CN111623523A - 用于加热液体的连续式加热器以及用于控制该连续式加热器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加热液体（16）的连续式加热器，该连续式加热器包括加热筒，该加热筒具有至少一个流体流通的通道组件（10），其中，所述通道组件（10）通过多个设置用于加热液体（16）的电加热的加热通道（12）、通过未加热的空载通道（14）以及通过流动转向通道（15）形成，并且其特征在于，至少在所述加热通道（12）中的相应两个之间借助于所述流动转向通道（15）布置所述空载通道（14）中的至少一个，所述加热通道（12）中的每个在所述连续式加热器的运行装配位置中被如此定向，使得所述加热通道（12）中的每个的液体穿流方向（11）至少基本上反向于重力指向。本发明也涉及一种用于控制这种连续式加热器的方法。

Description

用于加热液体的连续式加热器以及用于控制该连续式加热器 的方法

技术领域

本发明涉及一种用于加热液体的连续式加热器，该连续式加热器包括加热筒，该加热筒具有至少一个流体流通的通道组件，其中，通道组件通过多个设置用于加热液体的电加热的加热通道、通过未加热的空载通道（Leerkanal）以及通过流动转向通道形成。

此外，本发明涉及一种用于控制连续式加热器的方法。

背景技术

这种连续式加热器是充分已知的，例如由文献DE 8332914 得知如下一种电加热的连续式加热器，其具有由塑料制成的通道体。所有加热通道垂直地定向。

不利的是，特别是在低生活用水量的栓塞（Zapfen）中，空气可能积聚在通道组件中，空气特别是积聚在通道组件的位于上方的区域中和/或位于上方的流动转向通道中。如果这种空气积聚膨胀到这样的程度，使得它们进入到相应的加热通道中，那么由于与液体没有接触而导致加热螺旋管局部过热并且最终损坏该加热螺旋管。

发明内容

因此，本发明的任务是，提出如下一种连续式加热器，该连续式加热器即使在待加热的液体中存在气泡的情况下也始终确保可靠的运行。此外，本发明的任务在于提出一种连续式加热器，该连续式加热器使得仅具有小的流量体积的栓塞运行（Zapfbetrieb）成为可能。此外，本发明的任务在于，提出一种用于控制连续式加热器的方法。

该任务通过一种具有开头所述特征的连续式加热器通过以下方式解决，即借助于所述流动转向通道至少在所述加热通道中的相应两个之间布置有所述空载通道中的至少一个空载通道并且所述加热通道中的每个在连续式加热器的运行装配位置中如此定向，使得所述加热通道中的每个的液体穿流方向至少基本上反向于重力指向。

根据本发明的连续式加热器具有以下优点，即始终确保可靠的运行，其中加热通道（即使在仅有很小的体积流通过通道组件的情况下）始终如此程度填充液体，从而加热通道中的加热螺旋管绝不会出现局部过热。通过使得所有加热通道如此定向，使得它们反向于重力地被穿流，即液体穿流方向在所述加热通道的每个中反向于重力指向，即使在仅以小的体积流穿流时也始终发生加热通道的完全的液体填充。由于气泡在液体中的较低密度，所以可能存在于液体中的气泡反向于重力向上升并且必要时积聚在流动转向通道的上部位置中。有利地，空气仅积聚在空载通道和/或流动转向通道的区域中，而不积聚在加热通道中。

本发明的一种适宜的设计方案的特征在于，用于使液体穿流方向转向180°的流动转向通道U形地构造。借助于流动转向通道，实现了液体流动方向完全转向180°。以这种方式实现了，所有加热通道以之前所述的方式反向于重力被穿流。

