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Elektrische Heizeinheit für Kochgeräte
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mit einer Glaskeramikplatte Die Erfindung betrifft eine elektrische
Heizeinheit für Kochgeräte mit einer Glaskeramikplatte nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Bei der Beheizung von Glaskeramik-Kochplatten ist stets ein wesentliches
Problem die Tatsache, daß die Temperaturen in der Glaskeramikplatte sehr hoch gewählt
werden müssen, um ausreichend Leistung übertragen zu können, andererseits die Glaskeramik
bei der Überschreitung gewisser Grenztemperaturen in der Größenordnung von 7000C
(ca.970K) eine dauerhafte Schädigung erleidet und damit praktisch unbrauchbar wird.
Wegen der schlechten Wärmequerleitung und damit Wärmeverteilung kann diese Schädigung
auch punktweise auftreten, wenn es heiße Stellen an der Glaskeramik gibt.
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Dies kann beispielsweise auftreten, wenn bei dünnen, hochbelasteten
Rohrheizkörpern, die die Glaskeramikplatte durch Kontakt beheizen,ungünstige Belastungsverhältnisse
auftreten, beispielsweise ein unsymmetrisch aufgesetzter Topf, der zwar den Bereich
des Fühlers des Temperaturbegrenzers noch überdeckt, jedoch eine Seite der Heizung
freiläßt.
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Aus der DE-PS 25 06 931 ist es bekannt geworden, die Unterseite der
Glaskeramikplatte mit einer matten bzw. rauhen Lackschicht zu versehen, die metallische
Füllkörper enthält.
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Dadurch wird der direkte Kontakt zwischen den Heizkörpern und der
Glaskeramikplatte vermieden und auch eine gewisse Wärmeverteilung erreicht. Diese
und andere Beschichtungen können sich allerdings bei thermisch bedingten Relativbewegungen
abreiben.
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Es ist ferner aus der DE-AS 21 65 569 bekannt geworden, die Unterseite
einer Glaskeramikplatte mit einer Schutzschicht zu versehen, die den Heizleiter
vor direktem Kontakt mit der Glaskeramikplatte schützt. Hierbei handelt es sich
allerdings um frei-liegende elektrische Heizleiter und keine Rohrheizkörper. Diese
Ausführungsform hat sich in der Praxis nicht durchgesetzt.
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Aus der DE-OS 21 35 449 sowie aus den US-PS 3 674 983 und 3 686 477
ist eine Glaskeramik-Kochplatte bekannt geworden, bei der zwischen der Glaskeramik
und dem Rohrheizkörper eine aus gut leitendem Blech bestehende Wärmeverteilungsplatte
zwischengelegt ist. Das Problem der punktuellen Überhitzung kann jedoch dadurch
nicht gelöst werden, weil diese Wärmeverteilungsplatte an der Glaskeramik nie vollflächig
anliegen kann, sondern auch nur Punkt- oder Linienkontakt hat. Das Problem wird
hier also nur von den Rohrheizkörpern auf die Platte verlagert, aber nicht gelöst.
Darüber hinaus neigen derartige Blechplatten bei so hohen Temperaturen zum Verziehen,
so daß dadurch die Neigung zu punktuellen Oberhitzungen eher gesteigert wird, wenn
Temperaturen im oberen Grenzbereich zum ausreichenden Leistungsdurchsatz benutzt
werden.
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Aus der DE-AS 27 29 929 ist es bekannt, in dem Raum zwischen einer
Glaskeramikplatte und den frei liegenden wendelförmigen Heizwiderständen einer Strahlungsbeheizung
ein massives Erdungsgitter vorzusehen, das von der Glaskeramikplatte und den Heizwiderständen
ausreichend Abstand hat und bei einer Zerstörung der Glaskeramikplatte vor der Berührung
der
spannungsführender Teile schützen soll.
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Es ist ferner aus der DE-OS 28 20 139 bekannt geworden, ein Metallgitter
in Form eines Metalldrahtnetzes oder Streckmetallgitters zur äußeren Armierung der
Isolierteile von Strahlheizkörpern zu verwenden. Dabei kann das Metallgitter in
die untere Fläche einer als Kochplatte dienenden Metallplatte teilweise eingepreßt
sein, um den Isolierkörper daran festzulegen.
