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Elektro-Heizeinheit zur Beheizung einer Platte
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Die Erfindung betrifft eine Elektro-Heizeinheit zur Beheizung einer
Platte,insbesondere einer Glaskeramik-Kochplatte mit einem aus flexiblem Rohrheizkörper
bestehenden Heizelement, das unter Zwischenlage wenigstens einer Isolierschicht
an die Platte andrückbar ist.
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Eine derartige Heizeinheit ist aus der US-PS 3 632 983 bekannt geworden.
Die relativ eng spiralförmig gewundenen Rohrheizkörper liegen auf zwei übereinander
angeordneten Isolierschichten in einer Trägerschale. Bei dieser Ausführung ist es
nicht sichergestellt, daß ein ausreichender Kontaktdruck zwischen den Rohrheizkörpern
und der Platte vorliegt. Wenn man jedoch die Isolierschichten aus ausreichend festem
Isoliermaterial herstellt, so kann damit keine Eigenfederung zum Erzeugen des Anspreßdruckes
erzielt werden und die Wärmeisolierfähigkeit ist zu gering.
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Es ist ferner aus der PS 22 05 132 ein Kontakt-Heizkörper bekannt
geworden, bei dem die flexiblen Rohrheizkörper auf sternförmigen Blechtraversen
liegen und durch diese
unter Federkraft an die Platte angedrückt
werden. Diese Ausführung hat sich bewährt, jedoch neigen die Kontaktheizkörper zum
Punktkontakt mit der Glaskeramikfläche, was bei höheren Belastungen zu Uberhitzungen
führen könnte, und bei mechanischen oder thermischen Belastungen können Knack-oder
Kratzgeräusche auftreten.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Elektro-Heizeinheit der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, die einen sehr guten Wärmekontakt zwischen Heizkörper
und der zu beheizenden Fläche bei guter Wärmeisolation und Vermeidung von Geräuschentwicklung
bei thermischen und/oder mechanischen Belastungen herstellt.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Isolierschicht
eine dünne, flexible Schicht aus hochtemperaturempfindlichen Fasermaterial ist,
die zwischen das Heizelement und im wesentlichen radlal verlaufende Stützkörper
aus gestaltfestem Material zwischengelegt ist.
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Während die vorzugsweise aus Keramikröhrchen bestehenden Stützkörper
für die Ubertraqung der beispielsweise durch eine Blattfeder von außen auf die Heizeinheit
aufgebrachten Federkraft auf die Rohrheizkörper sorgen, schafft die zwischengelegte
Isolierschicht ein Ausgleichspolster, das für einen sehr gleichmäßigen Andruck der
Heizelemente sorgt.
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Dabei ist es vorteilhaft, die Heizelemente aus Gründen der Flexibilität
mit so kleinem Durchmesser wie möglich herzustellen und sie in spiraliger Anordnung
auch mit relativ großem Abstand voneinander anzuordnen (Abstand der Rohrheizkörper
entspricht vorzugsweise ihrer doppelten Breite).
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Obwohl dadurch die der zu beheizenden Fläche zugewandte
Fläche
des Rohrheizkörpers geringer wird, hat sich herausgestellt, daß der Wärmekontakt
und damit die Wärmeübertragungseigenschaften verbessert werden konnten. Das liegt
einerseits an der andruck-ausgleichenden Wirkung der zwischen gelegten Isolierschicht
und andererseits an der relativen Erhöhung des Anpreßdruckes für Jeden einzelnen
Rohrheizkörper. Trotz Trotz geringerer theoretisch möglicher Kontaktfläche ist die
tatsächliche Kontaktfläche dieser Ausführungsform größer, so daß auch keine punktuellen
Oberhitzungen auftreten können, die einer Glaskeramikplatte schaden könnten.
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Der Raum zwischen den Stützkörpern kann von einer Isolierung ausgefüllt
sein. Diese braucht keine mechanischen Funktionen zu haben, so daß sie nach nuten
Wärmeisoliereiqenschaften ausqewählt werden kann. Sie kann beispielsweise als eine
Scheibe mit entsprechenden Ausschnitten für die Stützkörper ausgebildet sein.
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Die Stützkörper sollten, beispielsweise durch Lageruna auf einem
Vorsprung einer Träaerschale für die Heizeinheit, kippbar gelagert sein, damit der
Andruck gleichmäßig auf die Rohrheizkörper übertraqen wird, ohne daß eine präzise
Ausrichtung der Trägerschale zur Platte erforderlich ist.
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Es wird also ein Heizelement mit sehr flexiblen Rohrheizkörpern geschaffen,
die einen guten und flächigen Wärmekontakt zur beheizten Fläche ermöqlichen und
für eine flexible Abstützung der Rohrheizkörper an den zu beheizenden Flächen sorgen.
