DE102011007542A1

DE102011007542A1 - Durchlauferhitzer

Info

Publication number: DE102011007542A1
Application number: DE102011007542A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Kuntz; Armin Lang
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-04-16
Also published as: DE102011007542B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer (10), insbesondere für eine Kaffeemaschine, mit einer Heizeinrichtung (14), mittels welcher ein von einer Flüssigkeit durchströmbares Rohr (12) des Durchlauferhitzers (10) beheizbar ist. Hierbei umfasst das Rohr (12) wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18), welche mittels ein und derselben Heizeinrichtung (14) beheizbar sind. Eine Längserstreckungsrichtung der Rohrstränge (16, 18) fällt hierbei zumindest im Wesentlichen mit einer Längserstreckungsrichtung der Heizeinrichtung (14) zusammen, und die wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) sind zumindest über die überwiegende Länge der Heizeinrichtung (14) hinweg mit dieser verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer, insbesondere für eine Kaffeemaschine, mit einer Heizeinrichtung, mittels welcher ein von einer Flüssigkeit durchströmbares Rohr des Durchlauferhitzers beheizbar ist.
Ein solcher Durchlauferhitzer ist etwa in der EP 1 321 708 B1 beschrieben. Hierbei ist ein flüssigkeitsführendes Rohr oder Dampfrohr in einem mittleren Bereich als Flachrohr mit zwei ebenen, zueinander parallelen Seitenwänden ausgebildet. Beidseitig ist auf diese ebenen Seitenwände jeweils ein Heizkörper aufgelötet. Eine Wand des jeweiligen Heizkörpers ist im Querschnitt trapezförmig und umgibt eine isolierende Masse, in welche eine Heizwendel eingebettet ist. Durch die ebenen und großen Kontaktflächen zwischen den beiden Heizkörpern und dem Dampfrohr ist hierbei ein guter Wärmeübergang von den Heizkörpern auf die das Dampfrohr durchströmende Flüssigkeit möglich.
Die EP 1 713 364 B1 beschreibt eine Kaffeemaschine mit einem Durchlauferhitzer, bei welchem ein der Wasserführung dienendes Rohr in einem Bereich, in dem zwei Heizstäbe an dem Rohr anliegen, abgeflacht ist.
Bei der DE 20 2006 015 593 U1 ist zwischen zwei Heizkörpern, welche zum Beheizen der in einem Dampfrohr strömenden Flüssigkeit dienen, eine Diffusionsplatte aus einem gut wärmeleitfähigen Material angeordnet. Die Diffusionsplatte steht sowohl mit dem Dampfrohr als auch mit den Heizkörpern in wärmeleitender Verbindung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Durchlauferhitzer der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher besonders effizient ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Durchlauferhitzer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Durchlauferhitzer weist eine Heizeinrichtung auf und ein von einer Flüssigkeit durchströmbares Rohr, welches mittels der Heizeinrichtung beheizbar ist. Das Rohr umfasst wenigstens zwei Rohrstränge, welche mittels ein und derselben Heizeinrichtung beheizbar sind. Hierfür fällt eine Längserstreckungsrichtung der Rohrstränge zumindest im Wesentlichen mit einer Längserstreckungsrichtung der Heizeinrichtung zusammen, und die wenigstens zwei Rohrstränge sind zumindest über die überwiegende Länge der Heizeinrichtung hinweg mit dieser verbunden. Es kann so die von der Heizeinrichtung bereitgestellte Heizwärme besonders weitgehend ausgenutzt werden. Dies führt dazu, dass der technische und finanzielle Aufwand bei der Bereitstellung einer Heizeinrichtung für den Durchlauferhitzer besonders gering gehalten werden kann.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Durchlauferhitzern ist häufig eine Mehrzahl von Heizeinrichtungen zum Beheizen eines einzigen Rohres vorgesehen. Vorliegend wird durch das Vorsehen von wenigstens zwei Rohrsträngen, welche an ein und derselben Heizeinrichtung entlanggeführt sind, die von der Heizeinrichtung zur Verfügung gestellte Heizwärme besonders effizient im Betrieb des Durchlauferhitzers auf die Flüssigkeit übertragen. Um dieselbe Heizwirkung zu erzielen, kann so eine Heizeinrichtung verwendet werden, welche eine geringere Masse aufweist als dies der Fall wäre, wenn lediglich ein Rohrstrang mittels ein und derselben Heizeinrichtung beheizt würde. Ein solcher, wenigstens zwei mit einer gemeinsamen Heizeinrichtung korrespondierende Rohrstränge aufweisender Durchlauferhitzer zeichnet sich durch ein besonders dynamisches Verhalten aus, er spricht also sehr rasch an.
Die wenigstens zwei Rohrstränge können insbesondere durch Löten und/oder Schweißen an die gemeinsame Heizeinrichtung angebunden sein, um einen gut wärmeleitenden Kontakt zwischen der Heizeinrichtung und den Rohrsträngen sicherzustellen und zugleich eine gute Festigkeit des Durchlauferhitzers zu erreichen.
Hierbei kann eine direkte Anlage der Rohrstränge an der Heizeinrichtung vorgesehen sein. Alternativ kann zur besonders gleichmäßigen und flächigen Wärmebeaufschlagung der jeweiligen Rohrstränge zwischen diesen und der Heizeinrichtung eine Wärmeverteileinrichtung vorgesehen sein, etwa in Form eines Wärmeübertragungskörpers aus einem gut wärmeleitenden Material.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens zwei Rohrstränge derart miteinander gekoppelt, dass sie von der Flüssigkeit seriell durchströmbar sind. Die Flüssigkeit wird so über eine besonders lange Strecke hinweg an der Heizeinrichtung entlanggeführt, so dass besonders viel Heizwärme der Heizeinrichtung auf die Flüssigkeit übertragen werden kann.
Eine besonders gute Ausnutzung der von der Heizeinrichtung bereitgestellten Heizwärme lässt sich hierbei dadurch erreichen, dass jeweils wenigstens zwei Rohrstränge in einem Verbindungsbereich derart miteinander verbunden sind, dass im Betrieb des Durchlauferhitzers die das Rohr durchströmende Flüssigkeit in den wenigstens zwei Rohrsträngen in jeweils entgegengesetzte Richtungen strömt.
Wenn lediglich zwei Rohrstränge an der Heizeinrichtung angeordnet sind, so befinden sich Anschlüsse des Rohrs für die zu erwärmende Flüssigkeit und für die erwärmte Flüssigkeit bzw. den Dampf auf derselben Seite der Heizeinrichtung. Ist ein dritter entlang der Heizeinrichtung verlaufender Rohrstrang vorgesehen, so können die Anschlüsse auf einander entgegengesetzten Seiten der Heizeinrichtung angeordnet sein. Dies bringt Vorteile mit sich, wenn die Flüssigkeit aus einem Vorratsbehältnis zu einem Einsatzort gefördert werden soll, welcher sich auf der anderen Seite der Heizeinrichtung befindet. Beim Einsatz des Durchlauferhitzers in einer Kaffeemaschine kann dies für die Förderung vom Wassertank hin zu einer Brühkammer der Kaffeemaschine der Fall sein.
Bevorzugt ist der Verbindungsbereich einem Ende der Heizeinrichtung näher als einem mittleren Bereich der Heizeinrichtung. Insbesondere, wenn der Verbindungsbereich dem Ende der Heizeinrichtung sehr nahe ist, kann die zum Übertragen von Heizwärme zur Verfügung stehende Länge der Heizeinrichtung besonders weitgehend ausgenutzt werden. Um eine möglichst verlustarme Strömung der Flüssigkeit durch das Rohr sicherzustellen, kann der Verbindungsbereich insbesondere U-förmig ausgebildet sein. Hierbei kann ein Radius des U-förmigen Verbindungsbereichs insbesondere größer sein als der halbe Abstand zwischen zwei über den Verbindungsbereich miteinander verbundenen Rohrsträngen.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens zwei Rohrstränge derart miteinander gekoppelt, dass sie von der Flüssigkeit parallel durchströmbar sind. Im Betrieb des Durchlauferhitzers wird also die zu erhitzende Flüssigkeit auf die wenigstens zwei Rohrstränge verteilt und so der effiziente Übergang der Wärme von der Heizeinrichtung auf die Flüssigkeit sichergestellt.
Hierbei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die wenigstens zwei Rohrstränge als Zweige des Rohrs ausgebildet sind, welche jeweils in einen gemeinsamen Abschnitt des Rohrs zusammengeführt sind. Zwischen zwei Verzweigungsstellen liegen also wenigstens zwei Rohrstränge vor, und sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts der Zweige lediglich ein unverzweigter Abschnitt des Rohrs. Durch das Aufteilen der Flüssigkeit auf die wenigstens zwei Zweige kann die im Bereich der Heizeinrichtung zum Abgeben von Wärme zur Verfügung stehende Fläche besonders gut ausgenutzt werden. Bevorzugt sind die Zweige im Bereich jeweiliger Enden der Heizeinrichtung in die gemeinsamen Abschnitte des Rohrs zusammengeführt. Dann wird nämlich die zur Verfügung stehende Länge der Heizeinrichtung besonders weitgehend ausgenutzt.
