流体接触侧的安全温度限制器的制作方法

本发明涉及一种用于加热液体的连续式加热器，其包括：加热筒，该加热筒具有至少一个流体流通的通道，其中，在所述流体流通的通道中布置有至少一个设置用于加热所述液体的电加热的加热元件；以及至少一个安全温度限制器，该安全温度限制器被设置用于，在超过所述液体的预先给定的最大温度时，借助于温度控制的开关元件将至少一个加热元件切换成无电压，其中，所述安全温度限制器包括被设置用于将热量从所述液体传递到所述开关元件上的、具有流体接触侧的耦合元件，其中，所述耦合元件如此布置，使得至少局部地与所述液体接触。

背景技术：

这种连续式加热器由现有技术充分已知。在开头所述的连续式加热器中，待加热的水被引导通过具有至少一个流体流通的通道的加热筒。加热装置位于这些流体流通的通道中的至少一个中，该加热装置借助于电流加热并且因此用于加热液体。通常，加热螺旋管或加热丝、特别是裸线加热螺旋管用作加热装置，其在没有其它绝缘部的情况下直接与待加热的液体接触。在许多国家，这种连续式加热器的运行要求是，它们设有自动切断装置，该自动切断装置通常被称为安全温度限制器，简称“stb”。stb在公知的连续式加热器中通常这样设计，使得它在超过加热筒内液体的限定的实际温度或最大温度时自动切断连续式加热器或切断位于其中的加热元件，也就是说要么将连续式加热器，要么将位于其中的加热元件切换成无电压。当在加热装置或在用于控制/调节加热装置的开关装置中存在技术故障时，首先考虑自动切断，液体穿流受到干扰或中断。结果，可能会超过加热装置的和/或加热筒的区域的最大允许温度，由此可能会损坏所提及的组件。通过至少加热装置的和/或整个连续式加热器的无电压切换，一方面可靠地防止了这种情况，并且另一方面通过自动切断来用信号表示技术故障的出现。通过stb的触发以及与之相关地切断加热装置来避免对设备或者连续式加热器的周围环境的后续损坏。

传统的stb的触发通常需要一定的时间段，因为视stb在连续式加热器中的布置而定，只有当在相应的stb上的为此设置的部位上存在所限定的实际温度或最大温度时，才能够进行触发。然而，使用stb理想地应该有助于，可以消除连续式加热器上出现的技术故障并且可以按规定使用连续式加热器来加热液体，重新消除故障源和/或干扰，而不会在设备上产生不可修复的损坏。为此，在超过限定的实际温度或最大温度时实现尽可能快速的切断是有必要的。在此，在耦合元件和开关元件之间的热传递已经由传统的stb公知。此外，由现有技术中已充分已知温度控制的开关元件、像比如双金属开关。

德国实用新型文献de29825255u1公开了一种具有对应于stb的过热保护装置的连续式加热器，其中过热保护装置从加热块的外侧伸入到经加热的水通道段中，其中温度直接在该水通道段的内部被检测。以这种方式应实现保护切断装置的非常短的响应持续时间。

然而，这种情况的缺点是直接布置在水通道段内部的过热保护装置同样被安装在加热元件的紧邻附近。在此，例如当在水通道段内部没有足够的穿流并且在stb的区域中出现局部过热时，可能会出现连续式加热器的不希望的切断。此外，在加热元件和过热保护装置之间的空间附近存在如下危险，即，不是测量流动的液体的实际温度，而是间接地检测裸线加热螺旋管的较高的温度水平。通过这种方式，对切断实际上决定性的温度仅不精确地被检测，这在结果上不仅可能导致连续式加热器或加热装置的提前切断，然而也可能导致延迟切断。为了避免这个问题，de29825255u1提出，优选在水通道段内部布置两个温度传感器，并根据两个检测的温度实现stb功能。此外，由de102007052934a1公知一种连续式加热器，其中，用于求取通流通道内的水温的温度传输器完全布置在该通流通道的外部。在此，温度传输器不直接与待加热的液体接触。由此，例如通过减少温度传输器的腐蚀，待加热的液体的温度的求取应当被简化且更可靠地进行。然而，温度传输器的这种布置具有如下缺点，即，用于求取最大温度和由此得出的连续式加热器的切断的温度测量不以所需的快速性进行。通流通道的壁除了其热阻本身还具有比热容，这导致实际出现的最大温度相应地在时间上延迟地记录。由于stb延迟进行的切断可能导致连续式加热器的不可修复的损坏。此外，在温度传输器的外置定位中，必须为其设置附加的固定，这随之带来较高的制造成本。

