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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kunststoff-Boiler zum Erwärmen eines
fließfähigen Mediums,
insbesondere zum Erwärmen
von Wasser gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Derartige
Boiler werden in der Praxis bei Kaffeemaschinen, Espressomaschinen
usw. verwendet. In der Vergangenheit wurden diese Boiler aus Metall hergestellt.
Die Verwendung von Metall führte
jedoch infolge der hohen Materialkosten zu hohen Herstellkosten.
Darüber
hinaus ist Metall ein aufwendig zu verarbeitendes Material, was
die Herstellkosten weiter erhöht
hat.
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Daher
wurden in der Praxis bereits Kunststoff-Boiler verwendet. Aus der
europäischen
Patentanmeldung 1 211 466, die den nächstkommenden Stand der Technik
bildet, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, ist ein derartiger
Kunststoff-Boiler entnehmbar. Dieser vorbekannte Kunststoff-Boiler besteht
aus einem Boileroberteil und einem Boilerunterteil. Die Heizeinrichtung
ist durch einen Rohrheizkörper
gebildet, der in dem Boilerunterteil mittels eines großflächigen Montageflansches
aus Metall eingesetzt ist. Für
die Anbringung des Montageflansches muss in dem Boilerunterteil
eine verhältnismäßig große Öffnung vorgesehen
werden. Diese Öffnung
muss wiederum durch geeignete Dichtmittel sicher gegen Austreten
des in dem Boiler befindlichen, zu erwärmenden Mediums ab gedichtet
werden. Auch hier gilt, dass die Verwendung eines Metallflansches
die Herstellkosten erhöht.
Darüber
hinaus werden die Herstellkosten durch die infolge des großen Öffnungsdurchmessers
notwendigen besonderen Abdichtmaßnahmen erhöht.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kunststoff-Boiler
der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem sich die Heizeinrichtung
auf einfachere und damit kostengünstigere
Weise gegenüber
dem Stand der Technik an dem Boiler anbringen lässt.
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Die
vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen finden sich in den Ansprüchen 2 bis 24.
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Durch
die Ausgestaltung der Heizeinrichtung in der Weise, dass diese zumindest
im Bereich der Montageöffnung
einen unbeheizten Abschnitt aufweist, und durch die weitere Ausgestaltung
der Montageöffnung
in dem Boilergehäuse
in der Weise, dass deren Innendurchmesser wenigstens abschnittsweise
dem Außendurchmesser
der Heizeinrichtung zumindest annähernd entspricht, besteht die
Möglichkeit,
auf ein gesondertes Montageblech bzw. einen gesonderten Montageflansch
verzichten zu können. Gleichzeitig
verringert sich der Durchmesser der Montageöffnung erheblich, so dass sich
auch die Maßnahmen
zu Erzielung einer ausreichenden Abdichtung im Vergleich zum Stand
der Technik, bei dem ein Montageflansch aus Metall für die Befestigung
der Heizeinrichtung in dem Boilergehäuse verwendet wird, verringern.
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Um
sicherzustellen, dass die von der Heizeinrichtung erzeugte Wärme zu keiner
Schädigung der
aus Kunststoff hergestellten Wände
des Boilergehäuses
führt,
kann weiterhin vorgesehen sein, dass sich der unbeheizte Abschnitt
der Heizeinrichtung an der Innenseite des Boilergehäuses fortsetzt.
Mit anderen Worten setzt sich der unbeheizte Abschnitt der Heizeinrichtung
in das Innere des Boilergehäuses fort.
Ebenso kann sich der unbeheizte Abschnitt der Heizeinrichtung an
der Außenseite
des Boilergehäuses
fortsetzen. Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Länge des
unbeheizten Abschnitts der Heizeinrichtung in Richtung der Innenseite
des Boilergehäuses
größer ist
als in Richtung der Außenseite.
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Die
Heizeinrichtung lässt
sich auf unterschiedliche Art und Weisen in der Montageöffnung fixieren
bzw. befestigen. Wird die Heizeinrichtung nach dem Herstellen des
Boilergehäuses
aus Kunststoff in die Montageöffnung
eingesetzt, so besteht die Möglichkeit,
dass dies je nach Ausgestaltung der Heizeinrichtung, sowohl von
der Behälteraußenseite
als auch von der Behälterinnenseite
erfolgen kann. Wird die Montage von der Behälterinnenseite aus vorgenommen,
was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn das Boilergehäuse aus
wenigstens zwei Gehäuseabschnitten
aufgebaut ist, die in einem gesonderten Montageschritt miteinander
verbunden werden, so kann die Montageöffnung zur Außenseite
des Boilergehäuses
hin eine Verengung besitzen, deren Innendurchmesser kleiner ist
als der Außendurchmesser
der Heizeinrichtung und an der die Heizeinrichtung bei der Montage
anliegt. Die Verengung besitzt dabei einen derartigen Innendurchmesser,
dass ein Anschlusselement der Heizeinrichtung, wie ein Anschlussbolzen
und dergleichen, noch durch die Verengung hindurchgeführt werden
kann. Durch diese Ausgestaltung wird auf einfache Weise eine definierte
axiale Lage der Heizeinrichtung bei der Montage durch Anlage der
zur Außenseite
weisenden Stirnseite der Heizeinrichtung an der Verengung bereitgestellt.
