加热系统部件及其制造方法_3

文档序号:9450326阅读:来源:国知局
Al 99.5制得。该坯料500-10与它的中心轴(未示出)同心地具有一圆孔500-12,通过该圆孔整体介质密封地插入该栗的吸管。该坯料500-10的外圆周边缘可以整体介质密封地卡夹住栗外壳的边缘。坯料500-10朝向图5A至5C中该板片的下边缘方向的那一侦牝在该栗被安装的情况下与该被加热介质直接接触,并且因此可以被称为湿侧,而该坯料500-10朝向该板片的上边缘的这一侧,不与该介质接触,并且因此可以被称为干侧。
[0058]形成承载单元520的坯料500-10优选地具有在该坯料500-10近似径向中心轴与其同心的凹槽。所述凹槽优选地横截面为正方形,其中正方形朝上的一边被省略。加热单元500-H优选地由已知类型的管状加热器形成,被安装在该凹槽内。加热单元500-H的形状和外部尺寸与坯料500-10内凹槽的形状和外部尺寸以这样的方式匹配,即加热单元500-H三个面与凹槽内壁完全接触。从而,由加热装置500-H产生的热量被传递到位于坯料500-10湿侧的介质并且其被加热。
[0059]从图5B和5C可以进一步看出,可采用一激光束540将温度监控和/或控制单元件510a,510b连接到承载单元520。特别地,温度监控和/或控制元件510a、510b各自的下部可以包括斜边550a、550b。通过采用一斜边550a或550b,能够引导激光束540以避免过于接近温度监测和/或控制单元件510a、510b的敏感部位。焊接缝530a、530b沿斜边550a、550b被设立。进一步的细节在下文解释。
[0060]图6示意性地和示范性地示出了温度监控和/或控制系统的另一个实施例,包括温度监控和/或控制元件510a,510b,被安装在一充满被加热流体的管上,如,例如,水管。温度监控和/或控制元件510a、510b通过激光焊缝530固定在该管上。
[0061]为了说明将该温度监控和/或控制元件焊接到该承载单元上的效果,进行了几个试验测量。在第一测试实验中,一温度监控和/或控制元件通过(a)压制和(b)激光焊接被固定到一连续流热水器。试验得到该激光焊接的温度监控和/或控制元件的响应时间,其比该压制的温度监控和/或控制元件的响应时间短二至四秒。另外,对于情况(b)过冲大约降低了 20°C。
[0062]在进一步的测试实验中,出现的问题是,当将该温度监控和/或控制元件固定到一连续流热水器的底板时,由于一个不利的激光入射角,必需一高达2KW(甚至更多)的高激光功率。这就产生了一个不令人满意的焊接结果。图7和8阐明了一种解决方案,改进该激光射入该底板材料(优选地AlMg3,)并且涉及在温度监控和/或控制元件930的翼端920采用一优选25°至35°的斜面910 (例如,连接两个相邻表面的斜面)。斜面910优选地被冲压或压印成翼端920。冲压或压印优选地分别通过一冲压切割机或压印工具实现。
[0063]采用斜面910使激光束540更容易以优选的90°角度进入该材料。作为激光束540以更优选的角度进入的结果,该焊接改变固体或该熔体优选地以锥形方式进入该支承板940和翼端920。图9示出在激光束方向上圆锥形进入的熔体1110。在所描述的测试实验中,当使用一 45° -斜面时,I千瓦的激光功率就足够了。如上文所述,更优选一 25°至35°角度的斜面。通过在该温度监控和/或控制元件的翼端采用斜面,令人满意地安装该温度监控和/或控制元件的必需的激光功率能够因此被减少。
[0064]温度监控和/或控制元件与加热系统的最佳热耦合导致一改善的热传递和更短的响应时间。从而,强的加热功率可被控制在安全方式并且在管结垢方面获得积极效果。通过将该温度监控和/或控制元件焊接到该加热系统,较少的安装元件被需要,因为,例如固定元件,如,例如,螺钉,也可以被省略。从而,通常安装变得容易。自动化耦合过程也同样可行。根据该改进的热耦合,可以选择该温度监控和/或控制元件的较高的温度阈值。从而,对于该加热表面范围可能的结构,该温度监控和/或控制系统更耐用。
[0065]图10示意性地和示范性地示出了一温度监控和/或控制系统的另一个实施例,包括温度监控和/或控制元件。在图10的实施例中,切口部1050被提供在支承板940中。通过切口部1050,它可以限定从位于支承板940上的传热元件传递到温度监控和/或控制元件930a的热量的数量。那就是,通过增大切口部1050,有效导热的横截面面积变小,致使更少的热量被传递到温度监控和/或控制元件930a。可替代地,通过缩小切口部1050,有效导热的横截面面积变大,致使更多的热量被传递到温度监控和/或控制元件930a。为了考虑激光焊接带来的改进的热耦合,有必要限定传导到温度监控和/或控制元件930a的热量。那就是,当将一常规的温度监控和/或控制元件压在支承板上时,较少的热量被传递到该常规的温度监控和/或控制元件。该温度监控和/或控制元件的温度阈值被相应地调整为当接收一定量的热后触发。根据本发明的改进的热耦合,那些一定量的热量被更快地传导到该温度监控和/或控制元件。为了避免不得不调整各温度阈值,因此可以考虑包括如本文所述的切口部1050。