技术实现要素：

因此，本发明的任务在于，提出一种连续式加热器，该连续式加热器配备有安全温度限制器，该安全温度限制器一方面在超过最大温度时确保可靠的安全切断并且另一方面尽可能无时间延迟地作出反应。

该任务通过以下方式解决，即耦合元件在流体接触侧具有至少一个形成空腔的凹部。在形成stb的构件的耦合元件上具有形成空腔的凹部提供了如下优点，即，在超过最大温度时可以可靠地以及快速地切断连续式加热器。更确切地说，通过耦合元件的布置在流体接触侧并且形成空腔的凹部可以在耦合元件与温度控制的开关元件之间进行快速的热传递。空腔为用液体进行环绕冲洗提供了大的内部的表面，由此实现了更快的吸热。换句话说，空腔形成最大可能的热耦合面。附加地，通过借助于空腔的材料凹部，耦合元件的比热容相对于实心体明显降低。温度变化以这种方式通过耦合元件明显更快地传递，因为耦合元件的固有热容量更小。另一方面，通过形成空腔的凹部减小耦合元件与开关元件之间的间距。所吸收的热量因此可以更快地传递到开关元件上，由此该开关元件在需要情况下、即在超过最大温度时更快地将连续式加热器切换成无电压。在此，凹部的空腔可以以多种方式构造，例如具有不同的几何形状、直径或深度。本发明还提供了一种可靠的切断装置，其仅具有一个单个的用于热传递的耦合元件，而没有其它的电子组件。

耦合元件的流体接触侧被如此布置，从而至少局部地与液体接触。这通过以下方式实现，即耦合元件布置在流体流通的通道上，以便与该通道形成封闭的流体空间。优选地，耦合元件被插入到设置在流体流通的通道内的开口中，由此形成封闭的流体空间。此外，耦合元件包括背离流体的一侧，该侧不具有与流体流通的通道的液体的接触区域。

加热筒优选由多个流体流通的通道组成，其中，在流体流通的通道中的至少一个中布置有一个电加热的加热元件。不必在流体流通的通道中的每个中优选地布置有一个电加热的加热元件。在此，设置用于加热液体的电加热的加热元件也可仅布置在用于加热液体的流体流通的通道的部分区域中，或替代地可在流体流通的通道中的每个中布置有一个或多个电加热的加热元件。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，加热筒包括多个串联布置的流体流通的通道，并且耦合元件关于通流方向布置在流体流通的通道中的相应的出口侧的最后一个通道中。在出口侧的最后一个通道中定位耦合元件具有的优点是，在此流体通常具有最高的温度，这导致当达到预先给定的最大温度时可靠地切断连续式加热器。此外，以这种方式确保了始终检测到在加热筒中出现的最大温度。替代地，耦合元件可以在其它位置上布置在流体流通的加热通道之一中。在本发明的意义中，流体、替代地也被称为液体优选地可理解为饮用水或生活用水或设置用于在家用或商业环境中加热的其它流体。通流方向分别取决于如何构造和设置加热筒或流体流通的通道以及在按规定使用时将连续式加热器安装在哪个位置中。

