ПОДОГРЕВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, А ТАКЖЕ УЗЕЛ С ТАКИМ ПОДОГРЕВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
HEATING DEVICE, AND ALSO UNIT WITH SUCH HEATING DEVICE

Настоящее изобретение относится к подогревающему устройству, содержащему
- металлическую тарелку, имеющую верхнюю сторону, на которой размещается объект, подлежащий сохранению горячим, нижнюю сторону и край тарелки, определяющий периферийную окружность тарелки,
- электронагревательный элемент, закрепленный на нижней стороне тарелки и установленный для нагревания упомянутой.
Такие подогревающие устройства общеизвестны и используются, в числе других, в кофеварках и также в другом оборудовании и даже совершенно отдельно от любой другой машины.
Задача настоящего изобретения состоит в создании усовершенствованного подогревающего устройства, которое может использоваться электробезопасным образом в сырой или влажной среде.
Эта задача достигнута согласно изобретению (первый аспект изобретения) за счет создания подогревающего устройства, содержащего
- металлическую тарелку, имеющую верхнюю сторону, на которой размещается объект, подлежащий сохранению горячим, нижнюю сторону и край тарелки, определяющий периферийную окружность тарелки,
- электронагревательный элемент, закрепленный на нижней стороне тарелки и установленный для нагревания упомянутой тарелки,
- кольцо из электроизоляционной пластмассы, и
при этом край тарелки водонепроницаемым образом установлен внутри кольца.
За счет установки тарелки краем тарелки водонепроницаемым образом с внутренней стороны кольца, выполненного из электроизоляционной пластмассы, гарантируется то, что разлитая жидкость наверху подогревающего устройства не может достичь электронагревательного элемента на нижней стороне тарелки. Это происходит потому, что электронагревательный элемент установлен на нижней стороне тарелки, и край тарелки размещен водонепроницаемым образом с внутренней стороны кольца. Так как край тарелки размещен с внутренней стороны края оболочки, подогревающее устройство согласно изобретению может также быть размещено относительно просто электроизолированно в горизонтальной стенке рамы, и в этом случае устройству не нужно выступать над поверхностью стенки. Затем подогревающее устройство может быть размещено, так сказать, углубленно в упомянутой стенке. Так как теплопроводность электроизоляционных пластмасс относительно низка, во всяком случае, по сравнению с теплопроводностью металлической тарелки, то также создан тепловой мост относительно окружающей конструкции, который улучшает электрическую эффективность подогревающего устройства.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, электроизоляционная пластмасса, из которой выполнено кольцо, является настолько упруго гибкой, что упомянутое кольцо может поглощать температурное расширение тарелки порядка 0,4-0,6 мм. Другими словами, кольцо может размещать металлическую тарелку с диаметром, например, 124 мм, чей диаметр при нагревании от 20°C до 180°C увеличивается приблизительно на 0,5 мм до общего приблизительно 124,5 мм. Температурное расширение тарелки дополнительно улучшает водонепроницаемую установку тарелки внутри кольца во время нагревания, так как край тарелки прижимается более плотно к кольцу.
Для хорошей электроизоляции и также хорошей термоизоляции, предпочтительно согласно изобретению, если электроизоляционная пластмасса, из которой выполнено кольцо, содержит каучукоподобный материал.
Кроме того, предпочтительно согласно изобретению, если электроизоляционная пластмасса, в частности электроизоляционная пластмасса в виде каучукоподобного материала, имеет твердость по Шору по шкале А от 55 до 85, в частности приблизительно 70. С такой твердостью пластмасса, с одной стороны, является достаточно твердой, чтобы обеспечить хорошее постоянное фиксирование тарелки с внутренней стороны кольца и, с другой стороны, все еще достаточно гибкой, чтобы обеспечить такую установку. В случае каучукоподобного материала другим фактором является то, что каучукоподобный материал с такой твердостью по Шору также достаточно упруго гибок, чтобы дать возможность ему поглощать термическое расширение тарелки.
