NL1017238C2 - Verwarmingselement en werkwijze ter vervaardiging van een dergelijk verwarmingselement. - Google Patents

Description

. '

Verwarmingselement en werkwijze ter vervaardiging van een dergelijk verwarmingselement

De uitvinding heeft betrekking op een verwarmingselement voor het verwarmen van een 5 stromend medium, omvattende een buitenmantel en een binnenmantel, ten minste één van welke mantels fungeert als warmtebron. De uitvinding heef t tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een verwarmingselement.

Het verwarmen van een medium zoals bijvoorbeeld water in een espressoapparaat 10 geschiedt veelal door het medium (water) door een verwarmde buis te laten stromen. De hiertoe geëigende verwarmingselementen worden gekenmerkt doordat zij niet continue warm zijn maar slechts bij vraag naar verwarm medium (water) werkzaam zijn. Voor een snelle werking is het van belang dat het te verwannen medium over een relatief groot oppervlak contact maakt met het verwarmingselement (de verwarmde buis).

15 Bovendien is het vanuit het oogpunt van doelmatige warmteoverdracht en om neerslag van vaste componenten van het medium te voorkomen gewenst een minimale doorstoomsnelheid in het verwarmingselement (de verwarmde buis) te creëren.

Volgens de stand der techniek is het bekend in een verwarmde buis een kem te plaatsen waardoor de vloeistof gedwongen wordt met grotere snelheid door de resterende 20 ringvormige opening tussen de buis en de kem te stromen. De kem moet zodanig zwaar worden uitgevoerd dat deze bestand is tegen een druk van ten minste 12 Bar, welke kan optreden in een espressoapparaat. Een nadeel van deze constructie is dat de totale massa van het verwarmingselement (de verwarmde buis en de kem) toeneemt hetgeen de responstijd en het energieverbruik van het verwarmingselement (vanwege de grotere 25 warmtecapaciteit van het verwarmingselement) ook doet toenemen.

Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verwarmingselement van het in aanhef genoemde type waarmee op een meer doelmatige en snellere wijze dan volgens de stand der techniek een stromend medium kan worden verwarmd.

30

De uitvinding verschaft daartoe een verwarmingselement van het in aanhef genoemde type, waarbij de binnenmantel en de buitenmantel op elkaar aansluiten en waarbij tussen de mantels ten minste één doorvoer is bepaald. Door het op elkaar aansluiten van de binnenmantel en de buitenmantel steunen de mantels op elkaar af, hetgeen de stevigheid 1 0 1 723 00210B5.nl.wpd t i -2- van het samenstel vergroot. Door de vergrote stevigheid kan het samenstel minder zwaar worden uitgevoerd dan volgens de stand der techniek. Een minder zware constructie van de binnenmantel en/of de buitenmantel betekend dat één of beide mantels lichter kunnen worden uitgevoerd. De lichtere constructie van ten minste één 5 van de mantels betekent dat het samenstel van de mantels sneller en met minder energie tot een werktemperatuur kan worden gebracht doordat er minder wannteaccumulatie plaatsvindt in de mantels. Nog een voordeel is dat het mantelsamenstel, en een apparaat waarvan het mantelsamenstel deel uitmaakt lichter, compacter en goedkoper kan worden uitgevoerd.

10

In een voorkeursuitvoering heeft het verwarmingselement een doorvoer die een lengte heeft die groter is dan de lengte waarover de mantels op elkaar aansluiten. Dit kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd doordat de buitenzijde van de binnenmantel van een geprofileerd oppervlak is voorzien en/of doordat de binnenzijde van de buitenmantel 15 van een geprofileerd oppervlak is voorzien. Zo kan het geprofileerde oppervlak zijn voorzien van ten minste één spiraalvormige ril. Door de relatief lange doorvoer (langer dan de lengte waarover de mantel aansluiten) kan het contactoppervlak van het medium met ten minste één van de mantels relatief groot worden uitgevoerd waarbij gelijktijdig het te verwarmen medium met grotere stoomsnelheden door de doorvoer kan worden 20 verplaatst en de gewenste temperatuur van het medium kan worden bereikt. Door een profilering van de binnen- en/of de buitenmantel, bijvoorbeeld in de vorm van een enkele of meervoudige spiraalvormige ril, wordt bij een klempassing van de binnenmantel in de buitenmantel zo een langere doorvoer tussen de mantels bepaald, die in het geval van een oppervlak met een spiraalvormige ril spiraalvormig is.

25

In een andere voorkeursuitvoering van het verwarmingselement sluiten de binnenmantel en de buitenmantel op elkaar aan onder tussenkomst van een scheidingselement. Een dergelijk element kan bijvoorbeeld worden gevormd door een spiraal of helix, maar het is ook mogelijk hiervoor een rond de binnenmantel gewikkelde draad te gebmiken. Met 30 zo een scheidingselement kan een vergelijkbare functionaliteit worden gecreëerd als met een mantel met een geprofileerd oppervlak. Het scheidingselement sluit bij voorkeur met een klempassing aan op zowel de binnen- als de buitenmantel om aldus de 1017238¾ „ r -3- verlengde doorvoer tussen de mantels te bepalen waarmee de voordelen kunnen worden gerealiseerd zoals reeds bovengaand beschreven.