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Aufgrund
der hohen Festigkeit einiger Kunststoffe kann die Wandstärke des
Boilergehäuses
entsprechend gering gewählt
werden. In einem solchen Fall, aber auch unabhängig hiervon, kann die dabei entstehende
axiale Länge
der Montageöffnung
für eine
sichere Montage der Heizeinrichtung nicht ausreichen. Daher ist
es weiterhin vorteilhaft, wenn die Montageöffnung durch einen an dem Boilergehäuse angeordneten
bzw. angeformten Fortsatz gebildet ist bzw. durch diesen verlängert wird,
dessen axiale Länge
größer ist
als die Wandstärke
des Boilergehäuses
und der sich vorzugsweise von der Wand des Boilergehäuses nach
außen
erstreckt.
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Selbstverständlich besteht
die Möglichkeit, dass
ein Fortsatz lediglich an der Innenseite des Boilergehäuses oder
ein Fortsatz, sowohl an der Außen- als
auch Innenseite des Gehäuses
angeordnet ist. Durch die Verwendung von Kunststoff für das Boilergehäuse kann
dieser Fortsatz auf einfache Weise während eines Spritzgießvorganges
für das
Boilergehäuse
zusammen mit diesem in dem Spritzgießvorgang hergestellt werden.
Selbstverständlich
besteht auch die Möglichkeit,
dass der Fortsatz getrennt von dem Boilergehäuse angefertigt wird und anschließend mittels
eines geeigneten Montageverfahrens mit dem Boilergehäuse an der
Montageöffnung
in der Gehäusewand
in der Weise angebracht wird, dass die Mittellängsachse des Fortsatzes mit
der Mittellängsachse
der Montageöffnung
fluchtet.
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Um
das Austreten des in dem Boilergehäuse befindlichen fließfähigen Mediums
aus der Montageöffnung
für die
Heizeinrichtung zu verhindern, kann weiterhin vorgesehen sein, dass
zwischen der Innenwand der Montageöffnung und der Außenwand
der Heizeinrichtung wenigstens ein Dichtelement angeordnet ist.
Hierbei kann der Herstellvorgang weiterhin dadurch vereinfacht werden,
dass das Dichtelement auf die Außenseite der Heizeinrichtung
aufgespritzt ist.
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Grundsätzlich besteht
die Möglichkeit,
als Befestigungsmittel die Passung zwischen der Innenwand der Montageöffnung und
der Außenwand
der Heizeinrichtung so zu wählen,
dass die Heizeinrichtung nach dem Einsetzen in der Montageöffnung dort fest
angeordnet ist, d.h. also, dass die Passung eine schwergängige Fügepassung
oder eine Presspassung ist. Da sich jedoch die Heizeinrichtung zyklisch erwärmt und
abkühlt,
besteht hierbei die Möglichkeit, dass
sich diese Passung im Laufe der Betriebszeit der Heizeinrichtung
bzw. der Einsatzzeit des Boilers verändert. Daher ist es vorteilhaft,
wenn das Befestigungsmittel, welches die Heizeinrichtung in der
Montageöffnung
fixiert, durch wenigstens ein Klemmelement gebildet ist. Hierbei
kann das Klemmelement durch plastisches Verformen die Heizeinrichtung
in der Montageöffnung
fixieren. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen, dass das vorzugsweise aus
Metall hergestellte Klemmelement eine C-förmige Gestalt besitzt, wobei
der Innendurchmesser des Befestigungselements so gewählt ist,
dass das Klemmelement bei der Montage der Heizeinrichtung in der Montageöffnung des
Boilergehäuses
angeordnet werden kann, aber anschließend plastisch so verformt
wird, dass es mit seinen bei den freien Enden hinter entsprechende
Hinterschneidungen an der Gehäusewand
des Boilers bzw. an einem ggf. vorgesehen Fortsatz hintergreift.
Ebenso besteht die Möglichkeit,
dass das Klemmelement durch einen vollständig geschlossenen Ring, vorzugsweise
aus Metall, gebildet ist, dessen Innendurchmesser zumindest annährend dem
Außendurchmesser
des Fortsatzes entspricht. Auch hier kann die Fixierung des Rings
und damit die Fixierung der Heizeinrichtung durch plastisches Verformen
des Rings, vorzugsweise durch Umgreifen der Ringränder an
Hinterschneidungen, erfolgen.
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Es
ist noch zu bemerken, dass je nach Ausgestaltung und/oder Anordnung
des Befestigungsmittels dieses als Massenanschluss für die Heizeinrichtung
dienen kann.
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Ebenso
besteht die Möglichkeit,
dass das Befestigungsmittel an dem Gehäuse und/oder dem Fortsatz der
Montageöffnung
durch vorzugsweise Anspritzen einstückig angeformt ist. Auch hier
kann die Fixierung der Heizeinrichtung nach deren Montage in der
Montagöffnung
durch plastisches Verformen des Befestigungsmittels fixiert werden.
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Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
dass das Befestigungsmittel an einer Isolierperle, vorzugsweise
aus Kunststoff, angebracht ist, die die Montageöffnung gegenüber der
Außenseite
des Boilers bei montierter Heizeinrichtung und/oder die Heizeinrichtung verschließt. Wie
bereits in den vorstehend geschilderten Fällen erläutert, kann auch hier die Fixierung der
Heizeinrichtung in der Montageöffnung
durch plastisches Verformen des Befestigungsmittels nach Einsetzen
der Heizeinrichtung in die Montageöffnung erfolgen.
