НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПРИБОРА С ВОДОВОДОМ ДЛЯ РАБОТЫ НА ВОДОПРОВОДНОЙ И/ИЛИ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДЕ
HEATING DEVICE OF ELECTRIC APPLIANCE WITH WATER CONDUIT FOR OPERATION ON RUNNING AND/OR CONTAMINATED WATER

Область применение и уровень техники
Изобретение относится к нагревательному устройству электроприбора с выводом для работы на водопроводной и/или загрязненной воде, в частности для электробытовых приборов, таких как, например, стиральная машина или посудомоечная машина. Нагревательное устройство имеет, по меньшей мере, один нагревательный элемент, расположенный на или в водоводе.
Такого типа устройство известно, например, из Европейского патента ЕР 0421442 В1. В нем описана стиральная машина барабанного типа, имеющая нагреватель, выведенный через стенку в нижней секции наружной ванны. Проходное отверстие для нагревателя в стенке уплотнено держателем нагревательного устройства.
Далее, например, из заявки на Европейский патент ЕР 0633342 А1 известны способ и устройство для оптимизации применяемых моющих средств. Устройство определения проводимости размещено для этого в водоподводе стиральной машины или посудомоечной машины и определяет проводимость воды. Проводимость воды изменяется в зависимости от растворенных в воде ионов, т.е. от уровня обизвествления. Однако проводимость моечного щелока не может быть определена такого рода способом и соответственно такого рода устройством.
Задача и решение
Поэтому в основу изобретения положена задача создания такого нагревательного устройства, с которым и дальше может быть оптимизирована потребность в детергентах (моющих средствах) при автоматизированном процессе очистки за счет усовершенствования средств измерения экономии воды и времени, а также стирки, например, белья щадящим способом. Одновременно изобретением достигается сокращение рабочих стадий при монтаже измерительных систем.
Эта задача решается с помощью нагревательного устройства с признаками согласно пункту 1 формулы изобретения. Преимущественные, а также предпочтительные формы выполнения изобретения являются предметом последующих (зависимых) пунктов формулы изобретения и которые в последующем пояснены более подробно. Содержание этих пунктов формулы изобретения составлено с четкой ссылкой на текст описания.
Согласно изобретению стенка водовода имеет отверстие, на котором измеритель проводимости размещен в зоне нагревательного устройства таким образом, что он выступает внутрь водовода. При этом согласно примеру выполнения изобретения измеритель проводимости расположен в держателе нагревательного устройства таким образом, что он выступает внутрь водовода. Комбинация нагревателя с измерительным устройством дает много преимуществ. Одним из них является то, что несколько функционально важных деталей электроприбора объединены в один блок, так что в процессе монтажа электроприбора, например, на конвейере может быть предусмотрено меньше рабочих этапов и рабочих позиций. В другом случае устройством, согласно изобретению, можно, например, уже существующий электроприбор дооснастить измерителем проводимости без врезания в стенку водовода.
В примере выполнения изобретения в держателе предусмотрена выемка для установки измерителя проводимости. Измеритель может быть воткнут в нее, что обеспечивает его проход в отверстие, а также крепление.
В другой форме выполнения нагревательный элемент расположен планарно к внешней стороне стенки, причем существенная часть внешней поверхности может быть закрыта. Например, водовод может быть выполнен трубчатым, в частности в виде так называемой нагревательной трубки. Тогда нагревательный элемент представляет собой навитый на водовод нагревательный провод, например, спиралевидно, в частности плоскую нагревательную проволоку. Но нагревательный элемент может быть изготовлен и соответственно нанесен способом толстопленочной технологии в форме нагревательной петли, например, способом изготовления печатных схем и т.п.
Измеритель проводимости может выступать внутрь водовода как одна единая деталь. Она может быть только единственной или их может быть соответственно больше. При этом измеритель заполняет отверстие в системе водовода предпочтительно полностью и закрывает его, в частности стержнем или цоколем.
В другой форме выполнения изобретения измеритель проводимости имеет, по меньшей мере, один электрический контактный вывод, один стержень и одну сенсорную зону. Предпочтительно в сенсорной зоне предусмотрено, по меньшей мере, два сенсора для измерения проводимости. При этом стержень выполнен продолговатым или цилиндрической формы и на одном конце имеет сенсорную зону. На противоположном конце стержня предусмотрен контактный вывод, который может быть выполнен с разными формами соединения, например, как штекерное соединение, винтовое контактное соединение или любой другой соответствующей возможностью электрического контакта.