[0066]图11示意性地和示范性地示出了图10的温度监控和/或控制系统的细节分解图。温度监控和/或控制元件930显示在上面。包括切口部1050的支承板940显示在中心。组合安装的温度监控和/或控制元件930和支承板940显示在底部,其中切口部1050同样是可见的。
[0067]图12示意性地和示范性地示出了一温度监控和/或控制系统的另一个实施例,包括温度监控和/或控制元件。该温度监控和/或控制系统不同于上述的最优选为全铝结构的温度监测和/或控制系统。
[0068]特别地,示出了温度监控和/或控制元件1230a、1230b。优选地,温度监控和/或控制元件1230a、1230b被激光焊接到热桥1280上。热桥1280优选地由AlMg3组成。然而,铝合金六199.5和AlMg1也同样合适。如图12所示,热桥1280优选地被安装在壳体部1260上。壳体部1260优选地由AlMg3组成。然而,铝合金Al99JPAlMg1也同样合适。热桥1280优选地通过锡焊或激光焊接被安装在壳体部1260上。在图12中,壳体部形状像一圆形坯料。然而,壳体部1260的其它形状对本领域技术人员而言同样可以预见。壳体部1260的内侧1270优选地涂有一不粘涂层。该不粘涂层优选地由一陶瓷基材料组成。另外地和/或可替代地,该不粘涂层优选地通过一溶胶-凝胶方法制得。通过采用一陶瓷基不粘涂层,该铝表面可用于放置洗碗机安全装置。从图12可以进一步看出,加热单元1200-H被直接连接到壳体部1260。在一个实施例中所示,加热单元1200-H显示出一梯形横截面。然而,加热单元1200-H的其它横截面形状对本领域技术人员而言是可以预见。加热单元1200-H与壳体部1260至少一个内侧面完全接触。因此,由加热单元1200-H产生的热量被传递到位于壳体部1260湿侧的介质并且其被加热。
[0069]图13示意性地和示范性地示出图12的温度监控和/或控制系统的另一视图。在本实施例中,加热单元1200-H的一上表面的基本部分被焊接到壳体部1260。
[0070]一列可能的制造方法包括,但不限于,半自动装配和全自动装配。本文所描述的斜边几何形状优选地根据本发明的温度监控和/或控制元件的自动定位被优化。就是,通过选择一优选25°到35°的斜角,该斜面表面从激光束540的方向可见,能够被保持足够大,以使能够对温度监控和/或控制系统元件的误差进行补偿。
[0071]图14示意性地和示范性地示出了一种方法的实施例,用于生产加热系统元件。在第一步骤1410中,该方法包括提供一温度监控和/或控制单元,具有一下表面。在第二步骤1420中,该方法包括提供一承载单元,具有一上表面。在第三步骤1430中,该方法包括所述温度监控和/或控制单元的所述下表面的至少一部分与所述承载单元的所述上表面的至少一部分接触。在进一步任选的步骤1450中,该方法包括倾斜所述温度监控和/或控制单元的下部成一角度以获得一斜边,其中所述斜边包括一小于90°斜角。在最后步骤1440中,该方法包括焊接,优选地激光焊接所述温度监控和/或控制单元的下表面和所述的载体单元的所述上表面彼此连接。优选地,所述焊接基本上沿步骤1450中获得的所述斜边进行。
[0072]图14示意性地和示范性地示出了类似于结合图5A至5C示出和描述的实施例的温度监控和/或控制系统的另一实施例。与结合图5A至5C的实施例描述的组件相比,对于具有等同或类似设计和/或等同或类似功能的根据图14的实施例的组件,使用相同的附图标记。而且,在下文中,仅描述根据图14的实施例与结合图5A至5C描述的实施例相比的差别。
[0073]通过图14可以看出,该实施例的温度监控和/或控制系统500包括温度监控和/或控制单元510a、510b。温度监控和/或控制单元510b还额外设置有将温度监控和/或控制单元510b的下表面和承载单元520的圆形盘500-10的一部分连接的连接540。连接540与温度监控和/或控制单元510b整体形成。承载单元520的圆形盘500-10的所述部分不被加热单元500-H直接加热,替代地,其被待加热单元500-H加热的介质冷却,由于这个介质在圆形盘500-10的另一侧流动。连接540也可通过激光焊接被固定至圆形盘500-10。连接540设置为在由加热单元500-H产生的热量的传送被干扰的情况下冷却温度监控和/或控制单元510b的温度,例如,由于在加热单元500-H与介质接触的区域中,钙质沉积在承载单元520的圆形盘500-10的外表面上
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