用于航空航天饮品制造器的多相电路流通式加热器制造技术

在说明性实施例中，流通式流体加热单元包括环形构件和沉积在环形构件的内表面上的加热元件，加热元件包括三个子加热元件，每个子加热元件连接到用于接收三相电源的单独相的单独导管。加热单元可以包括挡板芯，挡板芯包括提供流体流路的至少一个通道，挡板芯被设置在环形构件内并且靠近加热元件。第一和第二端部配件可以设置在环形构件的每个端部处，每个端部配件包括用于允许流体流过环形构件的流体口。端部配件之一可以可释放地连接到环形构件，以提供用于移除挡板芯的通道。

【技术实现步骤摘要】
用于航空航天饮品制造器的多相电路流通式加热器相关申请的交叉引用本申请是2015年6月29日提交的美国申请第14/754,641号的部分继续申请并要求其优先权，该美国申请第14/754,641号要求于2014年7月3日提交的临时申请第62/020,803号的优先权。通过引用的方式将该临时申请的内容整体并入本文。
技术介绍
大多数咖啡冲泡设备包括一些形式的水加热元件，以将水的温度升高到能够释放咖啡豆的油和提取物的水平。水被泵送通过带有电阻加热元件的管子，当水流过管子时电阻加热元件对水进行加热。电阻加热元件通常是盘绕线圈(类似于电烤箱中的元件)，当电流通过时，电阻加热元件发热。在像这样的电阻元件中，线圈嵌入石膏中以使其更加坚固。加热元件提供多种用途，即最初将供水的温度初始升高至冲泡温度，然后当咖啡制成时，加热元件使咖啡保温。电阻加热元件可以夹在加温板和铝水管之间。电阻加热元件直接压靠加温板的底面，并且白色的导热材料(诸如油脂)确保热量有效传递。咖啡制造器的电源开关打开和关闭对加热元件的供电，并有传感器和熔断器来防止加热元件过热。在咖啡制造器中，传感器检测线圈是否变得太热，并且如果是这样，则切断电流。当线圈冷却时，传感器重新接通电流。通过像这样循环接通和切断，咖啡冲泡机将线圈保持在一个平衡的温度。同样，如果温度达到一定水平，熔断器就切断电源。在主传感器发生故障时，熔断器是一种安全措施。咖啡制造器通常也使用止回阀。止回阀让冷水进入铝管，但迫使沸水的气泡向上流到冲泡管。大多数流通式加热组件使用单相电源以激励加热元件。这样的加热组件的示例包括来自密苏里州圣路易斯的瓦特隆电气制造公司(WatlowElectricManufacturingCompany)的等离子喷涂电路流通式加热器。这些加热器容纳来自水源的水流，并将水加热至适合于冲泡咖啡、茶、浓咖啡等的温度。然而，这样的加热单元有几个特征使它们不适用于飞机。第一，飞机电力系统利用不能与上述单相加热器使用的三相电力。第二，现有技术的加热单元的芯是固定的，这使得确定沉积物是否影响加热芯的性能有挑战性。也就是说，常规的加热器组件被焊接在一起成为一个整块，所以芯和端部配件不能被移除。因此，不能很好地监测水流通过的加热器的内部路径的硬水结垢。此外，目前的挡板由不锈钢制成，而不是在飞机设计中更典型的轻质塑料。第三，这样的芯通常由固体金属制成，增加了饮品制造器的重量，这对飞机部件是不期望的。第四，这些芯缺乏有效监测芯内部水的温度的能力，这能够导致安全问题以及加热运行中的低效率。由于在这样的系统中需要周期性地断开功率输入的一个或更多个相，因此先前尝试设计用于飞机的三相流通式加热器已经失败。这转而引起负载失衡，这阻碍了加热器获得联邦航空管理局的认证。此外，常规的三相流通式加热组件被封闭，使得对于流体的环形流路不易被检查或维护。特别是在航空应用中，重要的是构造流通式加热器，使得它们可以被容易地检查和清洁。阻塞的流体路径可能引起加热器故障、过热或产生负载失衡。由于这些附加的原因，先前已知的三相加热器已被证明不适用于航空应用。
技术实现思路