本发明的一种优选的改进方案的特征在于，空载通道中的每个在连续式加热器的运行装配位置中如此定向，使得空载通道中的每个的液体穿流方向至少基本上沿重力方向指向。以这种方式实现了，液体在空载通道中利用重力流动，而在空载通道中的空气成分可以留在未用液体填充的区域中，并且因此不会给加热通道中的加热螺旋管导致危险。进一步优选的是，连续式加热器构造为裸线连续式加热器（Blankdrahtdurchauferhitzer），其中加热通道中的每个构造用于布置至少一个裸线加热螺旋管。优选地，在加热通道的每个中布置有裸线加热螺旋管中的至少一个。也可能的是，根据期望的设备配置，加热通道中的一些保持不被装备，即在所述加热通道中不布置裸线加热螺旋管。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，至少空行通道（Leerlaufkanal）构造为在分别两个裸线加热螺旋管之间具有不同电势的电绝缘路段。以这种方式，每个加热通道相对于其它加热通道通过连接在其之间的空行通道彼此电绝缘。这提供了如下优点，即裸线加热螺旋管的互连可以可选地实现，因为由于在相应的裸线加热螺旋管之间形成的绝缘路段而允许出现任意的电势差。借助于未加热的前行通道（Vorlaufkanal）提供了用于连续式加热器的水流入的所需的绝缘路段，使得流经前行通道的放电电流不超过预先给定的最大值。

根据另一种优选的实施方式，沿液体穿流方向在加热通道中的第一加热通道前方布置有至少一个未加热的前行通道。未加热的前行通道履行绝缘路段的功能。以这种方式，将流向地电势的最大的放电电流限制到预先给定的最大电流。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，在液体穿流方向上在加热通道中的最后一个加热通道之后布置有至少一个未加热的后行通道（Nachlaufkanal）。后行通道的功能以类似的方式对应于前行通道的功能。

未加热的后行通道以类似的方式形成用于连续式加热器的水流出的所需的绝缘路段。借助于装配装置可以将连续式加热器以特别简单的方式定向和装配在所要求的运行装配位置中。以这种方式确保，在任何情况下都进行位置正确的装配并且前面所提及的液体穿流方向在加热通道的每个中反向于重力或基本上反向于重力定向。

根据本发明的另一种优选的设计方案，连续式加热器还包括如下装配装置，该装配装置被设置用于将连续式加热器装配在运行装配位置中。

本发明的一种优选的改进方案的特征在于，装配装置和/或连续式加热器包括如下装配辅助件，借助该装配辅助件可以识别连续式加热器在运行装配位置中对于装配工的定向。装配辅助件例如可以构造为壁支架，其设置用于，首先定位和固定在壁上，以便随后将连续式加热器壳体的后壁挂入其中。也可能的是，装配辅助件由连续式加热器的壳体后壁或壳体罩上的标记构成，从而对于装配工来说能以简单的方式识别正确的装入位置、即在运行装配位置中的装入位置。

根据本发明的一种优选的改进方案，控制装置包括至少一个用于识别连续式加热器的装入位置的位置传感器并且构造用于将所检测到的装入位置与预先给定的运行装配位置进行比较。此外，控制装置设置用于，如果在所检测的装入位置与所述运行装配位置之间的差大于预先给定的最大允许偏差，则基于装入位置来适配最小流量体积。以这种方式始终确保，根据连续式加热器的实际装入位置来确保加热通道的足够的穿流，以便即使在加热通道沿重力方向不精确地定向时也确保，所需的最小体积流始终穿流加热通道，以便可靠地防止空气或气泡在加热通道中积聚。

根据本发明的另一种优选的设计方案，所述连续式加热器还包括如下控制装置，该控制装置构造并且设置用于识别所述通道组件中的首次投入运行和/或液体缺乏并且在识别情况阻止加热通道的加热装置的接通下达预先给定的接通阻止持续时间。以这种方式确保，在所述预先给定的接通阻止持续时间的持续时间内，所述液体穿流所述通道组件，而所述加热通道的加热装置在此没有接通。这提供了如下优点，即，通道组件被充分长时间地用液体冲洗，以便将存在于通道组件中的空气从通道组件中冲洗出来。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，所述控制装置包括用于对穿流所述通道组件的液体进行体积流检测的流量传感器，并且构造为，在识别到首次投入运行时阻止所述加热通道的加热装置的接通直至达到预先给定的最小流量体积。所提及的体积流检测和阻止加热通道的加热直至达到预先给定的最小流量体积提供的优点是，确保了首先允许液体的限定的最小体积穿流通道组件。优选地，最小流量体积为通道组件的加热通道、空行通道和流动转向通道的两至三倍体积。因此确保，之前位于通道组件中的空气的大部分从通道组件中被去除。

