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"D-u-rchlauferhitzer für elektrische Kaffeemaschine"
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Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer für eine elektrische
Kaffeemaschine oder dergleichen, mit einer Aufheizkammer mit Wärmeabgabefläche.
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Bei derartigen Durchlauferhitzern in Geräten zur Kaffee-Tee- oder
Espressozubereitung, sowohl bei Haushalt- als auch bei gewerblichen Maschinen, erfolgt
die Bereitung von heißem Wasser dadurch, daß das zu erhitzende Wasser die Aufheizkammer
durchströmt und dabei erhitzt wird. Derartige Durchlauferhitzer sind in verschiedenen
Ausführungen bekannt, sie können z.B. zylindrisch, länglich oder als U ausgebildet
sein. Die Aufheizkammer wird in der Regel aus einem Oberteil und einem Unterteil
gebildet, die meistens aus Aluminiunguß hergestellt sind. In das Unterteil ist dann
die Heizung eingelassen, so daß das Unterteil als Wärmeabgabefläche für die Aufhei
zkammer dient.
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Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß auch derartige Durchlauferhitzer
stark zum Verkalken neigen, da sich bei der Erhitzung des durchfließenden Wassers
stets ein als Kesselstein bekannter Niederschlag absetzt. Dieser Kalkansatz tritt
vor allem an den Stellen auf, an denen die Wärmeübertragung am stärksten ist, das
heißt an der Wärmeabgabefläche.
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Deshalb müssen derartige Durchlauferhitzer, je nach Kalkgehalt des
Wassers, von Zeit zu Zeit mit chemischen Entkalkungsmitteln entkalkt werden. Eine
solche Entkalkung verursacht Kosten, ist
zeitaufwendig, unhygienisch
und belastet auch die Kläranlagen. Wird dieEntkalkung jedoch nicht rechtzeitig vorgenommen,
treten im Gerät Funktionsstörungen auf, da die Wärmeübertragung auf das zu erhitzende
Wasser durch die Kalkablagerungen behindert wird. Das kann sogar bis zur Zerstörung
des Gerätes führen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauferhitzer
der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß eine chemische Entkalkung
in der Regel nicht mehr erforderlich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Aufheizkammer
ein separates, dünnes Blech als Wärmedurchgangsfläche auf die Wärmeabgabefläche
placiert wird, so daß das zu erhitzende Wasser mit der Wärmeabgabefläche der Aufheizkammer
niait mehr in direkten Kontakt kommt.
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Dieses dünne Blech besteht vorzugsweise aus gut wärmeleitfähigem Material
und liegt im eingebauten Zustand nur im Bereich des Mittelpunktes seiner Krümmung,
unter Vorspannung, an der Wärmeabgabefläche an, weil die Krümmung im Blech kleiner
ist als die Krümmung der Wärmeabgabefläche.
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Wird nun die Wärmedurchgangsfläche durch die Wärmeabgabefläche erhitzt,
so dehnt sich das Blech aus und kann sich infolge der Vorverformung einerseits und
der Vorspannung durch die Montage andererseits nicht von der Wärmeabgabefläche wegbewegen,
sondern legt sich weiter an die Wärmeabgabefläche an, so daß ein guter Wärmeübergang
gewährleistet wird.
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Sobald die Wärmeabgabefläche und damit auch das Blech wieder abkalten,
zieht sich das Blech wieder zusammen und geht in seine Ausgangsposition zurück.
Bereits dann, wenn sich nur eine dünne Schicht aus Kalkablagerungen auf dem Blech
gebildet hat, die aber die Wärmeübertragung noch nicht störend beeinflußt, so wird
diese, sobald sich das Blech in seine Ausgangslage zurückbewegt, einer entsprechenden
Spannung
unterworfen und platzt ab. Das nachströmende Wasser spült dann die abgeplatzten
Kalkteilchen weg.
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Das eingelegte Blech soll im äußeren Bereich der Aufheizkammer nie
ganz an der Wärmeabgabefläche anliegen.
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Dies ist aus zwei Gründen bedeutsam. Einerseits ist eine derartige
Ausbildung vorteilhaft, damit sich das eingelegte Blech wie beschrieben verformen
kann, andererseits ist dadurch der Wärmeübergang von der Wärmeabgabefläche auf das
Blech am Rand entsprechend niedriger, so daß das Wasser in diesem Bereich nicht
so heiß wird und sich dementsprechend weniger Kalk absetzt. Dies ist bedeutsam,
weil die Verformungsbewegung in diesem Bereich ohnehin am geringsten ist.
