DE3002358A1

DE3002358A1 - Elektrischer durchlauferhitzer

Info

Publication number: DE3002358A1
Application number: DE19803002358
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Manfred 6480 Wächersbach Krupka; Dipl.-Phys. Nikolaus 6483 Salmünster Neimanns; Ing.(grad.) Walter 6404 Neuhof Schad
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1980-01-23
Filing date: 1980-01-23
Publication date: 1981-07-30
Also published as: DE3002358C2

Description

Elektrischer Durchlauferhitzer
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Durchlauferhitzer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist bereits ein Durchlauferhitzer der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art vorgeschlagen worden. Bei diesem ist es unter bestimmten Bedingungen möglich, daß die Wärmedehnung der Durchflußelemente eine bleibende Aufweitung des Rohres bewirkt.
Mit einer.solchen Aufweitung vermindert sich der Anpreßdruck der Durchflußelemente auf die Heizelemente, Die Verminderung des Anpreßdruckes verschlechtert den Wärmeübergang von den Heizelementen auf die Durchflußelemente und damit den thermischen Wirkungsgrad der Anordnung.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Durchlauferhitzer der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Gattung so auszubilden, daß auf einfache Weise eine bleibende Aufweitung des Rohres durch die Wärmedehnung der Durchflußelemente vermieden wird und der Anpreßdruck der Durchflußelemente auf die Heizelemente mindestens bis zu einer ausgewählten oberen Temperaturgrenze, beispielsweise der Curie-Temperatur, erhalten bleibt.
Die gestellte Aufgabe wird erfinaungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebene Ausbildung gelöst.
Die gefundene Lösung hat den Vorteil, daß die Charakterristik der am Umfang des Rohres wirkenden Federkräfte auf eine gewünschte Charakterristik des Anpreßdruckes abgestimmt werden kann, den die Durchflußelemente auf die Heizelemente ausüben sollen.
Zweckmäßige Aus- und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung rein schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Stirnansicht eines im Querschnitt H- förmigen Rohres, in dessen Steg Heizelemente, die Heizelemente bedeckende Anschlußelektroden und eine die Anschlußelektroden bedeckende elektrische Isolation angeordnet sind, Fig. 2 eine Stirnansicht eines Rohres wie in Fig. 1, Jedoch mit zwei Schweißstellen, Fig. 3 eine Stirnansicht eines Rohres wie in Fig. 2, jedoch mitzwei Schweißstellen an anderen Punkten, Fig. 4 eine Stirnansicht eines im Querschnitt H- förmigen Rohres, dessen äußere und innere Flanken der H- Schenkel aneinanderliegen, Fig. 5 eine Stirnansieit eines im Querschnitt viereckigen Rohres, das an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Je einen Dehnungsbogen aufweist und Heizungselemente, Anschlußelektroden sowie eine elektrische Isolation enthält, Fig. 6 eine Stirnansicht eines Rohres, das zwei parallele und zwei von außen nach innen schräg einwärts gebogene sowie mittig parallel zueinander verlaufende Seiten besitzt und ebenfalls Heizelemente, Anschlußelektroden und eine elektrische Isolation enthält.
Beispiel 1, nach den Figuren 1,2,3 und 4: Bei dem in Fig. 1 dargestellten Durchlauferhitzer sind zwei Jeweils einen Durchflußkanal 1a aufweisende Durchflußelemente 1 in einem Rohr 2 eingespannt. Die Durchflußkanäle 1a können auf nicht gezeigte Weise an zwei gleichaufliegenden Enden durch einen Rohrbogen oder ein Hosenrohr miteinander verbunden sein.
Die Durchflußelemente 1 sind gegen zwischen ihnen angeordnete Heizelemente 3 aus kaltleitendem Material die Heizelemente 3 bedeckende Anschlußelektroden 4 und eine die Anschlußelektroden 4 bedeckende elektrische Isolation 5 angepreßt. Die Heizelemente 3 bestehen aus kaltleitendem Mater-ial.