根据另一种优选的实施方式，控制装置被构造成，通过所检测的体积流关于时间进行积分来求取自首次投入运行或再次投入运行以来穿流通道组件的液体体积的流量体积并将其与预先给定的最小流量体积进行比较，以便阻止加热通道的加热装置的接通，直到达到预先给定的最小体积。

这提供了如下优点，即，能够以特别简单的方式借助于现有的体积流检测在计算上确定已经穿流通道组件的液体体积，以便由此确保在以最小流量体积穿流之后阻止或接通加热通道的加热装置。

此外，所述任务通过一种具有开头所提及的特征的相应的方法得到解决，方法是借助于流量传感器来检测穿流所述通道组件的液体的体积流并且在识别到首次投入运行时借助于控制装置来阻止接通所述加热通道的加热装置，直至来达到预先给定的最小流量体积。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，对所检测的体积流关于时间进行积分，以便求取自首次投入运行或再次投入运行起穿流通道组件的液体体积的流量体积，并且将总流量体积与预先给定的最小流量体积进行比较，以便阻止加热通道的加热装置的接通，直至达到所述预先给定的最小体积。

根据本发明的一种有利的改进方案，连续式加热器的装入位置借助控制装置的位置传感器予以识别，将所检测的装入位置与预先给定的运行装配位置进行比较，并且如果所检测的装入位置与所述运行装配位置之间的差大于预先给定的最大允许偏差，则基于装入位置来适配最小流量体积。如果识别出与预先给定的运行装配位置偏差的装入位置，那么例如将所述最小体积以每分钟0.5升为幅度进行提高。

由根据本发明的方法得到的优点已经结合根据本发明的连续式加热器详细描述。为了避免重复，结合根据本发明的方法也参考之前所做的解释。

附图说明

本发明的其它优选的和/或适宜的特征和设计方案从从属权利要求和说明书中得出。借助于附图详细解释特别优选的实施方式。附图中示出：

图1示出了根据本发明的连续式加热器的示例性的通道组件的示意图，并且

图2示出了具有流动转向通道和未加热的空载通道的加热通道的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的连续式加热器的（在附图中未示出的）加热筒的示例性的通道组件10的示意图。连续式加热器被设置用于加热液体16，该液体沿液体穿流方向11经过流体流通的通道组件10。如图1所示，通道组件10包括多个加热通道12。在图1中示例性地示出四个加热通道。然而本发明不限于所示的数量的加热通道12。确切而言，实际上可以根据需要将任意数量的加热通道12串联布置。加热通道12也可以彼此平行地布置。加热通道12优选具有如下加热螺旋管13，借助于该加热螺旋管在穿流加热通道12时电加热液体16。

根据本发明的通道组件10进一步包括未加热的空载通道14以及流动转向通道15。在加热通道12的相应两个之间分别布置有空载通道14中的至少一个。换言之，加热通道12从流体技术角度看从不直接彼此串联地通过流动转向通道连接，而是分别通过至少一个布置在加热通道12中的两个之间的空载通道彼此分开。

根据本发明的连续式加热器的加热通道12如此在连续式加热器中定向和布置，使得液体16反向于或基本上反向于重力穿流加热通道12中的每个。换句话说，液体穿流方向11在加热通道12中的每个中反向于重力指向。

由此得到的技术优点应借助于图2在下面详细阐述。在图2中示例性地示出，当仅有小的体积流穿流流体流通的通道组件时，液体16如何在加热通道12以及空载通道14中分布。

如下面将要说明的那样，利用根据本发明的连续式加热器可以在柱塞运行中也每单位时间仅取出少量的水。如果通过通道组件10的体积流相应地小，则通常在通道组件10内的流动速度不再足以将存在于通道组件10中的或使得由于位于液体16中的气泡而积聚的空气随着液体流从通道组件10中输送出去。根据本发明的连续式加热器因此设置用于，即使在仅有很小的流量体积流时也能运行，优选在体积流小于0.8升每分钟、小于1.5升每分钟的情况下，或者在体积流小于2.5升每分钟的情况下也能运行。在已知的装入位置偏离于预先给定的运行装配位置的情况下，可以借助于控制装置提高最小流量体积，例如以直至0.5升每分钟的幅度进行提高。