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Neben
der nachträglichen
Montage der Heizeinrichtung in der Montageöffnung des Behältergehäuses, d.h.
nach dem Herstellen des Boilergehäuses bzw. eines Abschnittes
hiervon, besteht auch die Möglichkeit,
dass die Montageöffnung
durch Umspritzen der Heizeinrichtung beim Anfertigen des Boilergehäuses selbst
gebildet wird. Mit anderen Worten wird die Heizeinrichtung bei dem
Spritzgießvorgang für das Boilergehäuse oder
eines Abschnittes hiervor in die Spritzma schine eingelegt und beim
Spritzgießvorgang
mit dem Kunststoffmaterial umspritzt, so dass nach Herausnehmen
des Boilergehäuses
bzw. des hierzu gehörenden
Abschnittes die Heizeinrichtung bereits in der Montageöffnung fixiert
ist. Hierdurch vereinfacht sich der Montageaufwand für den erfindungsgemäßen Boiler
erheblich. Darüber
hinaus bedarf es keines gesonderten zusätzlichen Befestigungsmittels,
da das Befestigungsmittel durch die Umspritzung der Heizeinrichtung
gebildet wird. Selbstverständlich
kann aber auch hier ein zusätzliches
Befestigungsmittel vorgesehen sein, welches ebenfalls bei dem Spritzgießvorgang
für das
Boilergehäuse
bzw. eines Abschnittes hiervon in die Spritzgießmaschine miteingelegt wird
und nach Fertigstellung des Boilergehäuses die Heizeinrichtung zusätzlich in
der Montageöffnung
fixiert.
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Eine
weitere Möglichkeit
zur Ausgestaltung des Befestigungsmittels besteht darin, dass die
Montageöffnung
an ihrem zu der Außenseite
des Boilers weisenden Ende eine Aufweitung besitzt, die zu einer Aufweitung
an der Heizeinrichtung korrespondiert. Hierbei kann die Aufweitung
an der Montageöffnung während des
Herstellvorgangs des Boilergehäuses bzw.
dem Teil des Gehäuses,
welches die Montageöffnung
für die
Heizeinrichtung aufweist, vorgesehen werden, wogegen die Heizeinrichtung
in die Montageöffnung
eingeführt
wird und anschließend
ein entsprechendes Bauteil der Heizeinrichtung, beispielsweise das
Mantelrohr, aufgeweitet wird. Hierdurch wird die Heizeinrichtung
an der Aufweitung der Montageöffnung
verklemmt.
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Neben
der Montageöffnung
für die
Heizeinrichtung kann weiterhin eine Montageöffnung für die Anbringung einer Steuereinheit
vorgesehen sein, welche in Wärmeleitkontakt
mit einem beheizten Abschnitt der Heizeinrichtung steht. Hierdurch
besteht die Möglichkeit,
einen Steuer- bzw. Regelvorgang für die Heizeinrichtung vorsehen
zu können.
Neben dieser Montageöffnung
für die
Steuereinheit besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit,
weitere Montageöffnungen
in dem Boilergehäuse
vorzusehen, in der zusätzliche
Steuer- und/oder Regelelemente bzw. Messelemente, wie Verschmutzungssensoren,
Drucksensoren usw. eingesetzt sein können.
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Der
Wärmeleitkontakt
kann hierbei durch Wärmestrahlung
oder Wärmeleitung
hergestellt werden. Im letzteren Fall wird der Wärmeleitkontakt durch ein Wärmeleitelement,
vorzugsweise ein Wärmeleitblech
hergestellt.
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Die
Steuereinheit kann wiederum durch die unterschiedlichsten Bauteile
gebildet sein. Vorzugsweise ist die Steuereinheit durch ein PTC-
oder ein NTC-Element oder durch eine Schmelzsicherung gebildet.
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Zur
Fixierung der Steuereinheit in deren Montageöffnung kann ein Rastvorgang
und/oder ein Befestigungselement vorgesehen sein. Grundsätzlich besteht
aber auch die Möglichkeit,
dass die Steuereinheit während
des Spritzgießvorganges
für das Behältergehäuse, oder
Teilen hiervon, bereits in die Spritzgießmaschine eingelegt wird, um
während
des Spritzgießvorgangs
in die Behälterwand
und damit in die entstehende Montageöffnung eingebracht zu werden.
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Wie
bereits vorstehend dargelegt worden ist, kann das Boilergehäuse einstückig ausgebildet
oder aus zwei oder mehr Gehäuseabschnitten
aufgebaut sein. Ein besonders einfacher Herstellvorgang sowie eine
einfache Montage des Boilers insgesamt wird dadurch erreicht, dass
das Boilergehäuse
aus wenigstens zwei Teilen besteht, wobei vorzugsweise die wenigstens
eine Montageöffnung
für die
Heizeinrichtung und/oder die Montageöffnung für die Steuereinheit in einem
der beiden Boilergehäuseteile
vorgesehen ist. Dabei können
die beiden Gehäuseteile
unter Zwischenschaltung einer Dichtung stoffschlüssig, formschlüssig oder
kraftschlüssig
miteinander verbunden sein. Eine kraftschlüssige Verbindung erfolgt durch
Einsatz einer oder mehrer Metallschellen, welche auf zwei Flanschabschnitte, über die
die beiden Gehäuseteile
aneinander anliegen und die wenigstens ein Dichtungselement zwischen
sich aufnehmen, bei der Montage des Boilers aufgeschoben werden.
Dabei ist die Metallschelle so ausgestaltet, dass sie eine elastische
Klemmkraft auf die beiden Flansche ausübt. Ebenfalls besteht die Möglichkeit,
dass die beiden Gehäuseteile
miteinander durch eine Rastverbindung oder einen oder mehrere Schnapphaken
miteinander verbunden sind. Schließlich kann alternativ vorgesehen
sein, dass das eine Boilergehäuseteil
einen oder mehrere Kunststoffstifts an dem Flansch aufweist, der
jeweils eine Durchgangsdurchbrechung an dem Flansch des anderen
Boilergehäuseteils
durchgreift und der anschließend ähnlich einem
Niet durch Erwärmen
an seinem oberen freien Ende plastisch so verformt wird, dass er über die Ränder der
Durchgangsdurchbrechung in dem Flansch übergreift. Schließlich können die
beiden Gehäuseteile
auch stoffschlüssig,
beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen, miteinander verbunden
werden.