Хотя возможны различные способы установки тарелки с внутренней стороны кольца, эта установка легко достигается надежным и технически верным способом, если выступ, проходящий вокруг окружности части тарелки, образован на внешней стороне края тарелки, и если канавка, в которой упомянутый выступ размещают, выполнена с внутренней стороны кольца. Тарелка может потом быть, так сказать, вдавлена в кольцо с внутренней стороны кольца, и в этом случае кольцо затем деформируется незначительно до тех пор, пока выступ не расположится в канавке. Водонепроницаемое уплотнение может быть улучшено здесь за счет установки кольца таким образом, что кольцо в установленном положении находится под упругим начальным напряжением, которое имеет тенденцию уменьшать диаметр кольца.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, предпочтительно, если подогревающее устройство дополнительно содержит чашеобразную оболочку с краем оболочки, проходящим по направлению окружности и определяющим упомянутое кольцо, в котором оболочка выполнена из упомянутой электроизоляционной пластмассы. Электронагревательный элемент установлен на нижней стороне тарелки и, следовательно, располагается внутри чашеобразной оболочки. Упомянутая чашеобразная оболочка для оставшейся части по существу закрыта. Чашеобразная оболочка также предотвращает поднятие влаги со дна, например, в форме конденсата, с тем, чтобы достичь окрестности нагревательного элемента.
Кроме того, предпочтительно согласно изобретению, чтобы тарелка, а также нагревательный элемент располагались на расстоянии над дном оболочки. Это уменьшает риск установления электрического контакта нагревательного элемента с водой и влагой, если вода и/или влага проникают в оболочку. Пространство, таким образом полученное между, с одной стороны, тарелкой и нагревательным элементом и, с другой стороны, дном оболочки, в этом случае дополнительно улучшает теплоизолирующий эффект по отношению к оборудованию, в частности, если упомянутое пространство наполнено газом, в частности воздухом. Газ, такой как воздух, фактически относительно плохой проводник тепла. Это изолирующее действие согласно изобретению имеет место уже при относительно коротком расстоянии между тарелкой и дном оболочки. Расстояние от тарелки до дна оболочки здесь согласно изобретению, по меньшей мере, 4 мм, предпочтительное, по меньшей мере, 7 мм.
Согласно дополнительному варианту осуществления, в оболочке, в частности в дне оболочки, обеспечен проход для электрического шнура к нагревательному элементу для того, чтобы обеспечить электроснабжение нагревательному элементу. Наличие такого прохода в оболочке уменьшает риск возможного проникновения любой влаги в оболочку через этот проход, достигающий окрестность нагревательного элемента. Созданием прохода в форме паза, чья ширина меньше, чем толщина упомянутого шнура, гарантируется, с одной стороны, что электрический шнур легко вставить через паз и, с другой стороны, что паз уплотняется вокруг электрического шнура, тем самым предотвращая проникновение влаги через упомянутый паз. Проникновение любой влаги предотвращено, в частности, за счет создания паза в виде так называемого самозакрывающегося паза. Термин самозакрывающийся паз здесь понимается, чтобы означать паз, который закрывается сам собой, когда электрический шнур не вставляется через него. В частности, когда используется достаточно упругогибкая пластмасса, такая как каучукоподобный материал, очень хорошее уплотнение может быть достигнуто здесь, когда электрический шнур проталкивается через упомянутый паз.
Согласно изобретению нагревательный элемент может быть так называемым элементом с положительным температурным коэффициентом (ПТС-элемент). Так называемые ПТК-элементы, такие как нагревательные элементы, известны как таковые в предыдущем уровне техники, также в случае подогревающего устройства. Преимуществом ПТК-элементов является то, что они могут быть настроены таким образом, что электрическое соединение выключается автоматически, когда элемент достигает заданной температуры. Температурный выключатель, так сказать, интегрирован в нагревательный элемент здесь. Другие нагревательные элементы могут, однако, также быть использованы в подогревающем устройстве согласно изобретению.
Согласно второму аспекту, настоящее изобретение относится к узлу, содержащему емкость и подогревающее устройство согласно изобретению, в котором емкость имеет дно, которое может быть размещено ровно на верхней стороне подогревающего устройства. Дно сосуда и верхняя сторона подогревающего устройства в этом случае связаны с тем, чтобы, так сказать, взаимодействовать друг с другом. Это улучшает передачу тепла от подогревающего устройства к емкости и через емкость - к содержимому сосуда.
