具有均匀温度控制的即时管式加热器制造技术

本发明专利技术涉及用于加热流动液体的即时管式加热器(1)，其包括：中空加热管(2)，所述中空加热管包括沿着中心轴线(I)延伸的管状流动通道(20)，以便在液体流过所述管状流动通道时对所述液体进行加热；入口连接器(3)，所述入口连接器密封连接到所述中空加热管的入口端(21)；出口连接器(4)，所述出口连接器密封连接到所述中空加热管的出口端(22)；温度传感器(5)，所述温度传感器连接到所述出口连接器(4)，以便感测离开所述加热管的液体的温度，其中入口偏流构件(6)局部地定位在所述加热管(2)的所述入口端(21)，以便迫使进入所述加热管的所述管状通道的液体在远离所述管状通道的所述中心轴线(I)的方向的至少一个方向上流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及提供均匀温度分布的即时管式加热器，均匀温度分布改善加热装置与待加热的液体之间的热交换并提高温度的准确性。本专利技术还涉及包括即时管式加热器的饮料制备机器。
技术介绍
即时管式加热器在饮料分配器诸如水分配器或咖啡胶囊机等领域中是已知。优点包括按需快速、反复且经济地对液体进行加热，例如以便利用胶囊或荚包中所含的单次剂量饮料配料来冲煮饮料。加热管是经济的，因为其基本上仅对液体穿过加热管时所需的液体体积加热。管式加热器具有低惯性质量，不需要任何显著的预热时间。因此，热饮料的制备更为快速，并且需要比热水器或加热块更少的能量。US4975559涉及用于对咖啡机中的水进行加热和充气的设备。水回路具有水循环通道和空气保持袋，这些空气保持袋沿着水循环通道间隔地设置在这些通道的正常水位之上。空气保持袋在循环水中提供湍流，并使袋中保持的空气溶解于水中。US2006027103A1涉及用于对饮料机中的液体进行加热的设备。该设备包括管式加热器，该管式加热器具有进水口、出水口以及管内带有螺旋形凹槽的插件。水被迫以螺旋方式穿过小间隙。一个问题是水温难以控制，有可能发生过热。这就需要一套复杂的、电连接在一起的电阻器。此外，内部插件提供了流体回路中增加的压力损失，这需要加以克服。具体地讲，即时管式加热器可包括涂布有电热膜的玻璃管。例如，中国技术CN202636656(U)提供了用于即时水分配器和热水器的加热主体组件。该加热主体组件包括进水口端和出水口端，其中加热管布置在进水口端与出水口端之间。该加热主体组件的特征在于加热管是外径为20-25mm、长度为180-230mm且功率为1800-2800W的单个管。通常，通过以下方式获得温度调节：饮料机的控制单元利用NTC传感器直接在水流出口处感测温度，并且相应地使加热管通电和断电。已经发现，加热管中的温度并不均匀，而是从管中心线向其周边成梯度。通常，由于液流为层状的，所以在管中心流动的液体要比在管的管状壁附近流动的液体更冷。由于NTC传感器优先测量来自管中心的温度，所以由于所测量的温度系统性地过低，温度调节较差。使NTC传感器相对于管移动(朝温度梯度的较热区域移动)无法提供更好的调节。另外，由于所感测的温度低于真实的液体平均温度，所以管往往会过热，从而在加热管与内部液体之间形成一层蒸气。这个小隔热区显著降低了管式加热器的热效率。
技术实现思路