本发明的一种优选的改进方案的特征在于，所述耦合元件包括导热金属，特别是由黄铜制成。由此确保在耦合元件和开关元件之间的快速的热传递。此外，通过导热金属确保了相应的耐久性和强度。优选地，耦合元件实心地并且一体地构造。可选地，耦合元件可以由其他导热金属构成，特别是铝、铜、不锈钢（例如技术名称为v2a或v4a的不锈钢）、银、金或由包括至少一种导热金属的合金构成。本发明的另一种优选的改进方案的特征在于，耦合元件由多组分材料构成，所述多组分材料包括至少一种导热金属。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，耦合元件的形成空腔的凹部至少基本上柱形地构造。这提供了如下优点，即，可以通过简单且成本低廉的生产技术来产生空腔。此外，柱形的空腔在流动技术上具有积极的效果，因为该空腔被连续地并且没有值得一提的涡流形成地环流。因此，耦合元件对流动阻力没有负面影响。优选地，柱形的凹部通过到实心体中的钻孔或铣削过程来制造。进一步优选地，凹部的空腔的、相对于空腔的开口指向并且因此指向背离流体的一侧中的区域至少基本上部分球形地构造。由此进一步改善了流体在该区域中的流动特性，并且即使在流体的必要时小的流动速度的情况下也进行流体在围绕耦合元件的局部区域中的持续交换。

本发明的一种优选的改进方案的特征在于，耦合元件的形成空腔的凹部至少基本上方形地构造。凹部的方形的空腔在流体流通的通道的特定的结构形式中可以对耦合元件与开关元件之间的热传递特性产生积极的影响。凹部的几何形状有利于，根据加热筒的结构形式和耦合元件在加热筒中的布置通过流体实现凹部的可靠环绕冲洗。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，开关元件被布置成在耦合元件上贴靠在背离流体的一侧上。由此，由耦合元件的形成腔的凹部的内部面所吸收的热量以尽可能短的路径被传递到开关元件上，从而在达到预先给定的最大温度时在一定程度上无延迟地实现连续式加热器的电路的无电压切换。此外，耦合元件的背离流体的一侧不与流体直接接触，由此开关元件可以由更有利的材料制成，所述材料不必强制地耐腐蚀。

本发明的另一种优选的设计方案的特征在于，布置在所述加热筒中的耦合元件尤其力锁合和/或形状锁合地布置在所述流体流通的通道的耦合元件容纳部中。这提供了如下优点，即耦合元件以防压力和冲击力的方式可靠地布置。优选地，耦合元件在耦合元件容纳部中的布置构造为可逆的，从而根据本发明的stb设置为可更换的。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，在耦合元件中形成空腔的凹部在深度上在耦合元件容纳部的尺寸的至少一半的范围上延伸。以这种方式确保了耦合元件在结构上具有相应的强度，从而使耦合元件一方面保持处于预压力下的流体状态并且另一方面具有尽可能小的固有热容量。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，耦合元件具有如下外部面，该外部面具有至少一个螺纹、成型的表面和/或至少一个环绕的密封器件容纳部。以这种方式确保了耦合元件被设计成能够以低的生产耗费进行装入，并且在需要时能够再次以非破坏性的方式拆除。通过密封器件容纳部，耦合元件设置成以密封和密闭的配合布置在流体流通的通道中。

本发明的另一种有利的设计方案的特征在于，在耦合元件的和/或耦合元件容纳部的外部面上布置有至少一个密封器件、优选呈o形环的形式的密封器件。由此确保了耦合元件与开关元件之间的可靠密封并且由此将引导流体的区域与引导电压的电区域可靠地分开。

本发明的一种有利的改进方案的特征在于，耦合元件至少基本上正交于流体流通的通道的壁或倾斜于流体流通的通道的壁逆着流动方向在流体接触侧布置在耦合元件容纳部中。以这种方式，即使在耦合元件在流体流通的通道中的不同定位的情况下以及在流体流通的通道中的不同流量和流动速度的情况下，也始终确保用流体对空腔的环绕冲洗。通常，装入至少基本上正交于流体流通的通道的延伸方向进行，其中，“至少基本上正交”在本发明的意义上意指正交或几乎正交，也就是说，与正交的偏差最大±10°。