Измеритель проводимости, выходящий от расположенного вне стенки участка держателя, введен в гнездо держателя таким образом, что зона контактного вывода находится на расстоянии и вне водопроводящих частей. Сенсорная зона на противоположной стороне держателя выступает из него таким образом, что сенсоры расположены полностью свободно.
В примере выполнения изобретения сенсоры выполнены как электроды, посредством которых может быть определено сопротивление или электрическая проводимость воды. Определение электрического сопротивления какого-либо предмета обеспечивает преимущественную возможность определения его проводимости. Проводимость может быть измерена непосредственно или косвенно, причем непосредственное измерение является предпочтительным способом. При этом могут быть непосредственно применены измеренные значения.
В примере выполнения изобретения электроды выполнены как пластины конденсатора для определения диэлектрической проницаемости или диэлектрической проводимости воды. По диэлектрической проницаемости простой вычислительной операцией обеспечивается определение проводимости воды. При этом предпочтительно в воду вводить только одно электрическое поле, так чтобы не было никаких утечек токов, например, через корпус.
В примере выполнения изобретения сенсоры выполнены в виде катушек, посредством которых может быть определена диэлектрическая проницаемость воды. По этим данным диэлектрической проницаемости посредством простой вычислительной операции обеспечивается определение проводимости воды. При такой форме выполнения является также преимуществом то, что в воду не подводится никакой ток.
В следующей форме выполнения изобретения сенсоры выполнены из коррозионно-стойкого материала, по меньшей мере, предпочтительно покрыты коррозионно-стойким материалом. Такое выполнение сенсоров особенно предпочтительно, т.к. в воду могут быть добавлены моющие средства, которые вступают в реакцию со многими материалами и преобразуют их, и таким образом изменяют их свойства непредсказуемым образом. Электроды могут быть изготовлены, к примеру, из нержавеющей и химически стойкой стали или высококачественной стали. Если предусмотрено коррозионно-стойкое покрытие, то оно может быть выполнено, например, из полимерного материала.
nm
Электроды могут быть выполнены также из полупроводникового материала, имеющего оксидную изоляцию. За счет этого может быть достигнута небольшая шероховатость поверхности, благодаря чему усложняется отложение загрязнений и примесей. А именно эти отложения могли бы исказить данные замеров. В качестве электродного материала предполагается, например, кремний. Изоляция может быть выполнена из слоя пятиокиси тантала, причем этот слой может иметь толщину в -диапазоне.
Сенсорная зона выполнена предпочтительно удлиненной и отстоит от держателя по существу вертикально. Таким образом, может быть достигнута особенно узкая с точки зрения экономии места конструкция устройства. При этом нагревательное устройство или нагревательный элемент может быть выполнено продолговатым, причем оно преимущественно имеет промежуточное пространство или свободный объем, в котором расположена сенсорная зона. При этом сенсор может проходить внутри нагревателя и соответственно им быть охвачен. Так что сенсорная зона может быть полностью интегрирована в конструкцию нагревательного устройства или нагревательного элемента. Следовательно, это приспособление может быть также предусмотрено в том месте электроприбора, в котором предусмотрен нагревательный элемент без необходимости обеспечения для него другого места. А также электрические питающие провода уже имеются здесь в форме пучка кабелей или т.п.
В одной из форм выполнения изобретения измеритель проводимости дистанцирован на некотором расстоянии от нагревательного элемента. Благодаря этому измеритель полностью омывается водой, чем обеспечивается преимущественно возможность избежания погрешностей измерения. А также тепловая энергия нагревательного элемента не переносится непосредственно на измеритель проводимости, а только сначала на воду, т.к. она также должна нагреваться. Таким образом, удается избежать повреждений измерителя проводимости, которые, например, могут быть вызваны высокой температурой, охрупчением материала измерителя.
В форме выполнения согласно изобретению контактный вывод, стержень и сенсорная зона выполнены из коррозионно-стойкого материала. Этим материалом может быть пластмасса, которая в процессе экструзии нашприцовывается вокруг сенсорной зоны и ее контактно-выводного приспособления. Преимущественно способом экструзии получается быстро и удобно большое число изделий.