Согласно третьему аспекту, изобретение относится к узлу, содержащему корпус и подогревающее устройство согласно изобретению, причем корпус имеет обращенную наверх, при использовании горизонтальную), стенку, в которой образовано отверстие, имеющее край отверстия, при этом кольцо подогревающего устройства устанавливают в край отверстия водонепроницаемым образом. Таким образом гарантируется, что вода не может проходить с верхней стороны подогревающего устройства во внутреннюю часть корпуса.
Монтаж подогревающего устройства в корпусе легко достигается установкой подогревающего устройства на корпусе посредством соединения с защелкиванием между краем отверстия и кольцом. Подогревающее устройство может потом быть закреплено на корпусе вдавливанием ее кольца в край отверстия до тех пор, пока соединение с защелкиванием не приходит в действие. Дополнительное упрощение работы узла достигается здесь, если соединение с защелкиванием выполнено с возможностью размещения подогревающего устройства в отверстие сверху и защелкивания, и с возможностью предотвращения изъятия подогревающего устройства из отверстия в направлении вверх. Это значит, что подогревающее устройство размещается в отверстии в корпусе снаружи и не размещается в отверстии в корпусе изнутри. Снаружи пространство всегда присутствует, потому что во время использования объект, такой как емкость, должен всегда иметь возможность стоять на подогревающем устройстве.
В случае узла согласно третьему аспекту изобретения, кроме того, предпочтительно, если край отверстия сужается от вершины вниз и если кольцо сужается соответствующе снаружи. Это гарантирует, что подогревающее устройство не может быть вдавлено полностью в корпус, когда упомянутое подогревающее устройство размещается под слишком большой нагрузкой. Сужающийся край отверстия и кольцо, соответственно суженное снаружи, фактически предотвращают продавливание подогревающего устройства вниз слишком далеко в отверстие. Кроме того, предпочтительно здесь согласно изобретению, чтобы сужения проходили под углом относительно вертикали, который составляет от 35 до 55°. Этот угол может быть, например, приблизительно 45°. С одной стороны, такое сужение гарантирует очень надежным образом, что подогревающее устройство по существу никогда не может быть вдавлено полностью через отверстие, в то время как все еще может обеспечиваться достаточно прочная, возможно плотная посадка. Если требуется, подогревающее устройство может быть установлено в отверстии с определенным предварительным натяжением, таким образом, что радиальная, направленная внутрь, сила начального натяжения прилагается снаружи на кольцо. С другой стороны, такое сужение обеспечивает некоторое увеличение кольца в наружном направлении, которое может способствовать вместимости для поглощения температурного расширения тарелки.
В этом третьем аспекте дополнительно предпочтительно, особенно в сочетании с соединением с защелкиванием, чтобы в наблюдаемом установленном положении для использования упомянутый выступ, сформированный снаружи края тарелки, был расположен горизонтально вдоль сужений всего края и кольца. Это гарантирует прочную установку, которая предотвращает открепление тарелки от кольца.
Согласно дополнительному варианту осуществления третьего аспекта изобретения, узел, кроме того, содержит резервуар воды, поддерживаемый корпусом. Согласно еще одному дополнительному варианту изобретения, подогревающее устройство расположено выше резервуара воды.
Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления третьего аспекта изобретения, корпус оборудован кофеваркой.
Согласно еще одному дополнительному варианту осуществления третьего аспекта изобретения, узел, кроме того, содержит сосуд, причем сосуд имеет дно, которое может быть расположено ровно на верхней стороне подогревающего устройства. Преимущества этого варианта осуществления уже были объяснены выше.
Настоящее изобретение будет объяснено более подробно ниже со ссылкой на пример, показанный схематично на чертежах, на которых:
Фиг.1 - схематичный вид в перспективе двух подогревающих устройств согласно изобретению, используемых в сочетании с кофеваркой;
Фиг.2 - вид в перспективе и с разнесением деталей подогревающего устройства согласно изобретению;
Фиг.3 - схематичный вид в разрезе подогревающего устройства согласно изобретению в положении установки в горизонтальную стенку; и
Фиг.4 - деталь IV Фиг.3 в увеличенном масштабе.
