für den Wärmeübergang günstig ist.

Die Verbindung des Rohres mit der Diffusionsplatte und/oder die der Diffusionsplatte mit der Heizeinrichtung können zweckmäßig von Lötverbindungen gebildet sein, welche ihrerseits nicht zu einer Verschlechterung der Wärmeleitung beitragen. Alternativ können beispielsweise auch Schweißverbindungen, wie Schweißpunkte, vorgesehen sein.

Insbesondere bei einer solchen, in Form einer Lötverbindung gebildeten Verbindungsweise zwischen den genannten Elementen der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass zumindest ein Endbereich der Diffusionsplatte, z.B. wenigstens eine sich in Axialrichtung des Rohres erstreckende Endkante der Diffusionsplatte, unter Bildung eines Spaltes mit Abstand von dem Rohr angeordnet ist, wobei der Spalt insbesondere als Lotkehle dient. Auf diese Weise lässt sich nicht nur die Wärmetauschfläche weiter vergrößern, sondern wird insbesondere auch das Einbringen von Lot zwischen die Diffusionsplatte und das Rohr zu Befestigungszwecken wesentlich erleichtert und die Verbindung zwischen Platte und Rohr verbessert. Dabei kann es von besonderem Vorteil sein, wenn der Endbereich der Diffusionsplatte im wesentlichen eben verläuft, während das Rohr im Spaltbereich konvex gekrümmt ist, d.h. der ebene Endbereich der Diffusionsplatte ragt seitlich etwas über den ebenen bzw. konkaven Rohrquerschnitt hinaus, so dass die Lotkehle zwischen dem sich hieran anschließenden, nunmehr konvexen Rohrquerschnitt und dem vorragenden Endbereich der Diffusionsplatte gebildet ist. Indes ist es natürlich auch denkbar, dass ein Endbereich der Diffusionsplatte zur Bildung der Lotkehle von dem Rohrquerschnitt fort nach außen gebogen ist. In jedem Fall kann eine solche Lotkehle auch insbesondere an zwei entgegengesetzten Enden der Diffusionsplatte, z.B. an ihren beiden in Axialrichtung des Rohres verlaufenden Endkanten, vorgesehen sein, um die Diffusionsplatte – z.B. ausschließlich – entlang dieser Lotkehlen an dem Rohr festzulegen.

Um für einen möglichst flächigen Wärmeübertragungsbereich von der Heizeinrichtung auf die Diffusionsplatte zu sorgen, sind die Heizeinrichtungen zumindest in ihrem Kontaktbereich mit der Diffusionsplatte vorzugsweise abgeflacht ausgebildet, wobei sie selbstverständlich – wie bereits erwähnt – auch konvex ausgebildet sein können, sofern das Rohr eine entsprechende konkave Außenkontur besitzt.

Die Heizeinrichtungen können dabei zumindest in ihrem Kontaktbereich mit der Diffusionsplatte einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei insbesondere die längere der beiden Grundlinien des trapezförmigen Querschnittes der Heizeinrichtungen mit der Diffusionsplatte verbunden ist.

Wie eingangs erwähnt, bietet sich die Erfindung insbesondere für Rohre aus einem Material mit einer gegenüber der Diffusionsplatte geringeren Wärmeleitfähigkeit, z.B. auch im Bereich von unterhalb etwa 20 W/mK, an. Das Rohr kann dabei aus Stahl oder Edelstahl gefertigt sein kann, wobei z.B. Edelstahl den Vorteil besitzt, dass Kalkablagerungen aufgrund von Temperaturschwankungen wieder abplatzen können und Edelstahl überdies in hygienischer Hinsicht unbedenklich ist. Andererseits können selbstverständlich auch zusätzliche Maßnahmen getroffen sein, dem Problem von Kalkablagerungen im Innern des Rohres zu begegnen, wie die Vorschaltung einer Filtereinrichtung. Insbesondere kann das Rohr auch innenseitig mit einer Kalkablagerungen vermindernden Beschichtung, wie aus Polytetrafluorethylen (PTFE), versehen sein.