特定实施例克服了这些缺点中的一些或全部，并且为飞机饮品制造器提供了三相加热单元。在优选实施例中，流通式水加热器包括可拆卸的轻质挡板芯，其能够容易地被移除和检查以确定是否需要维护。在特定示例中，挡板芯可以由PEEK塑料制造，以减小重量并且提供可靠的结构和性能。在优选实施例中，加热单元包括集成的电阻温度检测器(RTD)，其允许直接监测实际的加热器温度，从而避免过温的情况，并且结合快速响应的温度控制。加热单元还可以包括布置成星形配置以有助于减少负载失衡的三相电力输入。根据以下结合附图对说明性实施例的详细描述，多相流通式加热器的其他特性和优点将变得更加明显，附图以举例的方式示出了多相流通式加热器的运行。附图说明图1A是组装好的示例加热单元的视图；图1B是容纳电阻加热元件的环形构件的剖视图；图2是图1的加热器单元的部件的视图；图3是针对飞机上使用的示例三相电源的电路图；图4是第二示例加热单元的视图；图5是第三示例加热单元的视图；以及图6是第四示例加热单元的视图。具体实施方式下面的多相流通式加热器示例描述了针对常规等离子喷涂电路流通式加热器的改进，以使这种加热器适用于飞机饮品制造器应用。在某些实施例中，所述改进包括：1)高性能、重量轻的塑料挡板芯；2)可拆卸的端部配件和挡板芯，其允许对芯检查以检查加热器内的硬水结垢，并能够维护和清洁；3)集成的RTD，其允许直接监测实际的加热器温度，从而避免过温的情况，使得能够快速响应操作中的温度控制；以及4)针对三相电力输入以增强负载平衡的Y形配置；5)定制设计的电路，其包括飞机上的干蒸汽生产能力(特别是浓咖啡饮品)。在某些实施例中，下面的多相流通式加热器示例被设计成，用于具有快速管内水加热和/或受控蒸汽生产的飞机饮品制造器。常规的非飞机用加热器设计结合了单相电路。然而，现代飞机使用400Hz的三相电源，以符合FAA的规定。因此，为了符合法规，多相电路必须并入到加热器。在以下描述的多相流通式加热器的一些实施例中，包括针对三相电的定制电路以管理飞机的唯一电力需求，同时提供有效的电力管理。在一些实施例中，多相流通式加热器包括应用于不锈钢衬底管的等离子喷涂电路。集成的电阻温度检测器或“RTD”可以并入加热器电路，以使得能够直接监测加热器温度。这不仅提供了对加热器电路的更佳温度控制，而且还允许提高的安全性。例如，感测水温的温度传感器将在特定的范围内运行，如果水转换为蒸汽，则传感器可能发生故障或不能准确测量流体的温度。图1A示出了根据第一说明性实施例的完全组装的加热单元10，其具有将加热单元10耦接到电源(未示出)的三通电导管12。环形主体14容纳轻质挡板芯16。例如，环形主体可以由诸如不锈钢和/或铝等轻质金属制造。优选地，接触饮用水的表面将由不锈钢形成，涂有或电镀有不锈钢。轻质挡板芯16可以由塑料或聚合物制成。在一个特定的示例中，轻质挡板芯由聚醚醚酮(PEEK)塑料或另一种聚芳醚酮(PAEK)塑料构成。在一些实施例中，可以通过能够可拆卸地附接的端部配件18、20接近轻质挡板芯16。快速且容易地拆卸加热单元10的能力也允许针对功能效率的各种端部配件的灵活性，并且能够更容易的清洁和维护。例如，能够可拆卸地附接的端部配件18、20可以允许检查多相加热器中可能的结垢。例如，端部配件18、20可以旋入环形主体14中。在另一个示例中，端部配件18、20可以压配合到环形主体14的端部。一对O型圈22或垫圈可以设置在端部配件18、20与环形主体14之间。在特定示例中，环形主体14的可拆卸端部配件18、20包含机加工的螺纹28，螺纹28螺旋进入挡板芯16的每个端部上的螺纹孔30。端部配件18、20也可以在配合表面上具有凹槽，当组装加热单元10时允许安置和密封端部配件。尽管被描述为端部配件18、20两个都能够可拆卸地附接，但在其他实施例中，它们中的仅一个能够可拆卸地附接。