众所周知，空气在加热螺旋管13的区域内的积聚导致该加热螺旋管的局部过热，这可能导致加热螺旋管13的损坏。有利地，根据本发明的连续式加热器被设置成使得当以待加热的液体16反向于重力穿流通道组件时，加热通道12至少在其中布置有加热螺旋管13的区域中完全填充有待加热的液体。

由于与液体16相比其较低的密度，可能存在于液体16中的气泡反向于重力上升并且积聚在流动转向通道15中的一个的上部区域18中。根据液体16所携带的空气量、运行压力以及通过柱塞管路（Zapfleitung）确定的体积流的大小形成不同膨胀的充有空气的区域17。

如果液体16的穿流通道组件10的体积流—如之前所描述的那样—如此小，使得液体16仅在空载通道14的横截面面积的部分区域上流动，则液体16分别在空载通道14中、尤其在空载通道14的内壁部19上在重力方向上流动并且积聚在相应的流动转向通道15的下部区域20中。根据本发明因此实现，加热通道12和特别是加热通道12的、具有加热螺旋管13的那些区域始终充有液体。如前所述，在所述空载通道14中在流动转向通道15的下部区域20中分别出现液柱，而位于其上方的区域17被空气填充。

优选地，流动转向通道15 U形地构造并且设置用于使液体穿流方向11转向180°。因此，加热通道入口22分别位于下部位置23中，而加热通道出口21分别位于上部位置24中。

因此，空载通道14在连续式加热器的运行装配位置中如此定向，使得空载通道14中的每个的液体穿流方向11沿重力方向25或基本上沿重力方向25指向。

进一步优选地，根据本发明的连续式加热器构造和设置为裸线连续式加热器。为此，在加热通道12中的每个中布置有至少一个加热螺旋管13，该加热螺旋管构造为裸线加热螺旋管。空载通道14有利地构造为绝缘路段，从而加热螺旋管13以及其引导电势的电接头26彼此绝缘。

因此有利的是，加热螺旋管13可以利用其电接头26选择性地连接到不同的电势上。由于始终围绕加热通道12中的一个在入口侧和出口侧存在的空载通道14，不需要例如在下部位置23或上部位置24上的两个相邻的加热通道12的情况下将两个加热螺旋管13的位于同一侧的电接头26置于相同的电势上。这使得能够实现给加热通道12的加热螺旋管13供应电能的多种可行方案。因此，空行通道14被构造为在裸线加热螺旋管中的两个之间具有不同电势的电绝缘路段。

如图1所示，在液体穿流方向11上，在第一加热通道12a之前布置有至少一个未加热的前行通道27。

如图1所示，可以在第一加热通道12a之前布置例如五个前行通道27。前行通道27的数量尤其根据绝缘路段的所需的长度来确定，以便遵守最大允许的放电电流的预设值。进一步优选地，以类似的方式在液体穿流方向11上在加热通道中的最后一个之后布置有至少一个未加热的后行通道28。前行通道27以及后行通道28可以如在附图中所示那样借助于流动转向通道15相互连接。

在附图中未示出根据本发明的连续式加热器的壳体，该壳体例如由壳体后壁和至少部分可拆卸的壳体罩组成。连续式加热器包括至少一个装配装置，借助该装配装置可以将连续式加热器装配在运行装配位置中。通常，根据本发明的连续式加热器作为壁式设备装配在壁上。