Bevorzugt ist ein durchströmbarer Querschnitt des Rohrs im Bereich der Zweige geringer als in den jeweiligen gemeinsamen Abschnitten des Rohrs. Dann braucht in den Zweigen jeweils nur eine besonders geringe Masse der Flüssigkeit mittels ein und derselben Heizeinrichtung beheizt zu werden, so dass besonders rasch die gewünschte Temperatur der Flüssigkeit bzw. das Überführen der Flüssigkeit in die Dampfphase erreichbar ist. Von Vorteil ist es hierbei zudem, dass in Rohrsträngen mit einem vergleichsweise geringen durchströmbaren Querschnitt die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit sehr homogen ist. Dies ist im Hinblick auf eine Vermeidung von Kalkablagerungen beim Erhitzen von Wasser mittels des Durchlauferhitzers günstig.
Wenn an die Rohrstränge Schlauchanschlüsse angeschlossen werden sollen, so lassen sich diese bei vergleichsweise dünnen Rohrsträngen leicht außenseitig aufschieben und befestigen, sodass auch bei einem hohen Betriebsdruck leicht eine sehr gute Dichtigkeit der Anbindung der Schlauchanschlüsse an die Rohrstränge erreichbar ist.
Der durchströmbare Querschnitt des Rohrs kann im Bereich der Zweige insbesondere um den Wert eines Stammbruchs mit der Anzahl der Rohrstränge im Nenner des Stammbruchs geringer sein als in den jeweiligen gemeinsamen Abschnitten des Rohrs. Bei zwei Zweigen ist somit deren durchströmbarer Querschnitt um die Hälfte geringer als der des gemeinsamen Abschnitts des Rohrs, und bei drei Zweigen um ein Drittel. Dadurch lässt sich eine kompakte Bauform des Durchlauferhitzers bei zugleich sehr rascher Bereitstellung der erhitzten Flüssigkeit erreichen.
Ein Verbindungsbereich der wenigstens zwei Rohrstränge kann einstückig mit dem die wenigstens zwei Rohrstränge umfassenden Rohr ausgebildet sein. Dann ist ein Montageaufwand bei der Fertigung des Durchlauferhitzers gering, und eine Dichtigkeit des Rohrs ist einfach sicherzustellen.
Alternativ kann der Verbindungsbereich als mit den wenigstens zwei Rohrsträngen verbindbares Verbindungsstück ausgebildet sein. Ein solches separates Verbindungsstück ermöglicht es, je nach den baulichen Gegebenheiten der Kaffeemaschine oder eines derartigen den Durchlauferhitzer nutzenden Geräts eine serielle oder parallele Durchströmbarkeit der Rohrstränge zu realisieren. Das Verbindungsstück kann beispielsweise lediglich zwei Enden aufweisen, um zwei Rohrstränge miteinander zu verbinden. Wenn das Verbindungsstück T-förmig bzw. Y-förmig ausgebildet ist, ist es möglich mittels diesem zwei Rohrstränge mit einem gemeinsamen Abschnitt des Rohrs koppeln. Das Verbindungsstück kann aus einem Metall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung oder aus Stahl bzw. Edelstahl, gefertigt und eigensteif sein. Durch Verwendung eines, insbesondere flexiblen, Schlauchs als Verbindungsstück können sehr enge Radien im Verbindungsbereich realisiert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann zum Verbinden zweier Rohrstränge ein Y-förmiges oder T-förmiges Verbindungsstück – oder ein entsprechender Verbindungsbereich – vorgesehen sein, welches die beiden Rohrstränge miteinander koppelt, aber zudem einen Ausgang aufweist. Dann kann an dem Ausgang Flüssigkeit abgezweigt werden, welche lediglich einen der Rohrstränge durchströmt hat und somit weniger stark erhitzt ist als nach einem Durchströmen beider Rohrstränge. Entsprechend ist die Flüssigkeit, welche über das Verbindungsstück in den zweiten Rohrstrang eingebracht wird nach dem seriellen Durchströmen beider Rohrstränge besonders stark erhitzt, insbesondere in die Dampfphase überführt. Ein solcher Durchlauferhitzer ermöglicht es, mittels ein und derselben Heizeinrichtung sowohl Warmwasser als auch Dampf bereitzustellen. Das die Rohrstränge umfassende Rohr des Durchlauferhitzers weist hierfür einen Eingang aber zwei Ausgänge auf, von denen einer durch das Verbindungsstück bzw. den Verbindungsbereich gebildet ist.