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Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß das separate, in die
Aufheizkammer eingelegte Blech aus Bimetall besteht und als Schnappscheibe ausgebildet
ist. Bei der Erhitzung des durchfließenden Wassers liegt dabei das eingelegte Blech
im wesentlichen flächig an der Wärmeabgabefläche an, wodurch ein guter Wärmedurchgang
gewährleistet ist. Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur, das heißt, wenn sich
kein Wasser mehr im Durchlauferhitzer befindet und die Aufheizkammer im Trockengang
noch etwas aufgeheizt wird, verändert das Bimetall momentartig seine Form und schnappt
von der Wärmeabgabefläche weg. Eine dünne Kalkschicht, die sich durch die Erhitzung
des Wassers auf dem Blech gebildet hat, vermag diese momentartige Schnappbewegung
nicht mitzumachen, so daß die Schicht in Teilchen vom Blech abplatzt und vom nachfließenden
Wasser weggeschwemmt wird.
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Es empfiehlt sich, das in die Aufheizkammer eingelegte Blech mit einer
Beschichtung aus Tetrafluorpolyäthylen oder dergleichen zu versehen, und zwar auf
der dem zu erhitzenden Wasser zugewandten Seite.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen
darin, daß ein Durchlauferhitzer geschaffen wird, bei dem in der Regel eine Entkalkung
nicht mehr erforderlich ist. Damit entfällt die bei bekannten Durchlauferhitzern
erforderliche, mit Kosten verbundene, zeitaufwendige und unhygienische chemische
Entkalkung, die außerdem die Kläranlagen belastet. Im Vergleich zu bekannten Durchlauferhitzern
wird die Lebensdauer des Gerätes erheblich verlängert, weil eine durch Kalkablagerungen
hervorgerufene Heizungsüberlastung nicht auftreten kann. Länger werdende Aufheizzeiten
und deshalb steigende-Energiekosten werden vermieden.
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Dies wird mit sehr geringem Aufwand erreicht, da ein solches Blech
sich außerordentlich kostengünstig herstellen und einbauen läßt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 einen zylindrischen Durchlauferhitzer mit eingelegtem
Blech, im Schnitt Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1, in einem anderen Temperaturzustand
Fig. 3 einen zylindrischen Durchlauferhitzer mit einer anderen Ausführungsart des
eingelegten Bleches, im Schnitt Fig. 4 den Gegenstand der Fig. 3 in einem anderen
Temperaturzustand.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer,
wobei man das Oberteil 1 mit Einlauf 2 und Auslauf 3 erkennt. Darunter ist ein Dichtungsring
4 angeordnet, der auf
das in die Aufheizkammer 5 eingelegte Blech
6 gedrückt wird und so die Dichtigkeit gewährleistet, so daß das zu erhitzende Wasser
mit dem Unterteil 7, das gleichzeitig als Wärmeabgabefläche 7' dient, nicht in Berührung
kommen kann. Im Unterteil 7 ist die Heizung 8 gezeigt.
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In Fig. 1 wird weiter dargestellt, daß das unter Vorspannung montierte
Blech 6, das als Wärmedurchgangsfläche dient, im kalten Zustand nur teilweise, nämlich
im Bereich des Mittelpunktes seiner Krümmung, an der Wärmeabgabefläche 7' anliegt.
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Die Fig. 2 dagegen zeigt den Durchlauferhitzer in Funktion, das heißt
im erhitzten Zustand. Es ist ersichtlich, dass sich das eingelegte Blech 6 infolge
seiner Ausdehnung durch die von der Wärmeabgabefläche 7' abgegebene Wärme nunmehr
flächig an die Wärmeabgabefläche 7' angelegt hat, so daß eine gute Wärmeübertragung
gewährleistet ist.
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Wenn die Heizung8abgeschaltet wird, geht bei entsprechendem Temperaturrückgang
das eingelegte Blech 6 in seine Ausgangsposition gemäß Fig. 1 zurück.
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Die so ausgeführte Bewegung des Bleches 6 führt zum Abplatzen des
angesetzten Kalkes, der dann beim nächsten Wasserdurchlauf weggeschwemmt wird.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Durchlauferhitzer,
der im Aufbau in etwa dem der Fig. 1 und 2 entspricht. Jedoch ist in Fig. 3 und
4 eine andere Ausführungsart des Bleches 6 dargestellt.
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Bei Fig. 3 ist ersichtlich, wie sich ein als Schnappscheibe ausgebildetes
Blech 6, vorzugsweise aus Bimetall, im wesentlichen flächig an die Wärmeabgabefläche
7' anlegt, so daß sofort ein guter Wärmeübergang gewährleistet wird.
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Aus Fig. 4 ist erkennbar, wie das gem. Fig. 3 eingelegte Blech 6 sich
bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur durch eine Schnappbewegung von der Wärmeabgabefläche
7' abgehoben hat.
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Diese Bewegung des eingelegten Bleches 6 führt zum Abplatzendes angesetzten
Kalkes.
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Nach Abkühlung auf eine bestimmte Temperatur geht das Blech 6 dann
in seine ursprüngliche Form gemäß Fig. 3 zurück.
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Der abgeplatzte Kalk wird beim nächsten Wasserdurchlauf weggespült.