：本专利技术旨在解决上述问题。为此，本专利技术涉及用于加热流动液体的即时管式加热器，该即时管式加热器包括中空加热管，该中空加热管包括用于在液体从中流过时对液体进行加热的管状流动通道。该管状流动通道沿着中心轴线延伸。该即时管式加热器还包括密封连接到中空加热管入口端的入口连接器、以及密封连接到中空加热管出口端的出口连接器。其有利地还包括至少一个温度传感器。该温度传感器优先连接到出口连接器，以便感测离开加热管的液体的温度。根据本专利技术的一个方面，该即时管式加热器局部地包括入口偏流构件，该入口偏流构件局部地定位在加热管的入口端，并且被构造用于迫使进入加热管的管状通道的液体流在至少一个方向上远离管状通道的中心轴线方向。更具体地讲，该入口偏流构件包括横向于中心轴线方向布置的至少一个壁，该至少一个壁包括沿着既不与中心轴线方向对齐也不与中心轴线方向平行(或与中心轴线方向不同)的方向延伸的至少一个贯穿开口。该入口偏流构件从而被构造用于使进入加热管的管状通道的液体流偏离所述中心轴线的方向。优选地，该管式加热器包括入口偏流构件，该入口偏流构件被布置用于使该流分成多个流动束流，并且迫使这些束流在多个方向上远离管状通道的中心轴线方向。该入口偏流构件被“局部地”布置，是指其仅在管状流动通道的入口端延伸，并因此沿着管状流动通道的有限轴向部分延伸。具体地讲，该有限轴向部分小于管状通道的总轴向长度的10％，最优选地小于5％。具体地讲，在管状通道的入口端和出口端外部，管状通道没有干扰或阻碍流动的(即，横向的)障碍物。因此，液体流在管状通道中可均匀化，并且管式加热器中的压力损失也最小化。入口偏流构件因此被构造成迫使进入加热管的流动通道中的液体层流进入与管的流动通道中的轴向方向不同的一个或多个方向，使得液体并不严格沿着加热管通道的轴向方向流动。更具体地讲，液体以一定方式移动，使得在液体流过通道时不断补充与加热表面接触的液体层。因此，降低或消除了管的中心线与加热表面之间的温度梯度。优选地，偏流构件包括壁，该壁相对于加热管的中心轴线(或中心线)横向地延伸，并且包括多个入口流贯穿开口。偏流构件可为固体耐热塑料(例如，注塑)或金属插件，该插件由优选管状的这些贯穿开口穿孔。偏流构件也可为例如金属和/或聚合物网格或格栅。在一个优选的方面，入口流贯穿开口在既不与中心轴线的方向对齐也不与中心轴线的方向平行的许多不同方向上导向。更优选地，入口流贯穿开口在从中心轴线的方向朝加热管的内表面发散和/或与中心轴线会聚的许多不同方向上导向。作为一个优选的实施例，大多数贯穿开口以从通道的中心轴线的方向发散的方式导向。在一个方面，大多数(优选所有)贯穿开口为偏心的，并且进一步沿着相对于居中且轴向延伸的轴线及相对于管的径向平面倾斜的方向取向。这些开口的该特定取向促进了液体流在加热通道中的涡流运动；从而补充流过通道的液体层，同时还使流动阻力最小化。在优选的构型中，入口流贯穿开口包括沿着具有第一直径的第一圆分布在其进路侧处的多个进路孔区、以及沿着具有比第一圆的直径更大的具有第二直径的第二圆分布在其出路侧处的多个出路孔区。流贯穿开口的数量可有所变化。在优选的方式中，流贯穿开口的数量优选地介于2与20之间，更优选地在3与10之间。在另一个方面，即时管式加热器优选地还包括加热管与温度传感器之间的混合装置。混合装置有助于使在液体离开加热管时由温度传感器感测到的液体温度变得均匀。更具体地讲，混合装置至少包括出口扰流构件。该扰流构件起到阻碍来自管状通道的液流的作用。该出口扰流构件从而有助于形成离开加热管的受热液体流的湍流，使得温度进一步均匀化。优选地，出口扰流构件包括壁，该壁横向于中心轴线延伸，并且包括多个出口流贯穿开口。这种出口扰流构件定位在加热管的出口端。与定位在扰流构件上游的通道的流动区相比，这些流贯穿开口可形成离开加热管的液体的局部减小流动区。具体地讲，均匀化热液体的温度感测变得更为准确，因此温度调节得以改善，加热器的总效率也得以提高。具体地讲，出口扰流构件相对于中心轴线的方向横向地(优选成圆锥形地)延伸。