所述运行装配位置表示连续式加热器在装配状态下的位置和定向，在所述装配状态下连续式加热器正常运行。装配装置例如可以构造为如下壁支架元件，该壁支架元件固定在壁上。根据本发明的连续式加热器在第二步骤中以其背面挂入到该装配装置中并且因此紧固在运行装配位置中。进一步优选地，装配装置和/或连续式加热器包括如下装配辅助件，该装配辅助件设置用于，使连续式加热器在运行装配位置中的正确的定向对于装配工而言是可识别的。

根据本发明的连续式加热器还包括在附图中未示出的控制装置。该控制装置构造和设置用于识别通道组件10中的首次投入运行和/或液体缺乏。控制装置为此包括设置的存储器件以及微处理器，借助它们识别根据本发明的连续式加热器的首次投入运行。为了识别通道组件10中的液体缺乏，根据本发明的连续式加热器具有例如呈体积流传感器形式的用于缺水识别的传感器元件。所述控制装置进一步构造用于在识别情况下阻止加热通道12的加热装置的接通达预先给定的接通阻止持续时间。预先给定的接通阻止持续时间优选这样确定，使得通道组件10首先被完全穿流，从而所有的加热螺旋管13完全被液体16包围。

优选地，控制装置进一步构造用于识别连续式加热器的装入位置。为此，控制装置包括至少一个位置传感器，例如呈加速度传感器形式的位置传感器，借助于该位置传感器，控制装置检测在地球的重力场中的装入位置。控制装置构造用于将检测到的装入位置与预先给定的运行装配位置进行比较。如果在检测的装入位置与最佳的运行装配位置之间的差大于预先给定的最大允许偏差，则控制装置阻止连续式加热器的投入运行并且可选地通过显示器向使用者指示连续式加热器的有故障的定向。替代地，控制装置允许连续式加热器的运行，但仅当穿流通道组件10的体积流在运行中在错误定向中大于预先给定的最小体积流时才接通加热通道的加热装置。在制造商方面，在任何情况下，将预先给定的最小体积流选择得如此大小，使得其足以将位于通道组件10中的空气安全地与液体流一起输送出去。为了测量体积流，通道组件10包括流量测量装置、例如流量测量涡轮。

进一步优选地，控制装置包括用于体积流检测穿流通道组件10的液体16的流量传感器。控制装置进一步被构造成在识别到首次投入运行的情况下阻止加热通道12的加热装置的接通直到达到预先给定的最小流量体积。通过这种方式精确地检测，多少液体量已经穿流通道组件10。只有在达到预先给定的最小流量体积之后，加热通道12的加热装置才得到启用。

此外，控制装置尤其构造成，通过对所检测的体积流关于时间进行积分来求取自首次投入运行或再次投入运行以来穿流通道组件10的液体体积的流量体积。此外，控制装置构造用于将所求取的液体体积与预先给定的最小流量体积进行比较并且因此阻止加热通道12的加热装置的接通直到达到该预先给定的最小流量体积。

用于控制具有前面所述特征的连续式加热器的根据本发明的方法包括：探测在通道组件10中的首次投入运行和/或液体缺乏，在识别情况下阻止加热通道12的加热装置达预先给定的接通阻止持续时间。

优选地，借助于流量传感器检测穿流通道组件10的液体16的体积流，并且在识别到首次投入运行的情况下借助于控制装置阻止加热通道12的加热装置的接通直至达到预先给定的最小流量体积。

进一步优选地，通过所检测的体积流关于时间进行积分来求取自首次投入运行或再次投入运行以来穿流通道组件10的液体体积的流量体积并且将该流量体积与预先给定的最小流量体积进行比较，以便阻止加热通道12的加热装置的接通直至达到预先给定的最小体积。

Claims (17)

1.一种用于加热液体（16）的连续式加热器，该连续式加热器包括

加热筒，其具有至少一个流体流通的通道组件（10），其中，所述通道组件（10）通过多个设置用于加热所述液体（16）的电加热的加热通道（12）、通过未加热的空载通道（14）以及通过流动转向通道（15）形成，

其特征在于，

所述空载通道（14）中的至少一个空载通道借助于流动转向通道（15）至少布置在所述加热通道（12）中的相应两个之间，所述加热通道（12）中的每个在所述连续式加热器的运行装配位置中如此定向，使得所述加热通道（12）中的每个的液体穿流方向（11）至少基本上反向于重力指向。