Insbesondere bei der Verwendung des Durchlauferhitzers für eine Kaffeemaschine ist es bisweilen notwendig, diesen mit einer Biegung zu versehen, um eine ausreichend lange Heizstrecke im beschränkten Bauraum der Kaffeemaschine unterzubringen. Vorliegend ist jedoch selbst ein besonders kurzer Durchlauferhitzer in der Lage, die gewünschte Erhitzung der Flüssigkeit sicherzustellen. Daher ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung möglich, Längsachsen der Heizeinrichtung und der wenigstens zwei Rohrstränge zumindest über ihre überwiegenden Längen hinweg gerade auszubilden. Ein solcher gestreckter oder im Wesentlichen krümmungsfreier Durchlauferhitzer lässt sich besonders einfach und kostengünstig fertigen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Heizeinrichtung im Querschnitt zumindest bereichsweise die Form eines Dreiecks oder eines Trapezes auf, wobei die wenigstens zwei Rohrstränge an von wenigstens einer ersten Seite des Dreiecks oder des Trapezes verschiedenen Seiten desselben anliegen. Eine solche Gestalt der Heizeinrichtung erleichtert insbesondere das Beheizen von zwei Rohrsträngen, da diese an den benachbarten Seiten des Dreiecks bzw. an den Schenkeln des Trapezes angeordnet werden können, um so eine besonders kompakte Bauform des Durchlauferhitzers zu schaffen. Das Trapez kann insbesondere gleichschenklig sein, um eine besonders gleichmäßige Beaufschlagung der Rohrstränge mit Heizwärme zu ermöglichen.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn der Durchlauferhitzer ein Mantelteil umfasst, welches die Heizeinrichtung und die wenigstens zwei Rohrstränge zumindest bereichsweise umschließt. Ein solches Mantelteil dient nicht nur dem Zusammenhalt der Rohrstränge und der Heizeinrichtung, sondern es unterstützt zusätzlich die Wärmeleitung von der Heizeinrichtung zu den Rohrsträngen. Es wird so nämlich die Wärme nicht nur direkt von der Heizeinrichtung auf die wenigstens zwei Rohrstränge übertragen, sondern auch über das Mantelteil. Dies führt im Betrieb des Durchlauferhitzers zu einer besonders gleichmäßigen, insbesondere umfangsseitigen, Erwärmung der Rohrstränge und damit der diese durchströmenden Flüssigkeit.
Eine besonders einfache Fertigung des Durchlauferhitzers ist erreichbar, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Mantelteil eine Mehrzahl von den jeweiligen Rohrstrang zumindest bereichsweise umgreifenden Laschen umfasst.
Um einen besonders guten Wärmeübergang von dem Mantelteil auf die Rohrstränge zu gewährleisten, kann das Mantelteil insbesondere aus einer Aluminiumlegierung gebildet sein.
Einem guten Wärmeübergang von dem Mantelteil auf die zumindest zwei Rohrstränge ist es zusätzlich oder alternativ zuträglich, wenn das Mantelteil an seiner der Heizeinrichtung und den wenigstens zwei Rohrsträngen zugewandten Oberfläche zumindest bereichsweise mit einem Lot versehen ist. Ein solches Lot kann insbesondere als flächige Lotplattierung, etwa in Form einer Lotfolie, auf dem Mantelteil vorgesehen sein. Dann ergibt sich beim Verlöten des Mantelteils mit der Heizeinrichtung und den Rohrsträngen, etwa in einem Lötofen, ein besonders weitgehender flächiger Kontakt zwischen dem Mantelteil und der Heizeinrichtung sowie den Rohrsträngen. Das Lot kann jedoch auch nur in einem Bereich der Oberfläche vorgesehen sein, welcher mit der Heizeinrichtung in Kontakt ist oder in einem Bereich, welcher mit den Rohrsträngen in Kontakt ist. Auf das Lot kann auch verzichtet werden.
Dies gilt insbesondere dann, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an wenigstens einem Spalt zwischen dem Mantelteil und einem der Rohrstränge und/oder an einem Spalt zwischen dem Mantelteil und der Heizeinrichtung ein Lotüberschuss vorhanden ist. Durch das Vorhalten von Lotmaterial, etwa in Form von stabförmigen Lotraupen, welches im Bereich solcher Spalte vorgesehen ist, kann sichergestellt werden, dass eine ausreichende Menge an Lot zur Verfügung steht, um insbesondere ein inniges Verbinden der Rohrstränge mit der Heizeinrichtung zu bewerkstelligen. Der Lotüberschuss kann zusätzlich dem verbesserten Anbinden des Mantelteils an die Rohrstränge und/oder die Heizeinrichtung dienen. Bevorzugt ist ein von dem Mantelteil, einer Wand der Heizeinrichtung und einem jeweiligen Rohrstrang umschlossener Zwischenraum vollständig mit Lot ausgefüllt, damit sich eine besonders große Wärmeübertragungsfläche ergibt.
Auf dem Mantelteil kann ein Träger für eine Regelungseinrichtung und/oder für eine Sicherung angeordnet sein. Über einen solchen Träger kann nämlich besonders einfach die Temperatur der Flüssigkeit abgegriffen und überwacht werden. Die Sicherung kann im Betrieb des Durchlauferhitzers diesen vor einem Überhitzen schützen.
Es kann auch durch das Mantelteil ein Träger für die Regelungseinrichtung und/oder für die Sicherung gebildet sein. So ergibt sich eine besonders platzsparende und in der Fertigung aufwandsarme Ausbildung des Trägers.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann eine jeweilige Wand der Heizeinrichtung und/oder des von der Flüssigkeit durchströmbaren Rohrs aus einer Aluminiumlegierung gebildet sein. Dies sorgt für einen guten Wärmeübergang von der Heizeinrichtung auf das Rohr, und es ermöglicht eine gute Anbindung der Heizeinrichtung an die Rohrstränge, etwa durch Löten.
Alternativ können die Wand der Heizeinrichtung aus einer Aluminiumlegierung und die Wand des von der Flüssigkeit durchströmbaren Rohres aus Stahl gebildet sein. Insbesondere bei Einsatz des Durchlauferhitzers für eine Kaffeemaschine kann die Verwendung von Stahl, insbesondere Edelstahl, für das Flüssigkeit führende Rohr wünschenswert sein, da dann das Wasser für den Kaffee nicht mit Aluminium in Kontakt kommt.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
1 einen Durchlauferhitzer für eine Kaffeemaschine, bei welchem zwei Rohrstränge eines Durchflussrohrs an einem gemeinsamen Heizkörper anliegen;
2 den Durchlauferhitzer gemäß 1 in einer Schnittdarstellung vor dem Verlöten;
3 ein weiteres Beispiel eines Durchlauferhitzers, bei welchem ein an dem Heizkörper anliegendes und die beiden Rohrstränge mittels mehrerer Laschen umschließendes Mantelteil vorgesehen ist; und
4 ein weiteres Beispiel eines Durchlauferhitzers, bei welchem sich das Durchflussrohr in zwei Rohrstränge verzweigt, wobei die Rohrstränge stromabwärts des gemeinsamen Heizkörpers wieder zusammengeführt sind.
Ein in 1 gezeigter Durchlauferhitzer 10 für eine Kaffeemaschine umfasst ein Durchflussrohr 12 und einen Heizkörper 14. Durch elektrische Heizenergie, welche der Heizkörper 14 abgibt, wird Wasser erhitzt, welches das Durchflussrohr 12 oder Dampfrohr durchströmt. Das Durchflussrohr 12 umfasst hierbei einen ersten Rohrstrang 16 und einen zweiten Rohrstrang 18, welche jeweils an dem Heizkörper 14 anliegen und parallel zu einer Längsachse des Heizkörpers 14 ausgerichtet sind.
Die beiden Rohrstränge 16, 18 sind im Bereich eines Endes 20 des Heizkörpers 14 in einem U-förmigen Verbindungsbereich 22 miteinander verbunden. Der Verbindungsbereich 22 kann einstückig mit den beiden Rohrsträngen 16, 18 ausgebildet sein oder es kann ein bogenförmiges Verbindungsstück auf die Enden der Rohrstränge 16, 18 aufgesteckt und/oder mit den Enden verlötet sein.
Das Wasser, welches an einem ersten Anschluss 24 des Durchflussrohrs 12 in dieses eintritt, strömt zunächst durch den ersten Rohrstrang 16 hin zu dem Verbindungsbereich 22 und dann durch den zweiten Rohrstrang 18 in die entgegengesetzte Richtung von dem Verbindungsbereich 22 hin zu einem zweiten Anschluss 26 des Durchflussrohrs 12. Mit anderen Worten wird das Wasser über die Rohrstränge 16, 18 zweimal an ein und demselben Heizkörper 14 entlanggeführt. Dadurch ist mit einem vergleichsweise kurzen Heizkörper 14 eine vergleichsweise starke Erhitzung des Wassers möglich.
Die Rohrstränge 16, 18 sind in einem Bereich, in welchem sie an dem Heizkörper 14 anliegen, von einem Mantelteil 28 umgriffen (vgl. 2), welches mit einer Unterseite 30 einer Wand des Heizkörpers 14 in flächiger Anlage ist. Der Heizkörper 14 ist bevorzugt als Rohrheizkörper ausgebildet, welcher über an dessen Enden vorgesehene Anschlüsse 32, 34 mit elektrischem Strom beaufschlagbar ist (vgl. 1). Im Inneren des Heizkörpers 14 ist ein (nicht gezeigtes) in elektrisch isolierendes Material eingebettetes Heizelement, beispielsweise eine Heizwendel, vorgesehen, welches im Betrieb des Durchlauferhitzers 10 über die Anschlüsse 32, 34 mit elektrischem Strom versorgt wird.
Insbesondere aus 2 geht hervor, dass der Heizkörper 14 in einem Bereich, in welchem die beiden Rohrstränge 16, 18 mit diesem in Kontakt sind, im Querschnitt trapezförmig ausgebildet ist. Hierbei sind Kontaktbereiche 36 zwischen dem jeweiligen Rohrstrang 16, 18 und Schenkeln 38 des im Querschnitt trapezförmigen Heizkörpers 14 als Lötstellen ausgebildet. Über diese Kontaktbereiche 36 erfolgt der hauptsächliche Wärmeübergang von dem Heizkörper 14 auf die beiden Rohrstränge 16, 18.
Um besonders großflächige Kontaktbereiche 36 zu schaffen, können bei der Fertigung des Durchlauferhitzers 10 die beiden – vorliegend runden – Rohrstränge 16, 18 gegen die Schenkel 38 des Heizkörpers 14 gepresst werden, so dass sie sich verformen und sich der Kontur des Heizkörpers in diesem Bereich anpassen. Alternativ können die Rohrstränge 16, 18 zumindest in ihrem Anlagebereich an die Schenkel 38 abgeflacht oder im parallel zu dem Heizkörper 14 verlaufenden Bereich als Flachrohre ausgebildet sein.
Das Mantelteil 28, welches dem Zusammenhalt von Heizkörper 14 und Rohrsträngen 16, 18 dient, ist auch im Bereich einer an die Schenkel 38 angrenzenden Basis 40 der Wand des Heizkörpers 14 in flächiger Anlage mit dem Heizkörper 14. Die beiden Rohrstränge 16, 18 werden von dem Mantelteil 28 in einem jeweiligen, C-förmigen oder U-förmigen Haltebereich 42 umgriffen. So verleiht das Mantelteil 28 den Rohrsträngen 16, 18 und dem Heizkörper 14 einen guten Zusammenhalt, und es wird eine besonders gleichmäßige Wärmeübertragung von dem Heizkörper 14 auf die Rohrsträngen 16, 18 erreicht. Das Mantelteil 28 umgreift die Rohrstränge 16, 18 bevorzugt derart, dass von der Basis 40 des Heizkörpers 14 zu den Rohrsträngen 16, 18 hin verlaufende Schenkel des Mantelteils 28 eine V-Stellung aufweisen. Mit anderen Worten bilden die Schenkel des Mantelteils 28 bezogen auf die Basis 40 des Heizkörpers 14 einen Winkel von mehr als 180°.
An seiner der Unterseite 30 des Heizkörpers 14 und den Rohrsträngen 16, 18 zugewandten Oberfläche ist das Mantelteil 28, welches bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, mit einer Lotfolie versehen. Beim Verlöten der Rohrstränge 16, 18 mit den Schenkeln 38 des Heizkörpers 14 in einem Lötofen sorgt diese Lotfolie oder Lotplattierung für einen besonders guten flächigen Kontakt des Mantelteils 28 zu dem Heizkörper 14 und den Rohrsträngen 16, 18.
Zusätzlich sind im Bereich von zwischen den Schenkeln 38 und den U-förmigen Haltebereichen 42 des Mantelteils 28 ausgebildeten Spalten zwei Lotraupen 44 vorgesehen, welche Lot im Überschuss bereitstellen. Die beim Verlöten des Durchlauferhitzers 10 aufschmelzenden Lotraupen 44 sorgen dafür, dass in den Kontaktbereich 36 soviel Lot gelangt, dass eine sehr gute thermische Anbindung der Rohrstränge 16, 18 an den Heizkörper 14 sowie des Mantelteils 28 an den Heizkörper 14 und die Rohrstränge 16, 18 gewährleistet ist. Insbesondere kann der Lotüberschuss – etwa in Form der Lotraupen 44 – dafür sorgen, dass ein Zwischenraum 37, welcher von dem Mantelteil 28, dem Heizkörper 14 und dem jeweiligen Rohrstrang 16, 18 umschlossen ist, nach dem Verlöten vollständig mit Lot gefüllt ist. Um einen besonders kleinen Zwischenraum 37 zu schaffen, kann das Mantelteil 28 in diesem Bereich eine Einbuchtung aufweisen. Dann reicht besonders wenig Lot aus, um den Zwischenraum 37 auszufüllen.
Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist es denkbar, die Haltebereiche 42 kürzer als in 2 gezeigt auszuführen, sodass die Lotraupen 44 direkt in den Spalt zwischen den Schenkeln 38 des Heizkörpers 14 und dem jeweiligen Rohrstrang 16, 18 eingelegt werden können. Alternativ ist es möglich, die Haltebereiche 42 länger als in 2 gezeigt auszuführen, sodass Stirnseiten 43 des Mantelteils 28 besonders nahe an die Schenkel 38 des Heizkörpers 14 heranreichen. Der zwischen den Stirnseiten 43 und den Schenkeln 38 verbleibende, besonders schmale Spalt kann dann beim Verlöten mit Lot ausgefüllt werden.