Was das Material der Heizeinrichtung betrifft, so weist letztere vorzugsweise eine insbesondere aus Aluminium, Kupfer und/oder Legierungen derselben gebildete Wandung auf, wobei Aluminium und dessen Legierungen besonders kostengünstig sind und die erforderlichen günstigen Wärmeleiteigenschaften besitzen. Im Innern der Wandung, welche die erzeugte Wärme an die Diffusionsplatte abgibt, können auf an sich bekannte Weise die elektrischen Heizleiter angeordnet sein.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass in dem Verbindungsbereich wenigstens einer Heizeinrichtung mit der Diffusionsplatte eine Lasche aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere aus der Gruppe Aluminium, Kupfer und Legierungen derselben, festgelegt ist, welche zum Festlegen von Temperaturreglern oder dergleichen dienen kann, um z.B. eine Überhitzung während des Betriebs zuverlässig zu vermeiden. Die Lasche kann dabei vorzugsweise einstückig mit der Diffusionsplatte ausgebildet oder auch mit letzterer verlötet sein.

Die Erfindung betrifft schließlich auch einen mit wenigstens einer Vorrichtung der vorbeschriebenen Art ausgestatteten Dampferzeuger, welcher insbesondere in Form einer Getränkeauf- bzw. -zubereitungsmaschine, wie einer Kaffeemaschine, eines Espressoautomaten oder dergleichen, aber selbstverständlich z.B. auch in Form eines Dampf erzeugenden Reinigungsgerätes, wie einem Dampfreiniger, Dampfsauger, Dampfstrahler etc., oder eines zu anderen Zwecken dienenden Dampferzeugers ausgebildet sein kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine geschnitten dargestellte Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erhitzen von Wasser unter Erzeugung von Dampf mit einem medienführenden Flachrohr;

2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß 1 entlang der Linie II-II;

3 einen der Ansicht gemäß 2 entsprechenden Querschnitt durch eine Ausführungsvariante der Vorrichtung gemäß 1 und 2;

4 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem medienführenden Rohr mit etwa dreieckigem Querschnitt;

5 einen der Ansicht gemäß 4 entsprechenden Querschnitt durch eine Ausführungsvariante der Vorrichtung gemäß 4; und

6 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem medienführenden Rohr Rohr mit etwa quadratischem Querschnitt.

In 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung wiedergegeben, welche ein Durchflussrohr 1 umfasst, welches z.B. aus Edelstahl gefertigt und gegebenenfalls mit einer die Ablagerungen von Kalk hemmenden Innenbeschichtung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) versehen ist. Das Rohr 1 ist mit Wasser beaufschlagbar, um dieses in Dampf zu überführen. Es weist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an seinen beiden Enden einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt 1a auf, während es in seinem mittleren Bereich 1b zu einem Flachrohr mit zwei im wesentlichen ebenen, parallelen Seitenwänden 1c verformt ist.

Auf die etwa ebenen, parallelen Seitenwände 1c des Rohres 1 ist, wie insbesondere auch aus 2 ersichtlich, jeweils eine Diffusionsplatte 2 aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, aufgebracht, welche sich jeweils im Wesentlichen über die gesamte zugehörige ebene Fläche 1c des Rohres 1, d.h. bis hin zu deren Schmalseiten, erstreckt. An der dem Rohr 1 abgewandte Seite der jeweiligen Diffusionsplatte 2 ist je eine Heizeinrichtung 3 festgelegt, welche beim vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Rohrheizkörper gebildet sind. Letzterer umfasst ein Gehäuse 3a in Form eines Mantels sowie innenseitig desselben, in einer das Gehäuse 3a ausfüllenden, isolierenden Einbettmasse angeordnete Heizleiter 3b, wobei das Gehäuse im vorliegenden Fall einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt besitzt. Die längere Grundseite dieses Trapezes ist unter Bildung im Wesentlichen ebener Kontaktflächen auf die zugehörige Diffusionsplatte 2 aufgebracht, welche ihrerseits auf die etwa ebenen Flachseiten 1c des Rohres 1 aufgebracht ist. Die Verbindungen zwischen den Heizeinrichtungen 3 und Diffusionsplatte 2 sowie zwischen letzterer und dem Rohr 1 können jeweils von Lötverbindungen gebildet sein. Die Diffusionsplatten 2 erstrecken sich seitlich über die Heizeinrichtungen 3 hinaus und sorgen somit für eine bessere Wärmeübertragung von den Heizeinrichtungen 3 an das Rohr 1. Wie bei der in 2 oberen Diffusionsplatte 2 mit Strichlinierung angedeutet, können sich die entgegengesetzten Endbereiche 2a der Diffusionsplatten 2 insbesondere über den ebenen Querschnittsbereich des Rohres 1 seitlich nach außen fortsetzen, so dass zwischen diesen Endbereichen 2a der Diffusionsplatte 2 und dem Rohr 1 jeweils ein sich in Längsrichtung des Rohres 1 erstreckender Spalt gebildet ist, welcher als Lotkehle zur Aufnahme von Lot 6 dient.

Wie aus 1 ersichtlich, sind die in Form von Rohrheizkörpern ausgestalteten Heizeinrichtungen 3 beim gezeigten Ausführungsbeispiel an ihren Enden 3c abgewinkelt und ragen dort seitlich von dem Rohr 1 fort in den Raum, um ihre elektrischen Anschlüsse auf einfache Weise kontaktieren zu können. Über die elektrischen Anschlüsse können die Heizeinrichtungen 3 z.B. in Reihe oder auch parallel geschaltet sein (nicht dargestellt), wobei es selbstverständlich auch möglich ist, eine Beschaltung vorzusehen, welche es erlaubt, zwischen Einzelschaltung, Reihenschaltung und Parallelschaltung zu wechseln, um so unterschiedliche Leistungsstufen zu erhalten und variabel auf die nutzungsbedingten Anforderungen einzugehen, wie die gewünschte Leistung, den Grad an Verschmutzung etc.

Um die Temperatur der Heizeinrichtungen 3 wirksam überwachen und z.B. im Falle einer Überhitzung für eine schnelle Abschaltung der Heizeinrichtungen 3 sorgen zu können, ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel im – z.B. verlöteten – Verbindungsbereich der Heizeinrichtungen 3 mit der Diffusionsplatte 2 eine Lasche 4 für einen Temperaturregler 5 festgelegt, was wiederum durch Verlöten, Verschweißen, insbesondere Punktschweißen, oder dergleichen geschehen sein kann. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Lasche 4 einstückig mit der Diffusionsplatte 2 ausgestaltet. In jedem Fall besteht die Lasche 4 zweckmäßig aus einem ebenfalls gut wärmeleitendem Material, wie Aluminium oder Legierungen desselben.

Die in 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der gemäß 1 und 2 insbesondere dadurch, dass anstelle von zwei Diffusionsplatten nur eine einzige Diffusionsplatte 2 vorgesehen ist, welche zumindest eine Schmalseite des Rohres 1 umgreift. Die Anordnung der beiden Heizeinrichtungen 3 entspricht der gemäß 2, wobei sich die strichliniert angedeuteten Endbereiche 2a der Diffusionsplatte 2 wiederum unter Bildung je eines als Lotkehle zur Aufnahme von Lot 6 dienenden Spaltes über den etwa ebenen Querschnittsbereich des Rohres 1 hinaus erstrecken können.

4 zeigt ein Durchflussrohr 1, dessen Querschnitt im Wesentlichen die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweist. Jede der drei etwa ebenen Seitenflächen ist dabei mit einer Diffusionsplatte 2 versehen, an deren dem Rohr 1 abgewandten Seite wiederum jeweils eine im Querschnitt trapezförmigen Heizeinrichtung 2 aufgebracht ist. Auch in diesem Fall kann z.B. vorgesehen, dass zwei oder auch alle drei separate Diffusionsplatten 2 durch eine einzige Diffusionsplatte (nicht dargestellt) ersetzt sind, welche eine bzw. zwei Ecke(n) des etwa dreieckförmigen Querschnittes des Rohres 1 umgreift. Bezüglich der strichliniert angedeuteten Ausführungsvariante unter Bildung einer Lotkehle zur Aufnahme von Lot 6 gilt das oben unter Bezugnahme auf 2 und 3 gesagte.