In nog een andere voorkeursuitvoering van het verwarmingselement is de buitenmantel 5 en/of de binnenmantel voorzien van een elektrisch verwarmingsspoor. Voor een doelmatige warmteoverdracht heeft het daarbij de voorkeur dat het verwarmingsspoor is aangebracht ter hoogte van de doorvoer. Elektrische verwarmingssporen kunnen op eenvoudige wijze worden gecombineerd met ten minste één van de mantels, zijn weinig onderhoudsgevoelig, kunnen eenvoudig en snel worden geactiveerd, en zij kunnen 10 worden uitgevoerd met toereikende capaciteit. Voor een goede warmteoverdracht heeft het voorts de voorkeur dat ten minste één van de mantels is vervaardigd uit een metaal. Bij toepassing van metaal voor de binnenmantel kan deze vanwege de relatief grote sterkte van het verwarmingselement een dikte hebben van maximaal 1,0 mm, bij voorkeur maximaal 0,5 mm. Het probleem dat een vrij hangende kern van een 15 dergelijke constructie in een buitenmantel is dat deze door de druk van het medium gedeeltelijk zal worden samengedrukt. Door de constructie overeenkomstig de uitvinding zal de kern niet worden samengedrukt. Bij samendrukking van de kem zal er gewoonlijk ook een deel van de wand van de kem buiten de oorspronkelijke contour van de kem worden gedrongen. Dit naar buiten wijken van een deel van de wand van de 20 kem is in de constructie overeenkomstig de uitvinding niet mogelijk; dit wordt voorkomen door de buitenwand. Aldus zal ook een kem met een relatief dunne wand niet worden samengedrukt in het verwarmingselement overeenkomstig de uitvinding.

De uitvinding verschaft tevens een werkwijze voor het vervaardigen van een 25 verwarmingselement zoals bovengaand beschreven, waarbij de buitenmantel met overmaat rond de binnenmantel wordt gebracht en het samenstel van buitenmantel en binnenmantel vervolgens tot een vernauwde buitenomtrek wordt temggebracht zodanig dat de mantels met een klempassing op elkaar aansluiten. De diameter van het samenstel kan bijvoorbeeld worden temggebracht door het door een treksteen te voeren. Met 30 behulp van een dergelijke werkwijze kunnen de binnen- en buitenmantel (en eventueel het scheidingselement) op eenvoudige wijze worden samengevoegd terwijl deze vervolgens toch onder een aanzienlijke voorspanning worden geplaatst. De aansluiting 1 o i i '/ -4- van binnen- en buitenmantel kan zo (op een deel van het oppervlak van de mantels) mediumdicht worden uitgevoerd.

De binnenmantel en/of de buitenmantel kan van een geprofileerd oppervlak worden 5 voorzien, zoals een helix vormig uitkragende ril, door hydro-vormen. Een dergelijke bewerking is snel, eenvoudig en levert een nauwkeurig beheersbaar resultaat.

De uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: 10 figuur 1 een perspectivisch aanzicht op een verwarmingselement met aansluitkap overeenkomstig de uitvinding, figuur 2 een zijaanzicht op een binnenmantel van een verwarmingselement overeenkomstig de uitvinding, en figuur 3 een detailaanzicht van een doorsnede door een deel van een samenstel van een 15 buitenmantel en een binnenmantel.

Figuur 1 toont een samenstel van een binnenmantel 1 en een buitenmantel 2 die op elkaar aansluiten. Tussen de binnenmantel 1 en de buitenmantel 2 kan een medium worden gevoerd dat daarbij wordt verwarmd. Op het samenstel van de binnenmantel 1 20 en een buitenmantel 2 wordt een medium gebracht middels een aansluitkap 3. In de aansluitkap 3 is een toevoeropening 4 aangebracht welke middels een boring 5 aansluit op een tussenruimte 6 welke de doorvoer tussen de binnenmantel 1 en een buitenmantel 2 vormt. In de aansluitkap 3 is tevens een ruimte 17 voorzien voor het opnemen van bijvoorbeeld een temperatuur-sensor 18 welke sensor 18 middels een moer 19 in de 25 ruimte 17 is geborgd. In de praktijk zal met name aan de uitloopzijde van een samenstel van een binnenmantel 1 en een buitenmantel 2 worden voorzien van een sensor 18.