Der Ausdehnungskoeffizient des Materials des Rohres 2 ist kleiner als der Ausdehnungskoeffizient des Materials der Durchflußelemente 1. Als Material für die Durchflußelemente 1 ist beispielsweise Aluminium, Kupfer oder Messing geeignet. Für das Rohr 2 wird zweckmäßigerweise Stahl oder Edelstahl verwendet. Es können aber auch andere Materialkombinationen gewählt werden.
Im Betrieb des Durchlauferhitzers dehnen sich die Durchflußelemente 1 unter der von den Heizelementen 3 auf sie abgegebenen Wärme aus und weiten dabei das Rohr 2 auf. Ohne besondere Vorkehrungen könnte dabei das Rohr 2 soweit aufgeweitet werden, daß es nach dem Erkalten nicht mehr in seine Ausgangslage zurückkehrt. Dies hätte jedoch eine Minderung des von den Durchflußelementen 1 auf die Heizelemente 2 ausgeübten Anpreßdruckes zur Folge, was wiederum eine Verschlechterung des Wärmeüberganges von den Heizelementen 1 auf die Durchflußelemente 2 nach sich ziehen würde.
Um eine bleibende Dehnung des Rohres 2 zu vermeiden, ist es auf einem Teil seines Umfanges als eine Feder ausgebildet, deren Kraft den auf eine Rohraufweitung gerichteten Wärmedehnungskräften entgegengesetzt ist. Mit anderen Worten, das Rohr 2 besitzt auf einem Teil seines Umfanges Federeigenschaften.
Als geeignet hat sich beispielsweise ein H- förmiger Querschnitt des Rohres 2 erwiesen. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Durchflußelemente 1 samt den Heizelementen 3, den Anschlußelektroden 4 und der Isolation 5 im Steg 2a des Rohres 2 angeordnet. Durch die Wärmedehnung der Durchfluß elemente 1 werden die inneren Flanken 2b der Schenkel des Rohres 2 auf Druck und die äußeren Flanken 2c der Schenkel des Rohres 2 auf Zug beansprucht. Infolge ihrer Länge können sich die Flanken 2c dehnen, ohne bleibend verformt zu werden. Ihre Länge ist so bemessen, daß die ihnen auf Grund der Wärmedehnung der Durchflußelemente 1 erteilte Dehnung unterhalb der Elastizitätsgrenze bleibt. Beide Flanken 2c wirken somit als Federn, die mit dem Erkalten der DurchfluBelemente 1 in ihre Ausgangslage zurückkehren.
Das Rohr 2 kann zwischen seinen inneren Flanken 2b und seinen äußeren Flanken 2c einen Luftabstand besitzen Das in Fig. 1 gezeigte Rohr 2 ist nahtlos.
Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Rohre sind der Form nach gleich dem Rohr 2 in Fig. 1. Sie unterscheiden sich lediglich dadurch vom Rohr 2 in Fig.
1, daß sie aus zwei Teilen zusammengeschweißt sind und somit Jeweils zwei Schweißnähte 2de 2e aufweisen, die an Ubergangsstellen zwischen den inneren und äußeren Flanken der H- Schenkel liegen.
Bei dem im Querschnitt ebenfalls H- förmigen Rohr nach Fig. 4 liegen die äußeren und inneren Flanken der H- Schenkel aneinander. Das Rohr ist hier aus einem Blechstreifen gefertigt, der bei 2f zusammengeschweißt ist.
Beispiel 2, nach Fig. 5: Das Rohr ist hier mit 6 bezeichnet und im Querschnitt viereckig. Die Durchflußelemente 1 und die Heizelemente 2 sind samt den Anschlußelektroden 4 und der elektrischen Isolation 5 zwischen zwei parallelen Seiten 6a des Rohres 6 angeordnet. Die beiden anderen Seiten 6b des Rohres 6 besitzen jeweils einen Dehnungsbogen 6c, der so bemessen ist, daß die dem Rohr 6 aufgezwungene Aufweitung innerhalb der Elastizitätsgrenze bleibt.
Beispiel 3, nach Fig. 6: Das Rohr ist hier mit 7 bezeichnet und besitzt zwei gleichgerichtete Seiten 7a, welche in gleicher Weise wie in den Beispielen 1 und 2 Federn bilden, deren Kraft den auf eine Rohraufweitung gerichteten Wärmedehnungskräften entgegengesetzt ist.
Ferner besitzt das Rohr 7 zwei von den Enden der gleichgerichteten Seiten 7a schräg einwärts gerichtete und mittig parallele Seiten 7b.