В одном примере выполнения согласно изобретению измеритель проводимости выполнен как одно целое изделие. Тем самым создается модуль или унифицированный узел, который может быть просто и за один рабочий прием установлен в держателе нагревательного устройства.
В примере выполнения изобретения сенсоры посредством электропроводных соединений, проведенных через стержень, подсоединены штекерным соединительным устройством к контактному выводу. Таким образом, отпадает необходимость в выполнении дополнительных выемок в держателе, через которые могут быть проведены контактно-выводные приспособления. Обеспечение контактно-выводными приспособлениями в стержне позволяет в дальнейшем выполнить измеритель проводимости полностью закрытым в зоне, которая опущена в воду. В следующем примере выполнения выемка в держателе выполнена в соответствии с измерителем проводимости, преимущественно в соответствии со стержнем, за счет чего достигается уплотнительный эффект. В другом примере выполнения измеритель проводимости установлен с герметизацией в держателе. Благодаря этим обеим вышеназванным формам выполнения нет необходимости больше предусматривать какое-либо другое уплотнительное приспособление, за счет чего при последующем монтаже снижаются возникающие побочные расходы.
В примере выполнения согласно изобретению соединение между измерителем проводимости и держателем имеет фиксацию от проворачивания, причем этот фиксатор выполнен преимущественно таким образом, что сенсоры измерителя проводимости в смонтированном состоянии устройства ориентированы вертикально. Преимущественно на сенсорах не собирается никаких осаждений, которые длительно и непредусмотренным образом искажали бы результаты измерений.
В примере выполнения согласно изобретению держатель размещен с герметизацией в выемке стенки водовода. Таким образом, вода в зоне, охватываемой стенками, не может через них вытекать из водовода.
В примере выполнения изобретения предусмотрено анализирующее устройство для обработки сенсорных сигналов измерителя проводимости. Предпочтительно анализирующее устройство предназначено для корректировки определенного измеренного значения проводимости на основе значения поправки, которое может быть искажено из-за непосредственной близости к нагревательному элементу за счет локально увеличенной температуры воды. Корректировка измеренного значения необходима, так как вода с высокой температурой имеет повышенную проводимость по сравнению с той же самой водой при низкой температуре. Коэффициент поправки может быть определен, например, в рамках ряда испытаний.
Эти и другие признаки, кроме признаков формулы изобретения, следуют также из описания и чертежей, причем отдельные признаки осуществимы соответственно поодиночке или в совокупности с другими в форме субкомбинации для одного примера выполнения изобретения и в других областях и могут представлять собой предпочтительные, а также сами по себе охраноспособные формы выполнения, для которых здесь испрашивается защита. Деление заявки на отдельные разделы не означает, что содержание каждого из разделов не может быть распространено на всю заявку в целом.
Краткое описание чертежей
Примеры выполнения изобретения изображены схематически на чертежах, более детализированное описание которых приводится ниже, и на которых показано:
фиг.1 - изображение устройства согласно изобретению с нагревательным устройством и измерителем проводимости,
фиг.2 - увеличенное изображение частичного сечения измерителя проводимости,
фиг.3 - альтернативное выполнение нагревательной трубки с размещенным снаружи нагревателем и вставленным внутрь (ее) измерителем проводимости.
Подробное описание чертежей
На фиг.1 показано устройство 10 согласно изобретению с нагревательным элементом 12 и измерителем проводимости 14. Нагревательный элемент 12 имеет нагревательную спираль 16, которая по возможности полностью погружена в подогреваемую воду, и держатель 18, который примерно наполовину выступает в воду. Удлиненная нагревательная спираль 16 имеет форму меандра и образует промежуточное пространство 20.
На держателе 18 выполнен упругий участок 22, который в смонтированном виде устройства находится в непоказанном здесь водоводе в выемке стенки этого водовода и уплотнен. Далее на держателе 18 выполнен фланец 24, который в смонтированном состоянии прилегает к наружной поверхности водоводной стенки и закреплен на ней. Держатель 18 снабжен показанными штриховой линией выемками 26, 28 для соответствующей установки и герметизации измерителя проводимости 14 и, например, биметаллического плавкого предохранителя 30 или т.п. Оба этих прибора выступают внутрь промежуточного пространства 20. Любые другие приспособления или элементы могут быть размещены в этих же или других выемках.