Bei der in 5 wiedergegebenen Ausführungsform besitzt das Rohr 1 wiederum einen etwa dreieckigen Querschnitt, wobei die drei Seiten dieses Dreiecks jedoch nicht geradlinig (wie in 4) verlaufen, sondern jeweils mit einer konkaven, also zum Zentrum des Rohrquerschnittes weisenden Wölbung versehen sind, wodurch das Verhältnis der Rohroberfläche zu seinem Innenvolumen (bzw. des Querschnittsumfangs zu der Querschnittsfläche) vergrößert wird. Die auf die konkaven Seiten des dreieckigen Querschnittes aufgebrachten Diffusionsplatten 2 weisen eine der Wölbung des Rohrquerschnittes entsprechende Wölbung auf und liegen dem Rohr 2 bis in die Eckbereiche seines Querschnittes folglich flächig an. Die an den dem Rohr 1 abgewandten Seiten der Diffusionsplatten 2 aufgebrachten Heizeinrichtungen 3 besitzen gleichfalls eine an die Wölbung der Diffusionsplatten 2 angepasste, konvexe Wölbung, um auch für eine flächige Verbindung der jeweiligen Diffusionsplatte 2 mit der zugehörigen Heizeinrichtung 3 zu sorgen. Die Verbindung der Komponenten 1, 2, 3 miteinander kann entsprechend den vorgenannten Verbindungsarten unter Bezugnahme auf 1 bis 4 gewählt sein, wobei bezüglich der strichliniert angedeuteten Ausführungsvariante unter Bildung einer Lotkehle zur Aufnahme von Lot 6 wiederum das oben unter Bezugnahme auf 2 und 3 gesagte gilt.

In 6 ist ein Durchflussrohr 1 wiedergegeben, dessen Querschnitt im Wesentlichen quadratisch ist. Zwei entgegengesetzte der vier etwa geraden Seitenwände sind mit jeweils einer Diffusionsplatte 2 versehen, welche die benachbarten Ecken des Rohrquerschnittes bis in den zentralen Bereich der angrenzenden, etwa geraden Seitenwände des Rohrquerschnittes umgreifen. Im zentralen Bereich der Diffusionsplatten 2 ist jeweils eine – hier wiederum trapezförmige – Heizeinrichtung 2 aufgebracht. Auch in diesem Fall können die Diffusionsplatten 2 sowohl mit dem Rohr 1 als auch mit den Heizeinrichtungen 2 verlötet sein, z.B. nur an jeweils zwei einander gegenüberliegenden Seiten. Selbstverständlich ist es auch bei einer solchen Ausführungsform denkbar, dass die Seiten des Querschnittes sich nicht geradlinig, sondern konkav erstrecken und/oder dass mehr als zwei, z.B. vier Heizeinrichtungen (nicht dargestellt) vorgesehen sind, von welchen beispielsweise je eine an einer jeden Seite des etwa quadratischen Querschnittes des Rohres angeordnet ist und über je eine oder gemeinsame Diffusionsplatte(n) mit der Außenseite des Rohres 1 in gut wärmeleitender Verbindung steht.