Um zu überprüfen, ob zwischen der Basis 40 des Heizkörpers 14 und dem Mantelteil 28 ein flächiges Verbinden durch Verlöten stattgefunden hat, kann in dem Mantelteil 28 wenigstens eine Durchtrittsöffnung vorgesehen sein, welche bis zu der Basis 40 reicht. In den Bereich zwischen der Basis 40 und das Mantelteil 28 eingedrungenes Lot ist dann durch die Durchtrittsöffnungen hindurch sichtbar.
Die Wand des Heizkörpers 14 ist bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Das Durchflussrohr 12 kann ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung gebildet sein, wobei insbesondere bei der Verwendung des Durchlauferhitzers 10 für eine Kaffeemaschine auch eine Ausbildung des Durchflussrohrs 12 aus Edelstahl vorteilhaft ist. Hierbei kann insbesondere ein derartiger Edelstahl verwendet werden, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient sich nicht zu sehr von dem der für die Wand des Heizkörpers 14 und das Mantelteil 28 verwendeten Aluminiumlegierungen unterscheidet.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform des Durchlauferhitzers 10 ist oberseitig der Haltebereiche 42 eine Trägerplatte 46 für eine Regelungseinrichtung und eine Sicherung vorgesehen.
Die in 3 gezeigte Ausführungsform des Durchlauferhitzers 10 entspricht im Wesentlichen der in 1 gezeigten. Jedoch sind hier die Haltebereiche 42 des Mantelteils 28 nicht über dessen gesamte Länge hin durchgängig ausgebildet, sondern das Mantelteil 28 bildet eine Mehrzahl von Laschen 48, welche die jeweiligen Rohrstränge 16, 18 umgreifen. Ein Durchlauferhitzer 10 mit einem solchen Mantelteil 28 ist besonders einfach zu fertigen. Zudem ist bei der in 3 gezeigten Ausführungsform des Durchlauferhitzers 10 die Trägerplatte 46 einstückig mit dem Mantelteil 28 ausgebildet, wobei die Trägerplatte 46 nur an einem der beiden Rohrstränge 18 seitlich anliegt und nach oben steht. Dabei ist die Trägerplatte 46 länger ausgeführt als die übrigen Laschen 48. Zur materialsparenden Fertigung Trägerplatte 46 ist daher vorteilhaft zumindest ein Bereich zwischen zwei Laschen 48 mindestens so breit wie die Trägerplatte 46.
Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform des Durchlauferhitzers 10 sind die beiden Rohrstränge 16, 18 nicht wie bei dem in 1 und in 3 gezeigten Durchlauferhitzern 10 seriell von der Flüssigkeit durchströmbar, sondern parallel. Entsprechend sind die beiden Rohrstränge 16, 18 als Zweige des Durchflussrohrs 12 ausgebildet. Die beiden Rohrstränge 16, 18 sind wie bei der in 1 und in 3 gezeigten Ausführungsform des Durchlauferhitzers 10 parallel zur Längsachse des Heizkörpers 14 angeordnet. Im Bereich jeweiliger Enden des Heizkörpers 14 sind an die Rohrstränge 16, 18 jeweilige, Y-förmige Verbindungsstücke 50 angeschlossen, über welche die Rohrstränge 16, 18 in jeweils einen gemeinsamen Abschnitt 52, 54 des Durchflussrohrs 12 zusammengeführt sind.
Der durchströmbare Querschnitt des Durchflussrohrs 12 ist im Bereich der Rohrstränge 16, 18 bevorzugt halb so groß wie der durchströmbare Querschnitt in den gemeinsamen Abschnitten 52, 54 des Durchflussrohrs 12. So muss in den Rohrsträngen 16, 18 jeweils weniger Wasser erhitzt werden, so dass selbst ein vergleichsweise kurzer Heizkörper 14 das zum Aufbrühen des Kaffees vorgesehene Wasser vergleichsweise stark erhitzen kann.
Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform des Durchlauferhitzers 10 weist das Mantelteil 28 wie bei der in 3 gezeigten Ausführungsform Laschen 48 auf, welche die Rohrstränge 16, 18 umgreifen. Es kann jedoch auch hier ein solches Mantelteil 28 vorgesehen sein, wie es in 1 gezeigt ist. Auch kann der Heizkörper 14 zumindest in dem Bereich, in welchem die beiden Rohrstränge 16, 18 an dem Heizkörper 14 anliegen, im Querschnitt eine Trapezform oder eine Dreiecksform aufweisen.
Bei dem in 4 gezeigten Durchlauferhitzer 10 kann bei Verwendung desselben in einer Kaffeemaschine das Wasser von dem auf einer Seite des Durchlauferhitzers 10 angeordneten Vorratsbehälter hin zu einer auf der anderen Seite des Durchlauferhitzers 10 angeordneten Brühkammer gefördert werden.