2. 根据权利要求1所述的连续式加热器，其特征在于，用于使液体穿流方向（11）转向180°的流动转向通道（15） U形地构造。

3.根据权利要求1或2所述的连续式加热器，其特征在于，所述空载通道（14）中的每一个在所述连续式加热器的运行装配位置中如此定向，使得所述空载通道（14）中的每一个的液体穿流方向（11）至少基本上指向重力方向（25）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的连续式加热器，其特征在于，所述连续式加热器构造为裸线连续式加热器，并且在用于布置的加热通道（12）中的每个内部构造有至少一个裸线加热螺旋管。

5.根据权利要求4所述的连续式加热器，其特征在于，至少所述空行通道（14）被构造为在所述裸线加热螺旋管中的相应两个之间具有不同电势的电绝缘路段。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的连续式加热器，其特征在于，在液体穿流方向（11）上在所述加热通道（12a）中的第一加热通道之前布置有至少一个未加热的前行通道（27）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的连续式加热器，其特征在于，在液体穿流方向（11）上在所述加热通道（12b）中的最后一个加热通道之后布置有至少一个未加热的后行通道（28）。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的连续式加热器，其进一步包括如下装配装置，该装配装置被设置用于将连续式加热器装配在运行装配位置中。

9.根据权利要求8所述的连续式加热器，其特征在于，装配装置和/或连续式加热器包括如下装配辅助件，借助该装配辅助件能够识别连续式加热器在运行装配位置中对于装配工的定向。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的连续式加热器，其特征在于，控制装置包括至少一个用于识别所述连续式加热器的装入位置的位置传感器，并且所述控制装置构造用于将所检测的装入位置与预先给定的运行装配位置进行比较，并且设置用于，如果所检测的装入位置与所述运行装配位置之间的差大于预先给定的最大允许偏差，则基于所述装入位置来适配最小流量体积。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的连续式加热器，其进一步包括如下控制装置，所述控制装置构造并且设置用于识别通道组件（10）中的首次投入运行和/或液体缺乏并且在识别情况下阻止所述加热通道（12）的加热装置接通达预先给定的接通阻止持续时间。

12.根据权利要求11所述的连续式加热器，其特征在于，所述控制装置包括用于对穿流所述通道组件（10）的液体（16）进行体积流检测的流量传感器，并且构造为，在识别到首次投入运行时阻止所述加热通道（12）的加热装置的接通，直至达到预先给定的最小流量体积。

13.根据权利要求12所述的连续式加热器，其特征在于，所述控制装置被构造成，通过对所检测的体积流关于时间进行积分来求取自首次投入运行或再次投入运行以来穿流所述通道组件（10）的液体体积的流量体积，并将该流量体积与所述预先给定的最小流量体积进行比较，以便阻止所述加热通道（12）的加热装置的接通，直至达到所述预先给定的最小体积。

14.一种用于控制根据权利要求1至13中任一项所述的连续式加热器的方法，该方法包括：探测所述通道组件（10）中的首次投入运行和/或液体缺乏，在识别情况下阻止所述加热通道（12）的加热装置接通达预先给定的接通阻止持续时间。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，借助于流量传感器检测穿流所述通道组件（10）的液体（16）的体积流，并且在识别到首次投入运行时借助于控制装置阻止所述加热通道（12）的加热装置的接通，直至达到预先给定的最小流量体积。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，通过所检测的体积流关于时间进行积分来求取自首次投入运行或再次投入运行以来穿流所述通道组件（10）的液体体积的流量体积并且将该流量体积与所述预先给定的最小流量体积相比较，以便阻止加热通道（12）的加热装置的接通直至达到预先给定的最小体积。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，借助控制装置的位置传感器识别连续式加热器的装入位置，将所检测的装入位置与预先给定的运行装配位置进行比较，并且，如果所检测的装入位置与所述运行装配位置之间的差大于预先给定的最大允许偏差，则基于所述装入位置来适配所述最小流量体积。

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