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Für die Heizeinrichtung
können
die unterschiedlichsten Lösungen
eingesetzt werden. Es ist für
die vorliegende Erfindung bevorzugt, dass die Heizeinrichtung ein
Rohrheizkörper
ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sowie Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungsfiguren
erläutert.
Hierbei ist zu bemerken, dass sich die in der Beschreibung verwendeten
Begriffe "links", "rechts", "oben" und "unten" auf die Zeichnungsfiguren
mit normal lesbaren Bezugszeichen und Figurenbezeichnungen beziehen.
Hierbei ist:
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1 eine
Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Boiler;
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2 eine
Vertikalschnittansicht durch den in 1 gezeigten
Boiler entlang der Linie II-II in 1;
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3 eine
horizontale Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Boilers;
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4 eine
detaillierte Querschnittsansicht auf eine in einer Montageöffnung des
Boilergehäuses eingesetzte
Heizeinrichtung;
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Ausgestaltung der Montageöffnung
in dem Boilergehäuse
und für
Anordnung der Heizeinrichtung in der Montageöffnung;
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6 ein
dritte alternative Ausführungsform für eine Ausgestaltung
der Montageöffnung
in dem Boilergehäuse
und für
Anordnung der Heizeinrichtung in der Montageöffnung;
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7 eine
vierte alternative Ausführungsform
für eine
Ausgestaltung der Montageöffnung
in dem Boilergehäuse
und für
Anordnung der Heizeinrichtung in der Montageöffnung;
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8 eine
fünfte
alternative Ausführungsform
für eine
Ausgestaltung der Montageöffnung
in dem Boilergehäuse
und für
Anordnung der Heizeinrichtung in der Montageöffnung;
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9 eine
sechste alternative Ausführungsform
für eine
Ausgestaltung der Montageöffnung
in dem Boilergehäuse
und für
Anordnung der Heizeinrichtung in der Montageöffnung;
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10, 11 eine
siebte alternative Ausführungsform
für eine
Ausgestaltung der Montageöffnung
in dem Boilergehäuse
und für
Anordnung der Heizeinrichtung in der Montageöffnung;
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12, 13 eine
achte alternative Ausführungsform
für eine
Ausgestaltung der Montageöffnung
in dem Boilergehäuse
und für
Anordnung der Heizeinrichtung in der Montageöffnung;
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14a-c Teilquerschnittsansichten der Fügestellen
eines erfindungsgemäßen Boilers,
der aus zwei Gehäuseteilen
aufgebaut ist; und
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15 eine
Teilquerschnittsansicht des Boilergehäuses mit einer Montageöffnung für eine Steuereinheit.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Boiler 10 in
einer Seitenansicht wiedergegeben. Das Gehäuse 12 des Boilers 10 besteht
aus einem oberen Gehäuseteil 14 sowie
einem unteren Gehäuseteil 16,
die jeweils aus Kunststoff, vorzugsweise durch ein 2K-Verfahren,
hergestellt sind. Die beiden Gehäuseteile 14, 16 sind
im Wesentlichen topfartig rotationssymmetrisch aufgebaut und in
der Weise zu einander geometrisch ähnlich, dass ihre äußere und
innere Form übereinstimmt,
aber das obere Gehäuseteil 14 eine größere Tiefe
bzw. axiale Länge
besitzt als das untere Gehäuseteil 16.
Sind die beiden Gehäuseteile 14, 16 zu
dem Boiler 10 zusammengefügt, so weisen sie, wie dies
aus den 1 und 2 entnehmbar
ist, die Form eines Zylinders auf, dessen stirnseitigen Enden 14a, 16a leicht
konvex nach außen
gewölbt sind.
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Die
beiden Gehäuseteile 14, 16 besitzen
an ihren nicht näher
bezeichneten freien Rändern,
an denen sie zu dem Boilergehäuse 12 zusammengefügt werden,
jeweils einen vorzugsweise vollständig umlaufenden Flansch 18, 20,
an dem sie im montierten Zustand vorzugsweise vollflächig aneinander
anliegen, wie dies aus den 14a bis 14c entnehmbar ist. Die beiden Flansche 18, 20 erstrecken sich
von der Außenseite
des freien Wandendes des jeweiligen Gehäuseteils 14, 16 in
einem Winkel von zumindest annähernd
90° von
der Gehäusewand weg
nach außen.
Beide Flansche 18, 20 besitzen in etwa in der
Mitte ihrer nicht näher
bezeichneten Kontaktflächen
eine halbzylindrische, ebenfalls vollständig umlaufende Ausnehmung 18a, 20a,
in die ein Dichtelement 22 eingelegt ist.
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Wie
aus den 14a bis 14c entnehmbar
ist, können
die beiden Flansche 18, 20 und damit die beiden
Gehäuseteile 14, 16 auf
ganz unterschiedliche Weise miteinander verbunden werden. So ist bei
der in 14a gezeigten ersten Alternative
eine im Querschnitt C-förmige
Metallschelle 32 vorgesehen, die vollständig, abschnittsweise, in zwei
Halbringen oder in Form des Buchstabens „C", betrachtet von oben, die beiden Flansche 18, 20 umgreifen kann.