在一些实施例中，针对来自电源的电力的每个相，三通电导管12包括一个插孔26，该电源建立三相电力系统以将电压以三相的形式传送到加热单元10。本文描述的多相流通式加热器包括用于监测流体和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞机的饮品制造设备，包括用于加热流体的一个或更多个流通式加热单元，所述一个或更多个流通式加热单元中的每个包括：第一构件，所述第一构件大致为环形；第二构件，所述第二构件大致为环形；第三构件，其安装到所述第一构件，所述第三构件限定在所述第一构件之外或围绕所述第一构件的螺旋流路；第四构件，其安装到所述第二构件，所述第四构件限定在所述第二构件之外或围绕所述第二构件的螺旋流路；第一加热元件，其基本上沿着所述第三构件的整个长度设置，所述第一加热元件接收三相电源的至少一个相；第二加热元件，其基本上沿着所述第四构件的整个长度设置，所述第二加热元件接收三相电源的至少一个相；以及多个阀，其响应于控制信号来控制第一流体通过所述第三构件的流量以及第二流体通过所述第四构件的流量。

【技术特征摘要】
2017.01.07 US 15/401,0201.一种用于飞机的饮品制造设备，包括用于加热流体的一个或更多个流通式加热单元，所述一个或更多个流通式加热单元中的每个包括：第一构件，所述第一构件大致为环形；第二构件，所述第二构件大致为环形；第三构件，其安装到所述第一构件，所述第三构件限定在所述第一构件之外或围绕所述第一构件的螺旋流路；第四构件，其安装到所述第二构件，所述第四构件限定在所述第二构件之外或围绕所述第二构件的螺旋流路；第一加热元件，其基本上沿着所述第三构件的整个长度设置，所述第一加热元件接收三相电源的至少一个相；第二加热元件，其基本上沿着所述第四构件的整个长度设置，所述第二加热元件接收三相电源的至少一个相；以及多个阀，其响应于控制信号来控制第一流体通过所述第三构件的流量以及第二流体通过所述第四构件的流量。2.根据权利要求1所述的饮品制造设备，其中，所述第三构件平行于所述第四构件布置，使得所述第一流体沿着与所述第二流体不同的流路行进。3.根据权利要求1所述的饮品制造设备，其中，所述第一构件和所述第二构件彼此不同轴。4.根据权利要求1所述的饮品制造设备，其中，所述第一加热元件和所述第二加热元件以串联结构设置。5.根据权利要求1所述的饮品制造设备，其中，所述第一加热元件和所述第二加热元件以并联结构设置。6.根据权利要求1所述的饮品制造设备，还包括：第一分配器，其耦接到所述第三构件的出口，所述第一分配器配置成分配所述第一流体；以及第二分配器，其耦接到所述第四构件的出口，所述第二分配器配置成分配所述第二流体。7.根据权利要求1所述的饮品制造设备，还包括：第一止回阀，其耦接到所述第三构件的入口，所述第一止回阀配置成防止所述第一流体回流通过所述第三构件；以及第二止回阀，其耦接到所述第四构件的入口，所述第二止回阀配置成防止所述第一流体回流通过所述第四构件。8.根据权利要求1所述的饮品制造设备，还包括：至少一个过滤器，其设置在所述第三构件的入口处，所述至少一个过滤器配置成从进入所述第三构件的所述第一流体中过滤杂质。9.根据权利要求1所述的饮品制造设备，其中，所述第一构件包括所述第一加热元件，并且所述第二构件包括所述第二加热元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢卡·E·凯利，约翰·埃莉森，布莱恩·P·米尔斯，克里斯多夫·威廉姆斯，布莱恩·卢瑟福，斯图尔特·A·迪茨，
申请(专利权)人：BE航空公司，
类型：发明
国别省市：美国,US