De binnenmantel 1 is voorzien van een helixvormige uitkragende rand 7 welke rand 7 zo goed mogelijk mediumdicht aansluit op de buitenmantel 2. Hierdoor is ook de 30 doorvoer (of tussenruimte) 6 helixvormig. Het medium dat in de doorvoer 6 wordt gebracht zal vervolgens een in hoofdzaak helixvormige weg afleggen. Voor een 1 0 1 723 8 ^ f -5- mediumdichte aansluiting van de binnenmantel 1 en een buitenmantel 2 op de aansluitkap 3 is voorzien in o-ringen 8.

Figuur 2 toont een binnenmantel 9 met een spiraalvormige uitkragende rand 10 welke 5 na plaatsing in een buitenmantel 2 daarop aansluit. Door deze aansluiting van de rand 10 op een buitenmantel 2 wordt voorkomen dat een deel van de rand 10 tot buiten de oorspronkelijke contour wordt gedrongen, hetgeen bij het op gebruikelijke wijze samendrukken van de binnenmantel 9 het geval zal zijn. Doordat de rand 10 nergens kan wijken zal de binnenmantel 9 veel grotere uitwendige drukken kunnen weerstaan 10 dan wanneer deze niet uitwendig aangrijpt op een buitenmantel 2. De weerstand tegen samendrukking neemt aldus toe door een nauwsluitend om de binnenmantel 9 geplaatste buitenmantel 2.

Figuur 3 toont een doorsnede door een binnenmantel 11 en een buitenmantel 12 welke 15 op elkaar aansluiten. De binnenmantel 11 is voorzien van uitkragende delen 13 welke contact maken met de buitenmantel 12. De buitenmantel 12 is uitwendig voorzien van een emaillaag 14 waarop een elektrisch geleidend verwarmingsspoor 15 is gedrukt. Het verwarmingsspoor 15 is voor een doelmatige warmteoverdracht juist zo gepositioneerd dat het zich bevind ter hoogte van een tussenruimte 16 tussen de binnenmantel 11 en 20 een buitenmantel 12.

10 1 72 3 o

Claims (15)

1. Verwarmingselement voor het verwarmen van een stromend medium, omvattende een buitenmantel (2,12) en een binnenmantel (1,9,11), ten minste één van 5 welke mantels (1,2,9,11,12) fungeert als warmtebron, waarbij de binnenmantel (1,9,11) en de buitenmantel (2,12) op elkaar aansluiten en waarbij tussen de mantels (1,2,9,11,12) ten minste één doorvoer (6,16) is bepaald.

2. Verwarmingselement volgens conclusie 1, waarbij de doorvoer (6,16) een lengte 10 heeft die groter is dan de lengte waarover de mantels (1,2,9,11,12) op elkaar aansluiten.

3. Verwarmingselement volgens conclusie 1 of 2, waarbij de buitenzijde van de binnenmantel (1,9,11) van een geprofileerd oppervlak is voorzien.

4. Verwarmingselement volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de binnenzijde van de buitenmantel (2,12) van een geprofileerd oppervlak is voorzien.

5. Verwarmingselement volgens conclusie 3 of 4, waarbij het geprofileerde oppervlak is voorzien van ten minste één spiraalvormige ril (7,13). 20

6. Verwarmingselement volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de binnenmantel (1,9,11) en de buitenmantel (2,12) op elkaar aansluiten onder tussenkomst van een scheidingselement.

7. Verwarmingselement volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de buitenmantel (2,12) is voorzien van een elektrisch verwarmingsspoor (15).

8. Verwarmingselement volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de binnenmantel (1,9,11) is voorzien van een elektrisch verwarmingsspoor (15). 30

9. Verwarmingselement volgens conclusie 7 of 8, waarbij het verwarmingsspoor (15) is aangebracht ter hoogte van de doorvoer (6,16). q c-y * - · i) V' i. ,.......... -7-

10. Verwarmingselement volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste één van de mantels (1,2,9,11,12) is vervaardigd uit een metaal.

11. Verwarmingselement volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de 5 binnenmantel (1,9,11) een dikte heeft van maximaal 1,0 mm, bij voorkeur maximaal 0,5 mm.

12. Werkwijze voor het vervaardigen van een verwarmingselement volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de buitenmantel (2,12) met overmaat rond de 10 binnenmantel (1,9,11) wordt gebracht en het samenstel van buitenmantel (2,12) en binnenmantel (1,9,11) vervolgens tot een vernauwde buitenomtrek wordt teruggebracht zodanig dat de mantels (1,2,9,11,12) met een klempassing op elkaar aansluiten.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de diameter van het samenstel wordt 15 temggebracht door het door een treksteen te voeren.

14. Werkwijze volgens conclusie 12 of 13, waarbij de binnenmantel (1,9,11) van een geprofileerd oppervlak wordt voorzien door hydro-vormen.

15. Werkwijze volgens een der conclusies 12 -14, waarbij de buitenmantel (2,12) van een geprofileerd oppervlak wordt voorzien door hydro-vormen. 10 1 72 3