Die C-förmige
Metallschelle 32 ist federelastisch ausgebildet, wobei
der Abstand an den freien Enden des „C" kleiner ist als die Stärke bzw.
Höhe der
beiden aufeinanderliegenden Flansche 18, 20. Hierdurch
muss die Schelle 32 zum Aufschieben auf die beiden Flansche 18, 20 aufgeweitet
werden. Die hierdurch aufgebaute elastische, in Richtung senkrecht
zu den in dargestellten Beispielen horizontal verlaufenden Oberflächen bzw.
Kontaktflächen
der beiden Flansche 18, 20 wirkende Druckkraft
dient dazu, die beiden Flansche 18, 20 aufeinander
zu pressen und dabei in Verbindung mit dem Dichtelement 22 eine
fluiddichte Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen 14, 16 zu
bilden.
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Bei
der in 14b gezeigten Alternative ist an
dem Flansch 20 des unteren Gehäuseteils 16 ein vorzugsweise
elastischer, ebenfalls zumindest abschnittsweise umlaufender Schnapphaken 20b angeformt,
der den Flansch 18 des oberen Gehäuseteils 14 übergreift.
Durch die Elastizität
dieses Schnapphakens 20b wird wiederum eine Druckkraft senkrecht
zu den horizontal verlaufenden Flanschoberflächen bzw. Kontaktflächen aufgebaut,
so dass die beiden Flansche 18, 20 aufeinander
gepresst werden und dabei in Verbindung mit dem Dichtuelement 22 eine
fluiddichte Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen 14, 16 bilden.
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Schließlich wird
bei der in 14c gezeigten Alternative die
beiden Flansche 18, 20 und damit die beiden Gehäuseteile 14, 16 durch
eine Heißprägung miteinander
verbunden. Hierzu ist der Flansch 20 des Gehäuseunterteils 18 mit
mehreren in Umfangsrichtung des Flansches 20 beabstandet
zueinander vorgesehenen, im Wesentlichen senkrecht zu der Flansch-
bzw. Kontaktoberfläche
und im montierten Zustand in Richtung des Flansches 18 des
oberen Gehäuseteils 14 weisenden
Stiften 20c versehen. Diese Stifte 20c durchsetzen
jeweils Durchgangsdurchbrechungen 18b des Flansches 18 des
oberen Gehäuseteils 14.
Die axiale Länge
der Stifte 20c ist größer als
die axiale Länge
der Durchgangsdurchbrechungen 18b des Flansches 18 des
Gehäuseoberteils 14.
Nach dem Durchstecken der Stifte 20c wird das über den
Flansch 18 des oberen Gehäuseteils 14 hinausragende
Ende der Stifte 20c mittels Erwärmung plastisch so verformt,
dass die dabei entstehenden, nicht näher bezeichneten Abflachungen die
ebenfalls nicht näher
bezeichneten Ränder
der Durchgangsdurchbrechungen 18b des Flansches 18 übergreifen.
Werden die beiden Flansche 18, 20 während der
Erwärmung
und der Aushärtung
der Stifte 20c aufeinander gepresst, so entsteht ebenfalls eine
elastische Vorspannung, die in Verbindung mit dem Dichtelement 22 eine
dichte Verbindung der beiden Gehäuseteile 14, 16 erlaubt.
Es ist noch anzumerken, dass anstellte mehrerer Stifte 20a auch
ringförmige
Abschnitte an dem Flansch 20 vorgesehen sein können, die
in entsprechend geformte Schlitze an dem Flansch 18 eingreifen.
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Neben
den beiden Gehäuseteilen 14, 16 weist
der erfindungsgemäße Boiler 10 eine
Heizeinrichtung 40 auf, die durch einen elektrischen Rohrheizkörper bekannter
Bauart gebildet ist. Der Rohrheizkörper 40, der einen
kreisförmigen
Querschnitt besitzt, durchsetzt mit seinen beiden freien Anschlussenden 42 die
untere stirnseitige Wand 16a des unteren Gehäuseteils 16 jeweils
durch eine Montageöffnung 46.
Wie aus 2 hervorgeht, ist der Rohrheizkörper 40 im
Inneren des Boilers 10 spiralförmig gewickelt, wobei die Spirale
zumindest annährend
in einer Horizontalebene liegt. Dabei befindet sich die spiralförmige Wicklung
in der Nähe
des stirnseitigen Endes 16a des unteren Gehäuseteils 16.
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Zur
nähren
Erläuterung
des Aufbaus der Montageöffnung 46 und
der Anordnung der Heizeinrichtung 40 in dieser wird auf 3 Bezug
genommen, die einen zu 1 und 2 ähnlichen
Boiler 10 mit einer etwas anderen Außenkontur zeigt. Bei dem in 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der Boiler 10 in einem Horizontalschnitt wiedergegeben,
wobei die Heizeinrichtung 40 ebenfalls mit ihrer Mittellängsachse
horizontal verläuft.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform
der 1 und 2 erstreckt sich hier der Rohrheizkörper 40 gerade
in das Innere des Gehäuses 12 des
Boilers 10 hinein.
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Die
Montageöffnung 46 besitzt,
ebenso wie der Rohrheizkörper 40,
einen kreisförmigen
Querschnitt. Wie aus 3 entnehmbar ist, ist die Montageöffnung 46 nicht
nur durch eine einen kreisförmigen
Querschnitt aufweisende Durchbrechung in der Wand des unteren Gehäuseteils 16 gebildet,
sondern es ist zusätzlich
ein Fortsatz 48 an der Montageöffnung 46 einstückig an
der Außenseite
der Gehäusewand
in der Weise angeformt, dass die Mittellängsachse des Fortsatzes 48 mit
der Mittellängsachse
der Durchbrechung in der Wand des unteren Gehäuseteils 16 fluchtet.