In jedem Fall erhöhen die jeweils vorgesehenen Diffusionsplatten 2 den Wärmeübergang von den Heizeinrichtungen 3 an das jeweilige Rohr in wirksamer Weise und sorgen für eine größere Kontaktfläche zwischen der jeweiligen Heizeinrichtung 3 und dem Rohr 1. Das Verhältnis des beheizten Umfanges zum Gesamtumfang des Rohres 1 kann dabei problemlos bis etwa 1,0 erreichen, ohne dass aufwändige Geometrien des Rohres 1 und/oder der Heizeinrichtungen 3 vonnöten wären.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Erhitzen einer Flüssigkeit, insbesondere zur Erzeugung von Dampf aus Wasser, mit wenigstens einem die Flüssigkeit führenden Rohr (1) und wenigstens zwei mit dem Rohr (1) verbundenen, mit diesem in gut wärmeleitfähigen Kontakt stehenden elektrischen Heizeinrichtungen (3), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohr (1) und den Heizeinrichtungen (3) wenigstens eine Diffusionsplatte (2) aus einem gut wärmeleitfähigen Material angeordnet ist, welche sowohl mit dem Rohr (1) als auch mit den Heizeinrichtungen (3) in gut wärmeleitender Verbindung steht. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsplatte (2) über eine größere Fläche mit dem Rohr (1) in Kontakt steht als sie mit der jeweiligen Heizeinrichtung (3) in Kontakt steht. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsplatte (2) das Rohr (1) zumindest teilweise umgreift. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche der jeweiligen Heizeinrichtung (3) mit der Diffusionsplatte (2) im Wesentlichen eben und/oder konvex ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche des Rohres (1) mit der Diffusionsplatte (2) im Bereich der jeweiligen Heizeinrichtung (3) im Wesentlichen eben und/oder konkav ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) in dem Bereich seiner Kontaktfläche mit der Diffusionsplatte (2) im Bereich der jeweiligen Heizeinrichtung (3) abgeflacht ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Diffusionsplatte (2) eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens etwa 120 W/mK, insbesondere von wenigstens 170 W/mK, vorzugsweise von wenigstens etwa 200 W/mK, aufweist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsplatte (2) aus Aluminium, Kupfer und/oder Legierungen derselben gebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtungen (3) als Rohrheizkörper ausgebildet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Heizeinrichtungen (3) über je einer Diffusionsplatte (2) mit dem Rohr (1) verbunden sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Heizeinrichtungen (3) über eine gemeinsame Diffusionsplatte (2) mit dem Rohr (1) verbunden sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) einen im Wesentlichen mehreckigen Querschnitt, wie einen quadratischen, rechteckigen, dreieckigen oder n-eckigen Querschnitt, aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Seiten des im Wesentlichen quadratischen, rechteckigen, dreieckigen oder n-eckigen Querschnittes geradlinig oder konkav ausgebildet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Rohres (1) mit der Diffusionsplatte (2) und/oder die der Diffusionsplatte (2) mit der jeweiligen Heizeinrichtung (3) von Lötverbindungen gebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Endbereich (2a) der Diffusionsplatte (2) unter Bildung eines Spaltes mit Abstand von dem Rohr (1) angeordnet ist, wobei der Spalt insbesondere als Lotkehle dient. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (2a) der Diffusionsplatte (2) im wesentlichen eben verläuft, während das Rohr (1) in dem Spaltbereich konvex gekrümmt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtungen (3) zumindest in ihrem Kontaktbereich mit der Diffusionsplatte (2) abgeflacht ausgebildet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtungen (3) zumindest in ihrem Kontaktbereich mit der Diffusionsplatte (2) einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die längere der beiden Grundlinien des trapezförmigen Querschnittes der Heizeinrichtungen (3) mit der Diffusionsplatte (2) verbunden ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) aus einem Material mit einer gegenüber der Diffusionsplatte geringeren Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) aus Stahl oder Edelstahl gefertigt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) innenseitig mit einer Kalkablagerungen vermindernden Beschichtung, wie aus Polytetrafluorethylen (PTFE), versehen ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtungen (3) eine insbesondere aus Aluminium, Kupfer und/oder Legierungen derselben gebildete Wandung aufweisen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verbindungsbereich wenigstens einer Heizeinrichtung (3) mit der Diffusionsplatte (2) eine Lasche (4) aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere aus der Gruppe Aluminium, Kupfer und Legierungen derselben, festgelegt ist. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (4) einstückig mit der Diffusionsplatte (2) ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (4) mit der Diffusionsplatte (2) verlötet ist. Dampferzeuger mit wenigstens einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26. Dampferzeuger nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass er in Form einer Getränkeauf- bzw. -zubereitungsmaschine, wie einer Kaffeemaschine, eines Espressoautomaten oder dergleichen, ausgebildet ist.






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