Die vorliegend beschriebenen Durchlauferhitzer 10 können insbesondere für Kaffeemaschinen eingesetzt werden, bei welchen Kaffee in Form von Kaffeepads oder Kaffeekapseln verwendet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1321708 B1 [0002]
EP 1713364 B1 [0003]
DE 202006015593 U1 [0004]

Claims

Durchlauferhitzer, insbesondere für eine Kaffeemaschine, mit einer Heizeinrichtung (14), mittels welcher ein von einer Flüssigkeit durchströmbares Rohr (12) des Durchlauferhitzers (10) beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (12) wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) umfasst, welche mittels ein und derselben Heizeinrichtung (14) beheizbar sind, derart, dass eine Längserstreckungsrichtung der Rohrstränge (16, 18) zumindest im Wesentlichen mit einer Längserstreckungsrichtung der Heizeinrichtung (14) zusammenfällt und wobei die Rohrstränge (16, 18) zumindest über die überwiegende Länge der Heizeinrichtung (14) hinweg mit dieser verbunden sind.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) derart miteinander gekoppelt sind, dass sie von der Flüssigkeit seriell durchströmbar sind.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) in einem Verbindungsbereich (22) derart miteinander verbunden sind, dass im Betrieb des Durchlauferhitzers (10) die das Rohr (12) durchströmende Flüssigkeit in den wenigstens zwei Rohrsträngen (16, 18) in jeweils entgegensetzte Richtungen strömt.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der, insbesondere U-förmige, Verbindungsbereich (22) einem Ende der Heizeinrichtung (14) näher ist als einem mittleren Bereich der Heizeinrichtung (14).
Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) derart miteinander gekoppelt sind, dass sie von der Flüssigkeit parallel durchströmbar sind.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) als Zweige des Rohrs (12) ausgebildet sind, welche jeweils, insbesondere im Bereich jeweiliger Enden der Heizeinrichtung (14), in einen gemeinsamen Abschnitt (48, 50) des Rohrs (12) zusammengeführt sind.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein durchströmbarer Querschnitt des Rohrs (12) im Bereich der Zweige, insbesondere um den Wert eines Stammbruchs mit der Anzahl der Rohrstränge (16, 18) in Nenner des Stammbruchs, geringer ist als in den jeweiligen gemeinsamen Abschnitten (48, 50) des Rohrs (12).
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein, insbesondere einen Ausgang zum Abzweigen von Flüssigkeit aufweisender, Verbindungsbereich (22) der wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) einstückig mit dem die wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) umfassenden Rohr (12) oder als mit den wenigstens zwei Rohrsträngen (16, 18) verbindbares, insbesondere flexibles, Verbindungsstück (50), insbesondere als Verbindungsstück mit einem Ausgang zum Abzweigen von Flüssigkeit, ausgebildet ist.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Längsachsen der Heizeinrichtung (14) und der wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) zumindest über ihre überwiegenden Längen hinweg gerade ausgebildet sind.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (14) im Querschnitt zumindest bereichsweise die Form eines Dreiecks oder eines, insbesondere gleichschenkligen, Trapezes aufweist, wobei die wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) an von wenigstens einer ersten Seite (40) des Dreiecks oder des Trapezes verschiedenen Seiten (38) desselben anliegen.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein, insbesondere an seiner der Heizeinrichtung (14) und den wenigstens zwei Rohrsträngen (16, 18) zugewandten Oberfläche zumindest bereichsweise mit einem Lot versehenes und/oder aus einer Aluminiumlegierung gebildetes, Mantelteil (28), welches die Heizeinrichtung (14) und die wenigstens zwei Rohrstränge (16, 18) zumindest bereichsweise umschließt.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelteil (28) eine Mehrzahl von den jeweiligen Rohrstrang (16, 18) zumindest bereichsweise umgreifenden Laschen (48) umfasst.
Durchlauferhitzer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Spalt zwischen dem Mantelteil (28) und einem der Rohrstränge (16, 18) und/oder zwischen dem Mantelteil (28) und der Heizeinrichtung (14) ein Lotüberschuss (44) vorhanden ist.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Mantelteil (28) ein Träger (46) für eine Regelungseinrichtung und/oder für eine Sicherung angeordnet ist oder dadurch, dass durch das Mantelteil (28) ein Träger (46) für eine Regelungseinrichtung und/oder für eine Sicherung gebildet ist.
Durchlauferhitzer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass – eine jeweilige Wand der, insbesondere als Rohrheizkörper ausgebildeten, Heizeinrichtung (14) und/oder des von der Flüssigkeit durchströmbaren Rohres (12) aus einer Aluminiumlegierung oder – eine jeweilige Wand der, insbesondere als Rohrheizkörper ausgebildeten, Heizeinrichtung (14) aus einer Aluminiumlegierung und des von der Flüssigkeit durchströmbaren Rohres (12) aus einem Stahl, insbesondere Edelstahl, gebildet ist.