Der Fortsatz 48 besitzt eine zylindrische Außenkontur.
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Wie
weiterhin aus 3 hervorgeht, liegt die nicht
näher bezeichnete
Innenwand der Montageöffnung 46 an
der Außenwand
des Rohrheizkörpers 40 mit
zwei ringförmigen
Abschnitten 46a, 46b an. Die beiden Abschnitte 46a, 46b befinden
sich jeweils an den beiden stirnseitigen Enden der Montageöffnung 46,
d.h. an der Innenseite und der Außenseite der Montageöffnung 46.
Der zwischen den beiden Abschnitten 46a, 46b liegende
Raum dient zur Aufnahme einer Dichtung 50, die vor der
Montage der Heizeinrichtung 40 in diesen Zwischenraum eingelegt oder
auf die Heizeinrichtung 40 vor deren Anbringung in der
Montageöffnung 46 aufgespritzt
werden kann.
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Aus 3 ist
darüber
hinaus entnehmbar, dass der Rohrheizkörper 40 ein verhältnismäßig langes
unbeheiztes Anschlussende 42 besitzt. Dieses wird durch
einen langgestreckten, zylindrischen Anschlussbolzen 52 aus
einem elektrisch leitfähigen Material
gebildet, der im Inneren des Rohrheizkörpers 40 zentrisch
angeordnet ist und der erst verhältnismäßig weit
im Inneren des Boilers 10 mit einer Heizwendel 54 aus
einem elektrischen Widerstandsheizdraht verbunden ist. Hierdurch
wird erreicht, dass die von der Heizeinrichtung 40 abgegebene Wärme nicht
die Montageöffnung 46 bzw.
die sich in deren Nähe
befindlichen Gehäuseabschnitte
beschädigt.
Dabei ist die axiale Länge
des in das Innere des Boilers 10 weisenden Abschnitts des
unbeheizten Endes 42 des Rohrheizkörpers 40 bzw. des
Anschlussbolzens 52 länger
als die axiale Länge
des nach außen
weisenden Abschnitts des unbeheizten Endes 42 bzw. des
Anschlussbolzens 52. Hierdurch wird, wie bereits erwähnt, ein
ausreichender Abstand zwischen dem mit dem Heizwendeldraht 54 beginnenden
beheizten Abschnitt der Heizeinrichtung 40 und der Wand
des unteren Gehäuseteils 16 bereitgestellt,
so dass eine Schädigung
der Wand dieses Gehäuseteils 16 bzw.
der Montageöffnung 46 und/oder der
Dichtung 50 selbst bei einem Trockengang der Heizeinrichtung 40 zuverlässig vermieden
wird. Es ist noch zu bemerken, dass der Anschlussbolzen 52 an der
Außenseite
der Montageöffnung 46 beabstandet zu
dieser aus dem Mantelrohr 41 des Rohrheizkörpers 40 hervorsteht,
was eine Kontaktierung mit einer elektrischen Stromquelle erlaubt.
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An
der Außenseite
des Fortsatzes 48 ist ein Stützring 56 vorzugsweise
aus Metall aufgesetzt bzw. aufgeschoben und verklemmt. Der Stützring 56, der
ein vollständig
geschlossener Ring oder ein C-förmiger
Ring sein kann, besitzt einen Innendurchmesser, der zumindest annährend dem
Außendurchmesser
des Fortsatzes 48 entspricht. Der Stützring 56 wird nach
dem Aufschieben bzw. Aufsetzen auf den Fortsatz 48 plastisch
verformt, so dass er den Fortsatz 48 zusam menpresst und
dadurch die Heizeinrichtung 40 im Inneren der Montageöffnung 46 fixiert.
Darüber
hinaus kann der Stützring 56 dazu
dienen, über
die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Boilers 10 eine
ausreichende Druckspannung auf die Dichtung 50 auszuüben. Dies
kann deshalb notwendig werden, da der Fortsatz 48 aus Kunststoff
und der Rohrheizkörper 40,
dessen Mantelrohr 41 aus Edelstahl gefertigt sein kann,
eine unterschiedliche Wärmedehnung
zeigen. Bei entsprechender Materialauswahl für den Kunststoffboiler 10 und
der Heizeinrichtung 40 bzw. einer entsprechenden Materialpaarung kann
auch auf den Stützring 56 verzichtet
werden. Bei einer entsprechenden Gestaltung kann dieser Stützring 56 auch
zur Erdung des Anschluss des Rohrheizkörpers 40 herangezogen
werden.
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In
den 4 bis 12 finden sich unterschiedliche
Ausgestaltungen zur Fixierung des Rohrheizkörpers 40 in der Montageöffnung 46 in
schematischer Darstellung. Nachstehend werden die einzelnen Ausführungsbeispiele
beschrieben, wobei bei ähnlichen
Ausführungsformen
lediglich die Unterschiede untereinander beschrieben werden. Selbstverständlich können einzelne
Elemente einer Ausführungsform
mit Elementen anderer Ausführungsbeispielen
miteinander kombiniert werden:
In 4 ist eine
erste Variante gezeigt, bei der Rohrheizkörper 40 mittels einer
Isolierperle 58 vorzugsweise aus Kunststoff in der Montageöffnung 46 gehalten
wird. Die Isolierperle 58 wird von der Außenseite
auf den Rohrheizkörper 40 aufgeschoben
und vorzugsweise an diesem befestigt. Mit der Isolierperle 58 ist
der Stützring 56 festverbunden.