例如，出口扰流构件可为固体耐热塑料(例如，注塑)或金属插件，例如该插件由优选管状的这些流贯穿开口穿孔。出口扰流构件也可为例如金属和/或聚合物网格或格栅。在一个优选的方面，受热液体的混合室设置在出口扰流构件与出口连接器之间。混合室使液体能够在离开管式加热器之前连续混合并均匀化。出口扰流构件与混合室的这一组合形成了流的“静态混合器”。然而，可以设想到具有“动态”混合装置，诸如在液体流自身作用下移动或推进的移动或旋转叶片或搅拌器。优选地，温度传感器被定位成至少部分地在混合室内部延伸。然而，这不是绝对强制性的，并且温度传感器也可定位在更下游，诸如出口连接器的外部连接部分内部。优选地，一些(优选地大多数)出口流贯穿开口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加热流动液体的即时管式加热器(1)，包括：中空加热管(2)，所述中空加热管包括沿着中心轴线(I)延伸的管状流动通道(20)，以便在液体流过所述管状流动通道时对所述液体进行加热，入口连接器(3)，所述入口连接器密封连接到所述中空加热管的入口端(21)，出口连接器(4)，所述出口连接器密封连接到所述中空加热管的出口端(22)，温度传感器(5)，所述温度传感器连接到所述出口连接器(4)，以便感测离开所述加热管的液体的温度，其中入口偏流构件(6)局部地定位在所述加热管(2)的所述入口端(21)，并且被构造用于迫使进入所述加热管的所述管状通道的液体在远离所述管状通道的所述中心轴线(I)的方向的至少一个方向上流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.29 EP 14178954.51.一种用于加热流动液体的即时管式加热器(1)，包括：中空加热管(2)，所述中空加热管包括沿着中心轴线(I)延伸的管状流动通道(20)，以便在液体流过所述管状流动通道时对所述液体进行加热，入口连接器(3)，所述入口连接器密封连接到所述中空加热管的入口端(21)，出口连接器(4)，所述出口连接器密封连接到所述中空加热管的出口端(22)，温度传感器(5)，所述温度传感器连接到所述出口连接器(4)，以便感测离开所述加热管的液体的温度，其中入口偏流构件(6)局部地定位在所述加热管(2)的所述入口端(21)，并且被构造用于迫使进入所述加热管的所述管状通道的液体在远离所述管状通道的所述中心轴线(I)的方向的至少一个方向上流动。2.根据权利要求1所述的即时管式加热器，其中所述入口偏流构件(6)包括壁，所述壁相对于所述加热管的所述中心轴线(I)横向地延伸，并且包括多个入口流贯穿开口(60)。3.根据权利要求2所述的即时管式加热器，其中所述入口流贯穿开口(60)在从所述中心轴线(I)的方向朝所述加热管(2)的内表面发散和/或与所述中心轴线(I)会聚的许多不同方向上导向。4.根据权利要求2或3中任一项所述的即时管式加热器，其中大多数所述贯穿开口(60)为偏心的，并且进一步在相对于居中且轴向延伸的所述轴线(I)及相对于所述管的径向平面倾斜的方向上取向。5.根据权利要求2至4中任一项所述的即时管式加热器，其中所述入口流贯穿开口(60)包括沿着具有第一直径D1的第一圆C1分布在其进路侧(62)处的多个进路孔区(61)、以及沿着具有比所述第一圆C1的所述直径更大的第二直径D2的第二圆C2分...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·雅里施，M·Q·潘，F·迪姆佐，
申请(专利权)人：雀巢产品技术援助有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH