Электронагревательное устройство для получения горячей воды и/или пара
Нагревательное устройство (1) содержит узел (2-4) из теплопроводного материала, в который встроен терморезистор (5) и в котором между входным и выходным отверстиями (12) образован канал (7a, 7b) для потока подлежащей нагреву воды, проходящий по заданной траектории рядом с указанным терморезистором (5). Указанный узел (2-4) содержит центральный корпус (2), имеющий две основные противолежащие поверхности или стороны (2a, 2b), с которыми непроницаемым для жидкости образом соединены соответствующие закрывающие оболочки или крышки (3, 4). Между каждой из основных поверхностей или сторон (2a, 2b) центрального корпуса (2) и сопряженной с ней оболочкой или крышкой (3, 4) образован соответствующий канал, следующий по змеевидной или лабиринтной траектории (7a, 7b). Указанные каналы (7a, 7b) змеевидной или лабиринтной формы сообщены между собой посредством сквозного отверстия (10), выполненного между указанными основными поверхностями или сторонами (2a, 2b) центрального корпуса (2). В центральном корпусе (2) между указанными основными поверхностями или сторонами (2a, 2b) установлен упомянутый выше терморезистор (5) так, что он функционально связан с обоими каналами (7a, 7b) змеевидной или лабиринтной формы посредством теплообмена. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.
Изобретение относится к электронагревательному устройству для получения горячей воды и/или пара.
Более конкретно, изобретение относится к электронагревательному устройству, содержащему узел из теплопроводного материала, в который встроен по меньшей мере один терморезистор и в котором между входным и выходным отверстиями образован канал для потока воды, подлежащей нагреву и/или превращению по меньшей мере частично в пар, проходящий по заданной траектории рядом с указанным резистором.
Подобные электронагревательные устройства используют в различных аппаратах, например в машинах для приготовления горячих напитков, бытовом или профессиональном оборудовании, а также в промышленных установках.
В известных устройствах канал для прохода воды обычно образован в литых алюминиевых блоках и функционально связан с терморезистором посредством теплообмена. Если подогреваемую воду используют в пищевых целях, то для предотвращения образования токсичных соединений в результате окисления контактирующие в водой поверхности алюминиевого блока покрывают тонкой пленкой из защитного материала, в частности тефлона, которая предотвращает непосредственный контакт воды с алюминием.
Одной из задач изобретения является создание электронагревательного устройства вышеуказанного типа, усовершенствованного так, чтобы оно одновременно имело компактный размер и повышенную энергоэффективность.
Данная задача, а также другие задачи решены в электронагревательном устройстве, содержащем вышеуказанный узел, содержащий:
центральный корпус, имеющий две основные противолежащие поверхности или стороны, с которыми непроницаемым для жидкости образом соединены соответствующие закрывающие оболочки или крышки;
между каждой из основных поверхностей или сторон центрального корпуса и сопряженной с ней оболочкой или крышкой образован соответствующий канал, следующий по змеевидной или лабиринтной траектории; при этом указанные каналы змеевидной или лабиринтной формы сообщены между собой посредством сквозного отверстия, выполненного между указанными основными поверхностями или сторонами центрального корпуса;
в центральном корпусе между указанными основными поверхностями или сторонами установлен упомянутый выше терморезистор так, что он функционально связан с обоими каналами змеевидной или лабиринтной формы посредством теплообмена.
Другие особенности изобретения будут подробно описаны в дальнейшем на неограничивающем примере вариантов его осуществления со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 показано электронагревательное устройство в соответствии с изобретением, вид в перспективе;
на фиг. 2 - центральный корпус устройства, показанного на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 3 и 4 - центральный корпус, показанный на фиг. 2, вид в плане сверху и вид снизу соответственно;
на фиг. 5 - центральный корпус, показанный на фиг. 2-4, вид в разрезе;
на фиг. 6 - нагревательное устройство, показанное на фиг. 1, другой вид в перспективе;
на фиг. 7 - один из вариантов осуществления изобретения, вид в плане сверху;
на фиг. 8 - закрывающая оболочка или крышка, вид в перспективе;
на фиг. 9 и 10 - один из вариантов осуществления изобретения, два вида в перспективе;
на фиг. 11 и 12 - терморезистор в соответствии с двумя вариантами осуществления изобретения, виды в разрезе, аналогичные виду на фиг. 5.
Как показано на фиг. 1, электронагревательное устройство 1 в соответствии с изобретением для получения горячей воды и/или пара содержит центральный корпус 2, который в соответствии с показанным вариантом осуществления изобретения в целом имеет по существу форму параллепипеда.
Как показано на фиг. 2-4, центральный корпус 2 имеет две основные противолежащие поверхности или стороны 2a и 2b и боковую поверхность 2c.
Соответствующие закрывающие оболочки или крышки 3 и 4, предпочтительно идентичные, установлены и присоединены непроницаемым для жидкости образом к основным поверхностям или сторонам 2a, 2b центрального корпуса 2.
Центральный корпус 2 и сопряженные с ним закрывающие оболочки или крышки 3 и 4 могут быть изготовлены из металлического материала литьем под давлением, в частности из алюминия или его сплава.
В основной корпус 2 встроен терморезистор 5 (см., например, фиг. 5), а его клеммы или контактные штифты 5а выступают из центрального корпуса 2 предпочтительно с одной стороны, как это показано на чертежах.
Терморезистор 5 проходит в промежуточной плоскости центрального корпуса 2, между его основными поверхностями или сторонами 2а и 2b.
В соответствии с показанным вариантом осуществления изобретения на каждой из указанных поверхностей или сторон 2а, 2b центрального корпуса 2 образована соответствующая канавка 6а, 6b, проходящая по внешнему периметру, для размещения соответствующего уплотнительного кольца.
С внутренней стороны канавок 6а, 6b, проходящих по периметру каждой из основных сторон 2а, 2b центрального корпуса 2, образованы соответствующие канавки 7а, 7b (см. фиг. 2-4).
В соответствии с показанным вариантом осуществления изобретения канавки 7а и 7b образуют лабиринтные каналы по существу в форме спирали с прямоугольными изгибами, которая проходит между соответствующими внешними торцами 8а, 8b и соответствующими внутренними торцами 9а, 9b.
Канавки 7а, 7b в виде лабиринта, образованные на двух основных сторонах центрального корпуса 2, сообщаются друг с другом через сквозное отверстие 10, образованное между основными сторонами 2а, 2b указанного корпуса 2.
Канавки 7а, 7b в центральном корпусе 2 вместо лабиринтной формы могут иметь змеевидную форму.
Указанные канавки 7а, 7b имеют сечение в виде канала, и в соответствии с показанным вариантом осуществления изобретения их сечение закрыто непроницаемым для жидкости образом посредством закрепления крышек 3, 4 на центральном корпусе 2.
В соответствии с одним из альтернативных вариантов осуществления изобретения, не показанным на чертежах, канавки 7а и 7b могут быть образованы, по меньшей мере частично, на внутренних основных поверхностях или сторонах закрывающих оболочек или крышек 3, 4. В этом случае данные канавки также сообщаются друг с другом через сквозное отверстие в центральном корпусе 2.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг. 1-8, закрывающие оболочки или крышки 3 и 4 прижаты к центральному корпусу 2 посредством болтов 11 и т.п., которые проходят через соответствующие сквозные отверстия, выполненные в указанных оболочках или крышках 3, 4 и в центральном корпусе 2.
Предпочтительно внутренняя поверхность или сторона каждой оболочки или крышки 3, 4, предназначенная для установки непроницаемым для жидкости образом вплотную к соответствующей основной поверхности или стороне 2а, 2b центрального корпуса 2, имеет выпуклую форму. Эта конструктивная особенность обеспечивает надежное, непроницаемое для жидкости уплотнение, даже когда нагревательное устройство 1 используется при повышенном давлении, которое может вызывать изгиб торцевых оболочек или крышек 3, 4.
В частности, конструктивной особенностью нагревательного устройства 1 в соответствии с изобретением является возможность позиционирования входного и выходного отверстий для воды/пара в широком диапазоне возможных местоположений.