本发明的另一种优选的设计方案的特征在于，耦合元件在流体接触侧至少基本上与流体流通的通道的内部面齐平地终止地布置。这提供了如下优点，即在流经耦合元件时在流体流通的通道内不出现流体的不期望的涡流。根据另一种优选的实施方式，耦合元件应与内部面形成无凸起的表面。“至少基本上齐平”在本发明的意义中是指，要么齐平，要么几乎齐平于内部面，即以几毫米的偏差齐平。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，耦合元件布置成在流体接触侧上至少部分地伸入到流体流通的通道中。由此实现尽可能全面地环流耦合元件。通过将耦合元件伸入到流体流通的通道中且因此直接伸入到流体流中，在耦合元件的区域中产生流体的期望的涡流且以该方式由于改善的混合来平衡流体的局部的温度差。耦合元件关于伸入的深度的精确定位可以针对这种精确定位最佳地匹配于不同的流动情况。通过在耦合元件的区域中有针对性地产生湍流，在流体和耦合元件之间始终实现最佳的热传递。

根据本发明的另一种优选的设计方案，耦合元件布置成逆着流动方向地在流体接触侧上至少部分地伸入到流体流通的通道中。

本发明的另一种适宜的设计方案的特征在于，形成空腔的凹部的壁的最小厚度为至少1mm。以这种方式，在加热筒内部出现压力和温度波动时，可以实现可靠且持久的使用。进一步优选地，形成空腔的凹部的壁的最小厚度处于2到4mm之间的范围内。

本发明的另一种有利的设计方案的特征在于，耦合元件由适合于饮用水的材料制成。

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。

图1示出了根据本发明的安全温度限制器和流体流通的通道的示意图，

图2示出了图1中示出的且插入到流体流通的通道中的安全温度限制器的示意图，并且

图3以透视图示出了安全温度限制器的示意图。

具体实施方式

根据附图详细地阐述了根据本发明的连续式加热器、特别是安全温度限制器。

下面首先借助于图1详细阐述根据本发明的（在附图中未示出的）用于加热液体的连续式加热器。连续式加热器包括带有至少一个流体流通的通道11的加热筒10，其中，在流体流通的通道11中布置有至少一个设置用于加热液体的电加热（在图中未示出）的加热元件。

连续式加热器还包括至少一个安全温度限制器12，简称“stb”，其被设置用于在超过液体的预先给定的最大温度时将至少一个加热元件切换成无电压。

stb12包括耦合元件13和温度控制的开关元件14。耦合元件13被构造和设置用于将热量从液体传递到开关元件14。通过开关元件14实现连续式加热器的无电压切换的实际的切换过程或至少一个加热元件的切断。

耦合元件13具有背离流体的区域和流体接触侧的区域。在此，背离流体的区域不与液体接触，而耦合元件13的流体接触侧的区域至少局部与液体接触。此外，开关元件14布置在耦合元件13的背离流体的区域中。此外，耦合元件13在流体接触侧具有流体接触侧15，该流体接触侧被设计成至少局部与液体接触。此外，耦合元件13在流体接触侧具有至少一个凹部16，所述凹部形成空腔。换句话说，凹部16在耦合元件13中形成一种被液体填充的空心空间。

不仅耦合元件13而且形成空腔的凹部16优选柱形地构造，如其例如从图3中可获知的那样。通过柱形的结构形式，耦合元件13可被插入到圆形的凹部中且因此布置在流体流通的通道11中。

这种stb12优选沿液体30的通流方向或流动方向布置在流体流通的通道11中的相应的出口侧的最后一个通道中。根据本发明的连续式加热器在流体流通的通道11中还包括至少一个耦合元件容纳部17。耦合元件容纳部17布置在流体流通的通道11的区域中并且包括如下穿通部18，通过该穿通部，对于耦合元件13而言可接近流体流通的通道11的内部空间。

优选地，根据本发明的stb12通过该耦合元件容纳部17布置在所述流体流通的通道11上，并且至少所述stb12的流体接触侧的区域液压地连接到所述流体流通的通道11的内部空间上。如此选择耦合元件容纳部17的几何形状和尺寸，使得其与耦合元件13的几何形状和尺寸彼此对应一致，并且耦合元件13被设置为可以穿过穿通部18布置在耦合元件容纳部17中。

此外，耦合元件13具有外部面19。所述外部面19包括例如环绕的密封器件容纳部20以及成型的表面21。具有环绕的密封器件容纳部20以及成型的表面21的耦合元件13的外部面19至少局部地朝耦合元件容纳部17渐缩地构造。

图2示出了在图1中示出的且插入到流体流通的通道11中的stb12的示意图。如在图2中可看到的那样，stb12被布置在所述流体流通的通道11的耦合元件容纳部17中。为此，stb12在流体接触侧通过位于耦合元件容纳部17中的穿通部18与耦合元件13密封地布置。在此，密封作用一方面通过力锁合和/或形状锁合地将耦合元件13布置在耦合元件容纳部17中来实现。耦合元件13的外部面19的渐缩的构造与耦合元件容纳部17的相应对应的几何形状相结合导致，耦合元件13设置用于以密闭的配合布置在耦合元件容纳部17中。

另一方面，密封作用补充地通过至少一个密封器件22来实现，所述至少一个密封器件布置在密封器件容纳部20中。优选地，耦合元件13在耦合元件容纳部17中的布置在此被构造为可逆的。所述密封器件22进一步优选包括环绕的密封器件、例如o形环。

优选地，根据本发明的连续式加热器包括至少一个（在附图中未示出的）夹子，以用于将stb12支持性地固定在耦合元件容纳部17中。为此，不仅耦合元件13而且耦合元件容纳部17包括相对应的夹子容纳部26。在stb12插入到所述耦合元件容纳部17中的状态下，所述夹子容纳部26构造并且设置用于容纳至少一个夹子。

在图2中，具有流体接触侧15的耦合元件13这样布置在耦合元件容纳部17中，使得该耦合元件不影响或仅不明显地影响液体在流体流通的通道11中的流动方向30。在一种替代的（在附图中未示出的）实施方式中，具有流体接触侧15的耦合元件13被如此布置在耦合元件容纳部17中，使得它在液体30的流动方向的方向上定向。这引起，耦合元件13与形成空腔的凹部16逆着液体的流动方向30定向并且所述液体流入到空腔中。以这种方式实现了根据本发明的stb的特别快速的响应特性。

根据本发明的在图2中示出的优选的另一种实施方案，耦合元件13在流体接触侧上与流体流通的通道11的内部面23至少基本上齐平地终止的方式布置。换言之，耦合元件13布置成使得其在流体接触侧与流体流通的通道11的内部面23齐平或基本齐平地终止。通过耦合元件13的至少基本上齐平的布置，液体流被尽可能少地干扰并且湍流在耦合元件13的区域中的形成被降低到最小程度。为了尽可能无干扰地影响液体流，同时进行从液体经由形成空腔的凹部16到耦合元件13的最佳的热传递。

此外，图1和图2示出了耦合元件13的形成空腔的凹部16的深度24。形成空腔的凹部16的深度24在耦合元件容纳部17的尺寸的至少一半的范围上延伸，其中，耦合元件容纳部17的尺寸尤其通过流体流通的通道11的穿通部18的最小的宽度来限定。耦合元件13具有在侧面围住空腔的环绕的、具有限定的壁宽度的壁25。壁25的壁宽度优选地实施为至少1mm宽。壁25的最小的壁宽度例如位于密封器件容纳部20、夹子容纳部26的区域中或者位于成型的表面21的区域中。

图3以透视图示出了stb12的示意图。特别地，stb12的耦合元件13关于轴线21旋转对称地构造。由此，特别是外部面19、密封器件容纳部20以及耦合元件13的成型的表面21的区域同样旋转对称地构造和设置。在此，这些元件的横截面优选构造为圆形。耦合元件13的旋转对称的构造提供的优点是，耦合元件13可以通过车削以切削的方式制造。