Фиг.1 показывает схематично узел 1 согласно изобретению. Узел 1 содержит корпус 2, оборудованный кофеваркой и снабженный двумя подогревающими устройствами 10 согласно изобретению. Корпус 2 содержит резервуар 3 воды с индикатором 4 уровня наполнения. Несущая консоль 5, под которой висит воронкообразный держатель 6 кофейного фильтра, обеспечена на верхней стороне резервуара 3 воды. Кофейник 7 расположен ниже держателя 6 фильтра. Упомянутый кофейник 7 стоит на подогревающем устройстве 10 согласно изобретению, которое поддерживается основанием 8 корпуса. Три кнопки обеспечены на передней стороне основания 8, посредством которых кофеварка может управляться, и которые могут быть снабжены подсветкой для того, чтобы показывать рабочее состояние кофеварки. Дополнительное подогревающее устройство 10 согласно изобретению обеспечено наверху несущей консоли 5, выше резервуара 3 воды, на котором стоит дополнительный сосуд 7 с кофе. Таким способом возможно сохранять в наличии горячий сосуд с кофе и одновременно делать следующий сосуд кофе.
Один вариант осуществления подогревающего устройства 10 согласно изобретению показан более подробно на Фиг.2, 3 и 4. Подогревающее устройство 10 согласно изобретению состоит по существу из трех частей, а именно:
- металлической тарелки 11;
- кольца 31 из электроизоляционной пластмассы; и
- нагревательного элемента 15, в данном случае так называемого ПТК-элемента.
В этом варианте осуществления кольцо 31 образовано краем 21 оболочки 12. Однако кольцо 31 не должно быть частью оболочки.
Тарелка выполнена из металла (который, как также понимают, включает сплавы). Тарелка 11, в частности, выполнена из листа алюминия или алюминиевого сплава. Тарелка 11 имеет верхнюю сторону 16 и нижнюю сторону 17. Верхняя сторона 16 предпочтительно снабжена специальным керамическим слоем, который делает эту поверхность водонепроницаемой. Такие керамические слои известны как таковые в предыдущем уровне техники. Нагревательный элемент 15 установлен вплотную к нижней стороне 17 тарелки 11 посредством скобы 18. Конечно, эта установка такова, что теплопередающий контакт между нагревательным элементом 15 и тарелкой 11 оптимальный.
Чашеобразная оболочка 12 выполнена из электроизоляционной пластмассы (упомянутая пластмасса, - в частности синтетический каучук). В случае этого примерного варианта осуществления используемая пластмасса - VMQ (силиконовый каучук) с твердостью по Шору по шкале А приблизительно 70. Чашеобразная оболочка 12 может быть изготовлена как цельный литой продукт. Чашеобразная оболочка 12 имеет дно 19, которое окружено стенкой 20 снаружи. Верхняя сторона этой стенки 20 обозначена краем 21 оболочки. Дно 19 и стенка 20 чашеобразной оболочки 12 по существу закрыты. U-образный паз 22 (который может также иметь другую форму, или может быть также обеспечено несколько пазов) в дне 19 по существу образует единственную проницаемую часть дна и боковых стенок чашеобразной оболочки 12. Упомянутый U-образный паз 22 выполнен с возможностью самозакрывания и используется для пропускания электрического шнура 23 нагревательного элемента 15.
Кромка 24 тарелки размещена водонепроницаемым образом с внутренней стороны края 21 оболочки. Это может быть достигнуто различными способами. Согласно изображенному предпочтительному варианту изобретения это достигнуто обеспечением выступа 25 с внешней стороны края 24 тарелки, который проходит в направлении вдоль окружности тарелки 11, и образованием канавки 26, в которую выступ 25 может быть размещен с внутренней стороны края 21 оболочки. Форма сечения выступа 25 и форма сечения канавки 26 могут соответствовать друг другу, но форма сечения канавки может отличаться незначительно, в частности может иметь незначительно большие размеры. Для того чтобы поддерживать нижнюю сторону тарелки 11 на расстоянии выше дна 19 оболочки 12, вдоль стенки 20 оболочки имеются опорные элементы 27.