Выполненный монолитным измеритель проводимости 14 имеет, как следует из фиг.2, сенсорную зону 32, продолговатый и по существу цилиндрический стержень 34 и электрический контактный вывод 36. Сенсорная зона 32 представляет собой удлинение стержня 34, однако, на его верхней стороне имеет уплощенный участок 38, на котором в качестве сенсоров расположены два выполненных плоскими электрода 40 и уложены в нем. Эти электроды 40 расположены почти параллельно и примерно в одной и той же плоскости, а именно на уплощенной поверхности 38. Однако форма этих электродов 40, также как их компоновка, может быть выполнена в каждом другом случае варьируемой и в пригодном для этого виде.
На противоположном конце стержня 34 в его продолжении расположен контактный вывод 36, выполненный предпочтительно прямоугольным, и имеющий стаканообразную форму. Площадь поперечного сечения электрического соединения 36 выбрана больше по величине площади поперечного сечения стержня 34, благодаря чему контактный вывод 36 имеет крепежный фланец 42.
От электродов 40 тянутся, соответственно, от каждого вдоль стержня 34 соединительные провода 44 к контактному выводу 36. Эти соединительные провода 44 могут быть выполнены в виде проволоки или многожильного провода и на своих противоположных электродам 40 концах имеют штекерные соединения 46, которые выступают внутрь в стаканообразную выемку 48 контактного вывода 36. Стаканообразная выемка 48 и штекер 46 образуют гнездо разъемного контакта, с которым может входить в зацепление с обеспечением контакта выполненный соответствующим образом штекер.
Как показано на фиг.1, стержень 34 измерителя проводимости 14 установлен в показанную штриховой линией выемку 26 таким образом, что сенсорная зона 32 выступает в промежуточное пространство 20 и фланец 42 прилегает к внешней стороне фланца 24. При этом измерительное устройство 14 в описанном примере выполнения размещено таким образом, что сенсорная зона 32 ориентирована вертикально плоскости, определяемой нагревательной спиралью 16. При этом ориентация измерительного устройства 14 относительно упомянутой плоскости зависит, в общем-то, от расположения нагревательного элемента 12 в электроприборе. Оно выбирается предпочтительно всегда таким образом, что сенсорная зона 32 ориентирована вертикально. Во избежание нежелательного проворачивания измерительного устройства 14 в выемке 26 может быть предусмотрено стопорящее приспособление (фиксатор), например в виде геометрического замыкания, к примеру, в форме сердечника, зацепляющегося с пазом в стержне 34.
На фиг.3 показана в сечении нагревательная трубка 111. Она состоит из изолированной снаружи металлической трубки 119 с проходным сечением 121. На внешней изоляции в качестве нагревательного устройства 112 навита по спирали плоская нагревательная проволока 116 и закреплена, например, приклеена. Здесь же может быть размещен толстопленочный резистор, в частности, непосредственно путем печатного монтажа.
В металлической трубке 119 выполнено отверстие 135. В этом отверстии в широкий промежуток между витками нагревательного провода 116 установлен измеритель проводимости 114, причем с герметизацией. Эффективное уплотнение достигается за счет цоколя 137, который снаружи переходит во фланец 142. При этом этот цоколь сидит с точной припасовкой и при необходимости с уплотнением в этом отверстии 135. От цоколя 137 отходит контактный вывод 136. При этом стержень 134 с электродами 140 выступает внутрь трубки 119 таким образом, что электроды располагаются практически посередине в этой трубке. Таким образом, они особенно хорошо обтекаются водой в трубке, текущей, например, справа налево.
В качестве альтернативы электроды могут быть размещены на выполненном по-другому стержне таким образом, что они находятся относительно близко к внутренней стенке металлической трубки 119. Тогда стержень не выступает или выдается только минимально внутрь по поперечному сечению трубки 119 и проходит практически параллельно ей. Тогда потоку обеспечивается практически беспрепятственное без торможения прохождение и с незначительной турбулентностью. При этом электроды могут быть расположены в направлении потока последовательно или рядом друг с другом.