Zwischen den parallelen Abschnitten der Seiten 7b sind die Durchflußelemente 1 und die Heizelemente 3 samt den Anschlußelektroden 4 und-der elektrischen Isolation 5 angeordnet. Zur Erhöhung der Federwirkung der Seiten 7a erstreckt sich zwischen Jeder Seite 7b und der zugeordneten Oberfläche der Durchflußelemente 1 eine Tellerfeder 8. Eine solche Anordnung kann bedarfsweise auch bei den Gegenständen' der anderen Beispiele vorgesehen werden.
Anstelle der Tellerfedern 8 ist es auch möglich, Elemente zu verwenden, mit denen die Ausdehnung der Durchflußelemente 1 und des Rohres 2, 6, 7 kompensiert werden kann. Beispielsweise kann als Material für die Kompensationselemente keramisches Material verwendet werden, das auch zur Minderung von Wärmeverlusten beiträgt.
Der beschriebene Durchlauferhitzer eignet sich insbesondere als Durchlauferhitzer fUr Kaffeemaschinen.
8 Patentansprüche 6 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Elektrischer Durchlauferhitzer, bei dem zwei Jeweils mindestens einen Durchflußkanal aufweisende Durchflußelemente in einem Rohr eingespannt und gegen zwischen ihnen angeordnete Heizelemente aus kaltleitendem keramischen Material, die Heizelemente bedeckende Anschlußelektroden sowie eine die Anschlußelektroden bedeckende elektrische Isolation angepreßt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß der Ausdehnungskoeffizient des Materials des Rohres (2;6;7) kleiner als der Ausdehnungs -koeffizient des Materials der Durchflußelemente (1) ist und daß das Rohr (296,7) auf einem Teil seines Umfanges als eine der Aufweitung durch Wärmedehnungekräfte entgegenwirkende Feder ausgebildet ist.
2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Rohr (2) im Querschnitt H- förmig ist, und daß im Steg (2a) des Rohres (2) die Durchflußelemente (1) samt den Heizelementen (3), den Anschlußelektroden (4) und der elektrischen Isolation (5) angeordnet sind, während die äußeren Flanken (2c) der Schenkel des Rohres (2) ,jeweils als Feder ausgebildet sind.
3. Durchlauferhitzer nach einem der sorhergehenderl Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen den äußeren Flanken (2c) und den inneren Flanken (2b) der Schenkel des H- förmig ausgebildeten Rohres (2) ein Luftabstand besteht.
4. Durchlauferhitzer nach einem des vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die äußeren und die inneren Flanken der bis Schenkel des H- förmig ausgebildeten Rohres sLneinanderliegen.
5. Durchlauferhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß das H- förmig ausgebildete Rohr aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, die an zwei Ubergangsstellen zwischen den äußeren und inneren Flanken der H- Schenkel zusammengeschweist sind.
6. Durchlauferhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Feder von mindestens einem in der Wand des Rohres (6) angeordneten Dehnungsbogen (6c) gebildet ist (Fig.5).
7. Durchlauferhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Rohr (7) zwei gleichgerichtete, die Feder bildende Seiten (7a) und zwei von den Enden der gleichgerichteten Seiten (7a) nach innen schräg einwärts gerichtete und mittig parallele Seiten (7b) besitzt, zwischen deren parallelen Abschnitten, unter Zwischenlage von Tellerfedern (8), die Durchflußelemente (1) samt den Heizelementen(3) den Anschlußelektroden (4) und der elektrischen Isolation (5) angeordnet sind.
8. Durchlauferhitzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß zwischen den Durchflußelementen (1) und den zugeordneten Wandabschnitten Elemente angeordnet sind, die einen zur Kompensation der Ausdehnung der Durchflußelemente (1) und des Rohres (2;6;7) geeigneten Ausdehnungskoeffizienten besitzen.