Vibrationsgeräuschetreten wegen dieser flexiblen Lagerung und des guten Haltes des
Rohrheizkörpers
in der oberen Isolierschicht nicht auf und würden im Falle des Auftretens auch durch
die Isolierschicht noch zusätzlich gedämpft werden. Die Helzeinheit eignet sich
insbesondere für die Beheizung von Glaskeramikkochflächen, bei denen es auf die
Vermeidung von punktuellen Oberhitzungen besonders ankommt. Sie ist jedoch auch
zur Beheizung von anderen Flächen, beispielsweise Metallplatten qeeignet. Ein weiterer
Vorteil ist ferner ihre geringe Bauhöhe.
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Die Heizeinheit eignet sich ferner hervorragend zur Anbringung eines
stabförmigen Temperaturfühlers, der vorzugsweise etwas versetzt gegenüber dem Durchmesser
zwischen den Heizelement und der flexiblen Isolierschicht verläuft. Er ist dadurch
sehr gut an die Beheizung gekoppelt, so daß das Heizelement schnell und sicher auf
die Regelung oder Temperaturbegrenzung reagiert. Zusätzlich könnte in der Mitte
der Heizeinheit ein Durchbruch für eine beispielsweise mit Ausdehnungsflüssigkeit
arbeitende Fühlerdose vorgesehen sein.
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Zusätzlich könnte in der Mitte der Heizeinheit ein Durchbruch für
eine beispielsweise mit Ausdehnungsflüssigkeit arbeitende Fühlerdose vorgesehen
sein. Eine Isolierung des Durchbruches, entweder durch die hochgezogene Isolierschicht
oder einen separaten Isolierring, erlaubt eine optimale Abstimmung des Regelverhaltens.
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Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus den Unteransprüchen und der
Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. Ein Ausführungsbeispiel
ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig.1 eine Draufsicht auf die Heizeinheit (ohne Glaskeramikplatte),bei der zur besseren
Darstellung die obere Isolierschichten teilweise aufgebrochen gezeichnet ist, Fig.
2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 einen Detailschnitt nach
der Linie III-III in Fig. 1.
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Die in der Zeichnung dargestellte Elektroheizeinheit 11 ist zur Beheizung
einer Glaskeramik-Kochplatte 12 vorgesehen. Sie wird von einer Trägerschale -13
aus Blech umschlossen, die von einer am Herd oder der Kochmulde befestigten Blattfeder
14 in Richtung auf die Glaskeramikplatte 12 gedrückt wird. Die Feder greift in sternförmige
Ausnehmungen 15 am Boden der Trägerschale ein und schafft dadurch auch eine Verdrehsicherung
für die Heizeinheit. Die sehr flach schüsselförmige Trägerschale 13 hat in ihrer
Mitte eine nach oben gerichtete Prägung 16, in der auch ein Durchbruch bzw. eine
ausgeformte oder eingesetzte Hülse vorgesehen sein kann, um dort einen Temperaturfühler
eines Reglers einzusetzen.
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Im Bereich der Ausnehmungen 15 befindet sich ein nach oben ausgeprägter
Vorsprung 17, der sich in der Mitte eines in etwa radialer Richtung in die Trägerschale
eingelegten Stützkörpers 18 befindet, der aus einem Rohr aus einem Keramikmaterial
besteht. Aus der Trägerschale sind mit Abstand zu beiden Seiten des Vorsprungs 17
je zwei Laschen 19 hochgebogen, die den Stützkörper zwischen sich führen. Eine weitere
Lasche 20 am inneren Ende des Stützkörpers 18 verhindert dessen Verrutschen nach
innen,während seine Beweglichkeit nach außen durch die zylinderförmige Seitenwand
21 der Trägerschale 13 begrenzt ist. Es sind mehrere, vorzugsweise sechs Stützkörper
sternförmig regelmäßig über den Umfang verteilt vorgesehen.
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Die Stützkörper 18 können sich dank ihrer Anordnung auf dem Vorsprung
17 und ihrer Führung durch die Laschen 19> 20 kippend bewegen.
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Zwischen den Stützkörpern liegt eine relativ dichte und lockere Isoliermatte
22 aus einem temperaturbeständigen
Fasermaterial, beispielsweise
Steinwelle mit guten Wärmeisoliereigenschaften. Diese Isolierung 22 ist in Form
einer dicken Scheibe oder Platte vorgesehen, die Ausschnitte im Mittelbereich 16
und für die Stützkörper 18 haben.
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Die Stützkörper 18 und die Isolierung 22 sowie der Mittelbereich 16
sind von einer Isolierschicht 23 überdeckt, die wesentlich dünner ist als die Isolierung
22 und aus einem mechanisch festeren, aber dennoch flexiblen Isoliermaterial besteht.