На Фиг.2, 3 и 4 горизонтальная стенка корпуса обозначена позицией 14. Упомянутая стенка 14 здесь, для примера, выполнена из листового материала, в котором отверстие 13 образовано с размерами, соответствующими размерам края 21 оболочки. Как может быть видно хорошо на Фиг.4, в частности, отверстие 13 имеет край 28 отверстия, который сужается книзу и несет цилиндрическую часть 29 на нижней стороне. Кольцо 31, образованное краем 21 оболочки, выполненное по соответствующему плану, сужающееся книзу снаружи и снабженное местом вложения для цилиндрической части 29. Упомянутое место вложения для цилиндрической части 29 ограничено на нижней стороне защелкивающимся выступом 30, который образован как одно целое с оболочкой.
На Фиг.4 можно видеть, что в установленном положении, готовом для использования, выступ 25 края 24 тарелки располагается горизонтально вдоль сужений кольца 31 и края отверстия 13. Термин «горизонтально вдоль» означает, так сказать, на одной горизонтальной линии. Горизонтальное направление обозначено стрелкой H.
Подогревающее устройство согласно изобретению может быть установлено по существу двумя способами в отверстие 13. Оболочка 12 может, во-первых, вдавливаться вниз в направлении стрелки V в отверстие 13 до тех пор, пока соединение с защелкиванием, созданное цилиндрической частью 29 и защелкивающимся выступом 30, не сцепляется, и только потом тарелка 11 надавливается сверху в направлении стрелки V в оболочку 12 до тех пор, пока выступ 25 ни разместится в канавке 26. Однако также возможно, и это является предпочтительным методом, сначала установить тарелку 11 в оболочку 12 и потом вдавливать весь блок в направлении стрелки V в отверстие 13 до тех пор, пока соединение 29, 30 с защелкиванием ни сцепится.
В примерном варианте осуществления показанное расстояние A между нижней стороной 17 тарелки 11 и дном 19 оболочки 12 - приблизительно 9 мм и расстояние B между нижней стороной скобы 18 (под нагревательным элементом 15) и дном 19 оболочки 12 - приблизительно 4 мм. Диаметр тарелки 11 в этом примерном варианте осуществления - приблизительно 124 мм и алюминиевый сплав, из которого эта тарелка выполнена, имеет тенденцию, когда температурное увеличение приблизительно 160°C, увеличиваться на 0,5 мм (так что диаметр потом увеличивается до приблизительно 124,5 мм под влиянием температурного расширения).
Конструкция согласно изобретению обеспечивает различные преимущества, такие как:
- все электрические части подогревающего устройства полностью электроизолированы относительно устройства, в которое оно установлено;
- снаружи упомянутого устройства обеспечено совершенно водонепроницаемое уплотнение;
- внутри упомянутого устройства обеспечено совершенно брызгонепроницаемое уплотнение электрических частей подогревающего устройства относительно остатка устройства;
- как видно на Фиг.3 и 4, может быть достигнуто, по существу, плоское соединение подогревающего устройства с окружающей стенкой 14 рамы;
- подогревающее устройство может быть установлено быстро в устройство без винтов с верхней стороны/снаружи;
- соединение с защелкиванием гарантирует, что после установки подогревающее устройство больше не может быть удалено снаружи или, по крайней мере, не может быть удалено без дополнительных усилий;
- очень хорошая теплоизоляция относительно остального устройства достигнута благодаря тому, что с одной стороны, перенос тепла от тарелки 11 к стенке 14 прерван тепловым мостом, и благодаря тому, что, с другой стороны, теплоизоляция достигнута на нижней стороне обеспечением дна оболочки на некотором расстоянии от тарелки 11;
- увеличение тарелки 11 как результат нагревания поглощено очень хорошо в крае 21 оболочки;
- благодаря углубленному положению подогревающего устройства, устройство, в котором упомянутое подогревающее устройство обеспечено, легко хорошо очистить, и сосуд может быть размещен в положении более легко;
- кромка оболочки может быть произведена в другом цвете (люминесцентный цвет), так чтобы положение подогревающего устройства было ясно обозначено.