Как показано на фиг. 1-7, эти отверстия 12, могут быть образованы, например, в оболочках или крышках 3, 4. Одно или оба таких отверстия могут быть выполнены на боковой поверхности 2c центрального корпуса 2, например в местах, показанных пунктирными линиями на фиг. 1, 6, 9 и 10, на которых подобные отверстия также обозначены позицией 12.
Широкий диапазон мест возможного расположения входных и выходных отверстий значительно упрощает выбор как положения, так и ориентации нагревательного устройства 1 в зависимости от конкретных условий эксплуатации.
Предпочтительно поверхности центрального корпуса 2 и оболочек или крышек 3 и 4, контактирующих с водой или паром, снабжены защитным покрытием из керамического материала. Это препятствует образованию вредных веществ в результате окисления.
Предпочтительно на каждой из основных поверхностей или сторон 2a, 2b центрального корпуса 2 имеется по меньшей мере один позиционирующий и центрирующий элемент 13 (см, например, фиг. 1, 2 и 6), взаимодействующий с соответствующим ответным элементом 14 на сопряженной закрывающей оболочке или крышке 3, 4.
В соответствии с показанным вариантом осуществления изобретения позиционирующие и центрирующие элементы 13 представляют собой выступы на коротких сторонах центрального корпуса 2, взаимодействующие с элементами 14 на сопрягаемых оболочках или крышках 3, 4, представляющих собой выемки ответной формы (см., например, фиг. 8).
На фиг. 9 и 10 показан один из вариантов осуществления изобретения, в соответствии с которым герметичное крепление оболочек или крышек 3 и 4 на центральном корпусе осуществляется посредством по меньшей мере двух, например четырех, позиционирующих и центрирующих элементов 13. В соответствии с показанным на данных фигурах вариантом осуществления изобретения элементы 13 выходят за пределы оболочек или крышек 3, 4 внутрь выполненных в последних соответствующих боковых прорезей 14. После относительного позиционирования в положении, показанном на фиг. 9, части элементов 13, выступающие за пределы сопрягаемых оболочек или крышек 3, 4, направляются или иным образом пластически деформируются поверх данных оболочек или крышек 3, 4, как показано на фиг. 10, так чтобы прижать или прикрепить последние вплотную к центральному корпусу 2.
Таким образом, решение, показанное на фиг. 9 и 10, позволяет отказаться от использования прижимных болтов 11, указанных выше.
На фиг. 11 и 12 показаны варианты осуществления изобретения, в соответствии с которыми центральный корпус 2 образован из двух слоев или наложенных друг на друга частей, одна из которых на данных фигурах обозначена позицией 2x. Часть 2x, на ее стороне, обращенной к другой части центрального корпуса 2, снабжена терморезистором 5, который выполнен по существу в виде плоского резистора, нанесенного методом трафаретной печати на указанную сторону, и, как показано на фиг. 11, проходит по змеевидной траектории, а как показано на фиг. 12, - в виде двуспирального лабиринта. Две части центрального корпуса 2 имеют соответствующие отверстия 10, которые выровнены друг с другом так, чтобы обеспечивать сообщение между вышеуказанными канавками 7a и 7b. Уплотнение вокруг соответствующего отверстия 10, вдоль прохода между указанными двумя частями центрального корпуса, обеспечено посредством уплотнительного кольца 20, расположенного внутри соответствующего посадочного места в одной из указанных двух частей центрального корпуса или частично выполненного в каждой из них.
В соответствии с вариантами, показанными на фиг. 11 и 12, соединение резистора 5 с внешним контуром источника питания может быть осуществлено сваркой или посредством изолированных клемм с пружинным контактом.
Решения, показанные на фиг. 11 и 12, позволяют существенно уменьшить толщину терморезистора 5 и, следовательно, улучшить теплообмен посредством траекторий, определяемых канавками 7a, 7b в центральном корпусе 2 и сопрягаемых закрывающих оболочек или крышек 3, 4.