Hier ist beispielsweise eine Matte aus einer unter dem Handelsnamen Fiberfrax bekannten
anorganischen Faser geeiqnet. Auf dieser zusammendrückbaren Isolierschicht 23 liegt
die Beheizung der Heizeiheit in Form eines spiralig bzw.doppelspiralig gewundenen
Rohrheizkörpers 24, der eine dreieckige Querschnittsfläche mit einer oberen längeren
und im wesentlichen ebenen Dreiecksseite hat, die sich an die Unterseite der Glaskeramikplatte
12 anlegt. Der Abstand zwischen den Rohrheizkörpern, die in einem Metallmantel in
Isoliermasse eingebettete wendelförmige Heizwiderstände enthalten, ist relativ groß
und beträgt etwa die doppelte maximale Breite des Rohrheizkörpers (Breite in horizontaler
Richtung).
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Es ist zu erkennen, daß der Rohrheizkörper sich insbesondere im Bereich
der Stützkörper unter Vergleichmäßigung seines Andruckes an der Platte 12 etwas
in die Isolierschicht 23 eindrückt. Der relativ große Abstand stellt sicher, daß
auch bei den größten thermischen und mechanischen Beanspruchungen die einzelnen
Heizkörper bzw. HeizkOrDerwindunqen sich nicht berühren können, was zu örtlichen
Uberhitzungen führen würde.
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Es ist ferner ein Temperaturbegrenzer 27 vorgesehen, der einen außerhalb
der Träqerschale 13 angeordneten Begrenzerkopf 26 besitzt, In dem die Schaltorgane
angeordnet sind, von dem ein stabförmiger Temperaturfühler 27 etwa diagonal, jedoch
um den Radius des Mittelbereiches 16 gegenüber dem Durchmesser versetzt, horizontal
über die ganze Heizeinheit ragt. Der stabförmige Temperaturfühler 27 besteht aus
einer Ausdehnungshülse aus Metall und einem darin angeordneten Stab aus keramischem
Material, der eine geringere Dehnung hat. Er verläuft an der Unterseite der Rohrheizkörper
zwischen diesen und der Isolierschicht 23, die aufqrund ihrer Flexibilität an dieser
Stelle V-förmig verformt wird, so daß eine längliche Mulde entsteht. Die darunterlieqende
Isolierung ist V-förmig ausgeschnitten. In dieser Mulde hat der Temperaturfühler
27 einen außerordentlich guten und gleichmäßigen Wärmekontakt zu dem Rohrheizkörper.
Zusätzlich wird dieser noch verbessert durch Lufträume 30, die im Bereich zwischen
den Stützkörpern zwischen Heizkörper und Isolierung 23 bestehen.
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Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Anordnung die thermische Reaktion
des Temperaturbeqrenzers auf Temperaturänderung und vor allem erhöhte TemPeraturen,
die beispielsweise dadurch entstehen können, daß Töpfe mit unebener Boden auf die
Platte 12 gestellt werden, sehr qut ist.
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Es wird also ein Kontaktheizkörper mit einem stabilen Blechgehäuse
und einem hochflexiblen, anpassunqsfähiqen Rohrheizkörper geschaffen, der aufgrund
seiner aufqeteilten und hochwirksamen Isolation sowohl in höherem als auch in niedrigerem
Temperaturbereich geringe Verluste und aufqrund der wirksamen Flächenandrückung
an die Platte einen guten Wirkungsgrad und hohe Heizleistung sicherstellt. Das schnelle
und genaue Ansprechen des Temperaturbegrenzers schützt die Platte und das übrige
Gerät vor erhöhten Temperaturen und auch gegen Energieverluste, da er auch dann
anspricht, wenn das Kochgefäß von der Platte weggenommen wird und die Leistung abgeschaltet
wird. Durch die flexibie und sichere Festlegung im Zusammenwirken mit einer Platten-
dämpfung
treten keinerlei Ausdehnungs- oder Knackgeräusche auf. Durch Zusammenwirken des
flexiblen hochbelastbaren Mikro-Rohrheizkörpers mit der Anpressung durch die Isolierschicht
unter Vermittlung durch die Stützkörper läßt sich mit einem relativ geringen Anpreßdruck
durch die zu beheizende Fläche selbst bei geringen Flächen-Unregelmäßigkeiten eine
ideale Wärmeübertragung erreichen. Die relativ leichte und flache Heizeinheit sorgt
auch dafür, daß bei einem Schlag auf die Glaskeranikplatte, beispielsweise durch
einen fallengelassenen Topf, keine Amboßwirkung der Heizeinheit entsteht, die zu
einer Zerstörung der Glaskeramikplatte führen könnte. Ein Vorteil ist auch, daß
die dickere Isolierung 22 nur für den Niedertemperaturbereich ausgelegt zu sein
braucht, was einerseits eine Optimierung ihrer Eigenschaften ermöglicht und andererseits
die Materialkosten verringert.. Obwohl noch andere Stützkörper denkbar sind, sind
die gewählten Keramikröhrchen besonders vorteilhaft, weil sie bei relativ geringer
thermischer Masse und guten Wärmeisoliereigenschaften wenig Aufmerksamkeit beim
Einlegen erfordern und leicht in der gewünschten Weise, nämlich um eine Querachse
kippbar, zu lagern sind.
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