Die feste Verbindung kann beispielsweise dadurch bewirkt werden,
dass der Ring 56 bei dem Gießvorgang der Isolierperle 58 eingegossen
wird. Die Funktion des Stützringes 56 dieser
Ausführungsform
und seine Festlegung erfolgt in gleicher Weise wie bei dem Stützring 56 in 3.
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Die
in 5 gezeigte zweite Ausführungsform unterscheidet sich
von der in 4 gezeigten dadurch, dass die
Montageöffnung 46 an
ihrer nach Außen
weisenden Stirnseite eine Verengung 46c besitzt, deren
Innendurchmesser in etwa dem Durchmesser des Anschlussbolzens 52 des
Rohrheizkörpers 40 entspricht.
Bei dieser Ausführungsform
wird der Rohrheizkörper 40 von
der Innenseite des Ge häuseteils 14 oder 16 eingeschoben,
bis die Stirnseite 40a des Matenlrohres des Rohrheizkörpers 40 gegen
die Verengung 46c anliegt. Hierbei durchsetzt der Anschlussbolzen 52 des
Rohrheizköpers 40 die Verengung 46c.
Anschließend
kann der Stützring 56 auf
den Fortsatz 48 von außen
aufgeschoben und dort verklemmt werden, wie es im Zusammenhang mit
der 3 vorstehend erläutert worden ist.
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Die
in 6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von den vorhergehenden dadurch, dass der Rohrheizkörper 40 in
die Montageöffnung 46 in
der Weise eingebracht wird, dass der Rohrheizkörper 40 beim Spritzen
des Gehäuseteils 14 oder 16 umspritzt
wird, so dass sich die Montageöffnung 46 bei
diesem Spritzvorgang bildet. Dabei kann der Rohrheizkörper 40 wieder
mit einer umspritzen Dichtung 50 versehen sein. Ebenfalls
besteht die Möglichkeit,
dass ein entsprechender Stützring 56,
wie es vorstehend erläutert
worden ist, vorgesehen ist. Um die Verankerung der Dichtung 50 an
dem Rohrheizkörper 40 zu
erhöhen,
kann an dem Mantelrohr 41 des Rohrheizkörpers 40 eine nicht
näher bezeichnete
Einschnürung
vorgesehen sein.
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In 7 ist
eine vierte Ausführungsform
für eine
Montageöffnung 46 und
für die
Ausgestaltung der Befestigung der Heizeinrichtung 40 in
dieser wiedergegeben. Diese unterscheidet sich von der im Zusammenhang
mit der 4 beschriebenen Ausführungsform
dahingehend, dass der Fortsatz 48 an seinem in Richtung
der Außenseite
des Boilers 10 weisenden Ende eine vollständig umlaufende
Aufweitung 48a besitzt. In diese Aufweitung 48a ist
das Dichtelement 50 in Form eines O-Rings eingesetzt. Das
Befestigungselement wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Spannhülse 58 gebildet, welche,
wie aus der 7 hervorgeht, doppelwandig ausgebildet
ist in der Weise, dass die Spannhülse 58 über die
Aufweitung 48a des Fortsatzes 48 von Außen aufgeschoben
werden kann und die beiden die Doppelwand bildenden Abschnitte 58a, 58b der Spannhülse 58 die
Wand der Aufweitung 48a zwischen sich aufnehmen. Die beiden
die Doppelwand bildenden Wandabschnitte 58a, 58b der
Spannhülse 58 sind
durch eine nicht näher
bezeichneten Boden miteinander verbunden, dessen runde Kontur im Querschnitt
der Kontur der Aufweitung 48a des Fortsatzes 48 angepasst
ist, wie dies aus 7 entnehmbar ist. Die axiale
Länge der
Spannhülse 58 ist so
gewählt,
dass sie mit dem außen
liegenden Wandabschnitt 58a, der axial länger ist
als der innenliegende Wandabschnitt 58b, über das
Ende der Aufweitung 48a des Fortsatzes 48 hinaus
ragt. Das freie Ende dieses Wandabschnittes 58a ist dann,
wie dies ebenfalls aus 7 entnehmbar ist, plastisch
in der Weise verformt, dass die Spannhülse 58 an der Aufweitung 48a des
Fortsatzes 48 festgelegt ist. Auf das freie Ende des Rohrheizkörpers 40 bzw.
des Mantelrohrs 41 ist eine Erdungsspeednut 60 aufgeschoben, wie
dies aus 7 hervorgeht, die als Masseanschluss
dient. Das Mantelrohr der Heizeinrichtung 40 ist durch
eine Isolierperle 61 fluiddicht verschlossen.
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Das
in 8 wiedergegebene fünfte Ausführungsbeispiel für eine Montageöffnung 46 unterscheidet
sich von dem in 7 gezeigten dadurch, dass die
Aufweitung 48a des Fortsatzes 48 nicht kontinuierlich
sondern sprunghaft in Form einer sich im Wesentlichen radial erstreckenden
Stufe erfolgt. In dem sich hieraus ergebenden Zwischenraum zwischen
der Außenseite
des Mantelrohrs 41 der Heizeinrichtung 40 und
der Innenseite der Aufweitung 48a ist eine doppelwandiges
Dichtelement 62 eingesetzt, dessen durch die beiden Wandabschnitte
gebildete Öffnung
nach Außen
weist. Wie aus 8 entnehmbar ist, ist das Dichtelement 62 an
seinem Verbindungsabschnitt bzw. seinem Boden der Form bzw. der
Stufe der Aufweitung 48a angepasst. In dem durch die beiden
Wandabschnitte der Doppelwand gebildeten Zwischenraum ist eine Erdungshülse 63 eingesetzt,
wobei die nach Außen
weisende Stirnseite der Erdungshülse 63 in
Richtung des Mantelrohres 41 des Rohrheizkörpers 40 umgebördelt ist.