В соответствии со всеми рассмотренными выше вариантами осуществления изобретения и в других вариантах, которые без труда могут быть сформулированы специалистами в данной области техники на основе идей изобретения, выполнение траекторий змеевидной или лабиринтной формы на обеих основных поверхностях или сторонах центрального корпуса 2 позволяет более эффективно использовать тепло, вырабатываемое терморезистором, в результате чего рассеяние тепла фактически сокращается по существу в два раза, в отличие от использования единственного прохода змеевидной или лабиринтной формы.
Кроме того, электронагревательное устройство в соответствии с изобретением является очень компактным и характеризуется универсальностью в отношении его подключения или расположения.
Очевидно, не затрагивая принципы изобретения, варианты осуществления и элементы конструкции могут быть существенно изменены в сравнении с рассмотренными и показанными исключительно в качестве неограничивающего примера, не выходя за объем изобретения, определяемый его формулой.
1. Электронагревательное устройство (1) для получения горячей воды и/или пара, содержащее
узел (2-4) из теплопроводного материала, в который встроен по меньшей мере один терморезистор (5) и в котором между входным и выходным отверстиями (12) образован канал (7а, 7b) для потока воды, подлежащей нагреву и/или превращению по меньшей мере частично в пар, проходящий по заданной траектории рядом с указанным терморезистором (5),
отличающееся тем, что указанный узел (2-4) содержит
центральный корпус (2), имеющий две основные противолежащие поверхности или стороны (2а, 2b), с которыми непроницаемым для жидкости образом соединены соответствующие закрывающие оболочки или крышки (3, 4);
между каждой из основных поверхностей или сторон (2а, 2b) центрального корпуса (2) и сопряженной с ней оболочкой или крышкой (3, 4) образован соответствующий канал, следующий по змеевидной или лабиринтной траектории (7а, 7b);
указанные каналы (7а, 7b) змеевидной или лабиринтной формы сообщены между собой посредством сквозного отверстия (10), выполненного между указанными основными поверхностями или сторонами (2а, 2b) центрального корпуса (2);
в центральном корпусе (2) между указанными основными поверхностями или сторонами (2а, 2b) установлен упомянутый выше терморезистор (5) так, что он функционально связан с обоими каналами (7а, 7b) змеевидной или лабиринтной формы посредством теплообмена,
причем поверхность или сторона каждой оболочки или крышки (3, 4), предназначенная для установки непроницаемым для жидкости образом вплотную к соответствующей основной поверхности или стороне (2а, 2b) центрального корпуса (2), имеет выпуклый профиль.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый из указанных каналов (7а, 7b) змеевидной или лабиринтной формы содержит канавку (7а, 7b) с сечением в виде канала, выполненную на основной поверхности или стороне (2а, 2b) центрального корпуса (2), при этом указанное сечение закрыто в поперечном направлении непроницаемым для жидкости образом участком сопряженной оболочки или крышки (3, 4).
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что указанные входное и выходное отверстия (12) выполнены в боковой поверхности (2с) центрального корпуса (2).
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере одно из указанных входного и выходного отверстий (12) выполнено в закрывающих оболочках или крышках (3, 4).
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что центральный корпус (2) и указанные оболочки или крышки (3, 4) изготовлены из металлического материала, в частности из алюминия или его сплавов, а их контактирующие с водой поверхности имеют покрытие, в частности, из керамического материала.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на каждой из основных поверхностей или сторон (2а, 2b) центрального корпуса (2) имеется по меньшей мере один позиционирующий и центрирующий элемент (13), взаимодействующий с соответствующим элементом (14) на сопряженной закрывающей оболочке или крышке (3, 4).
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что позиционирующие и центрирующие элементы (13) центрального корпуса (2) пластически деформированы поверх соответствующих закрывающих оболочек или крышек (3, 4) так, что они прижимают или прикрепляют указанные оболочки или крышки (3, 4) вплотную к центральному корпусу (2).
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что центральный корпус (2) содержит две совмещенные части, а терморезистор (5) представляет собой резистор, снабженный резистивным материалом, нанесенным методом трафаретной печати и проходящим по траектории змеевидной или лабиринтной формы на одной из сторон одной части (2х) центрального корпуса (2), обращенной к другой части указанного центрального корпуса (2).