An der Außenseite
besitzt die Aufweitung 48a im Bereich des Sprunges von
demjenigen Abschnitt des Fortsatzes 48, dessen Innendurchmesser
zumindest annähernd
dem Außendurchmesser
des Mantelrohres 41 der Heizeinrichtung 40 entspricht,
zu dem Abschnitt des Fortsatzes 48, der die Aufweitung 48a bildet,
einen umlaufenden Absatz 48b. Auf diesen Absatz 48b ist
der Stützring 56 aufgeschoben
bzw. aufgepresst. Es ist noch anzumerken, dass bei der Darstellung
der 8 die Isolierperle 61, die in 7 gezeigt
ist, nicht wiedergegeben ist, obwohl sie im betriebsbereiten Zustand
des Boilers 10 vorhanden ist.
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Bei
dem in 9 gezeigten sechsten Ausführungsbeispiel für die Montageöffnung 46 besitzt der
Fortsatz 48 einen größeren Innendurchmesser als
die eigentliche Montageöffnung 46 in
der Gehäusewand
des Boilers 10. Bei dieser Ausführungsform ist das in Richtung
der Außenseite
weisende stirnseitige Ende des Mantelrohrs 41 der Heizeinrichtung 40 mit
einer Aufweitung 40a in der Weise versehen, dass diese über die
Ränder
der Montageöffnung 46 hinaus übergreift.
In den zwischen der Innenwand des Fortsatzes 48, dessen
Außendurchmesser
größer ist
als der Außendurchmesser
der Aufweitung 40a der Heizeinrichtung 40, vorhandenen
Raum ist das Dichtelement 50 eingesetzt. Das Dichtelement 50 kann
wiederum eingeschoben oder auf der Aufweitung 40a des Mantelrohres 41 aufgespritzt
sein, wobei bei der Herstellung der Aufweitung 40a das Dichtelement 50 ebenfalls
aufgeweitet wird. Im Bereich der Aufweitung 40a des Mantelrohres 41 ist eine
Hülse 63 mit
einem Erdungsflachstecker eingesetzt, die als Masseanschluss für die Heizeinrichtung 40 dient.
An der Außenseite
des Fortsatzes 48 ist noch der Stützring 56 vorgesehen.
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Die
in den 10 und 11 wiedergegebene
siebte Ausführungsform
unterscheidet sich von der in 9 lediglich
dahingehend, dass das Mantelrohr 41 der Heizeinrichtung 40 an
dem von der Wand des Gehäuses 12 des
Boilers 10 nach Innen erstreckenden Abschnitt eine umlaufende
Vertiefung 40b aufweist, in die der Rand der eigentlichen
Montageöffnung 46 eingreift.
Hierdurch wird die Heizeinrichtung 40 sowohl in die Richtung
nach Außen
als auch in die Richtung nach Innen axial festgelegt.
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In
den 12 und 13 ist
eine achte Ausführungsform
wiedergegeben, bei der ein Fortsatz 48 nicht nur an der
Außenseite
des Gehäuses 12 des Boilers 10 vorgesehen
ist, sondern ebenfalls an der Innenseite des Gehäuses 12. Dieser weitere
Fortsatz 68 dient zur Aufnahme bzw. Anbringung eines doppelwandigen
Dichtelements 69, welches den Fortsatz 68 beidseitig übergreift.
Wie insbesondere aus 12 hervorgeht, ist der Innendurchmesser
der Fortsätze 48, 68 größer als
der Außendurchmesser der
Heizeinrichtung 40. Im Bereich des Fortsatzes 68 greift
der innenliegende Abschnitt des doppelwandigen Dichtelements 69 ein,
wogegen im Bereich des Fortsatzes 48 das Mantelrohr 41 der
Heizeinrichtung 40 eine Aufweitung 40a besitzt.
An dem außenliegenden
Fortsatz 48 ist der Stützring 56 aufgesetzt
und umgebördelt.
Dieser besitzt wiederum einen Erdungsflachstecker.
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In 15 ist
eine weitere vorzugsweise kreisrunde Montageöffnung 70 in dem Gehäuse 12 des
Boilers 10 bzw. in einer der Gehäuseteile 14 oder 16 wiedergegeben.
Diese Montageöffnung 70 dient zur
Anbringung einer Steuer- oder Regeleinheit 72 in der Gehäusewand.
Wie aus 15 hervorgeht, ist die vorzugsweise
eine zylindrische Außenkontur
aufweisende Steuereinheit 72 durch vorzugsweise elastische
Schnappnasen 70a, die an der Außenseite der Montageöffnung 70 angeformt
sind, in der Montageöffnung 70 ggf.
unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Dichtungselements
fixiert. Die Steuereinheit 70 steht über ein gewelltes Wärmeleitblech 74 mit
der Heizeinrichtung 40 in Wärmeleitkontakt, so dass die
Steuereinheit 70 die Temperatur der Heizeinrichtung 70 erfassen
kann. Die Wellung des Wärmeleitblechs 74 dient
dazu, dessen Längenänderungen
bei seiner Erwärmung
und seiner Abkühlung auszugleichen.
Es ist noch zu bemerken, dass das Wärmeleitblech 74 mit
der Heizeinrichtung 40 und/oder der Steuereinheit 72 durch
einen Schweiß- oder
Lötvorgang
fest verbunden sein kann.