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In der deutschen Patentanmeldung P 30 33 828.4 ist bereits vorgeschlagen
worden, eine unter einem Rohrheizkörper liegende Isolierung an seiner Ober- und
Unterseite mit einem Metallgitter zu armieren, um die Rohrheizkörper an die Unterseite
einer Metall-Kochplatte zu drücken.
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Die zuletzt genannten Druckschriften beschäftigen sich nicht mit dem
Problem der Verhinderung punktueller Überhitzungen bei Glaskeramik-Kochgeräten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zwischenschicht vorzuschlagen,
die eine gleichmäßige Beheizung der Unterseite der Glaskeramik-Kochplatte ohne die
Gefahr von Schäden durch punktuelle Überhitzung erst ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs
1 gelöst. Diese Zwischenschicht aus einem Metallgitter, vorzugsweise aus einem Metalldrahtgewebe,
verteilt die Wärme sehr gut und ist flexibel genug, um sich überall der Glaskeramikplatte
anzupassen. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Metalldrahtgewebe
derart verpreßt ist, daß seine Dicke geringer ist als der zweifache,und besonders
bevorzugt geringer als der 1,5fache Drahtdurchmesser. Diese Verpressung des Metalldrahtgewebes
zwischen zwei Formen, die in ihrem größten Bereich ebene Platten sind, unter hohem
Druck, schafft eine
Drahtgewebestruktur, die bei ausreichend starker
Pressung sogar bis auf weniger als das 1,2fache des vorherigen Drahtdurchmessers
gebracht werden kann. Es entsteht dabei ein Gitter, bei dem an jedem Kreuzungspunkt
eine ebene Anlagefläche entsteht. Diese Anlageflächen sind durch etwas verbreiterte
Kontaktlinien miteinander verbunden. Obwohl man in diesem Falle auf eine vollflächige
Kontakt-Wärmeübertragung verzichtet, hat sich gezeigt, daß die Wärmeübertragungseigenschaften
nicht schlechter, sondern besser sind als die bei bisherigen Ausführungen,bei denen
die Rohrheizkörper durch Beschichtungen, teilweise auch Zementbeschichtungen, durch
eine Isolierschicht von der Glaskeramikplatte getrennt waren oder im Falle der Wärmeübertragungsplatten
nur sehr sporadische Berührungspunkte entstanden.
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Bei der Erfindung wird dagegen ein relativ enges Gitter kleiner Kontaktübertragungspunkte
geschaffen, das jedoch infolge der Flexibilität des Metallgitters in allen Betriebszuständen
aufrecht erhalten wird. Außerdem wird der Maximal abstand auf einen sehr geringen
Wert beschränkt, da das Metallgitter eine Drahtstärke von nur wenigen Zehntelmillimetern
haben kann und die Gesamtdicke in der gleichen Größenordnung liegt. Die Gefahr der
punktuellen Überhitzung ist dadurch in hohem Umfange vermindert worden und teilweise
auftretende Knack- oder Kratzgeräusche bei thermischen Ausdehnungen sind praktisch
ausgeschaltet.
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Die Zwischenschicht kann vorzugsweise an ihrem äußeren Rand nach unten
abgewinkelt und auf eine die Rohrheizkörper tragende Isolierung zu und ggf. in diese
hinein gerichtet sein. Dadurch werden nicht nur die freien Drahtenden am Rand verdeckt,
sondern es ist auch möglich, eine handhabare Einheit ohne lose Teile zu schaffen,
die im montagefertigen Zustand ist. Durch die Verpressung des Drahtgewebes zwischen
ebenen Platten bzw. Formen wird auch eine Ausrichtung des
Drahtgewebes
herbeigeführt, das einerseits selbst eben ist und andererseits viel weniger zu Verwerfungserscheinungen
neigt.
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Bevorzugt kann der Rohrheizkörper auf einem von einer Isolation unterlegten,
als Metallgitter ausgebildeten Traggitter aufliegen und vorzugsweise durch Eindrücken
während des Herstellungsvorganges mit der Isolation verbunden sein.
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Dazu kann ebenfalls das vorher beschriebene flachverpreßte Drahtgitter
verwendet werden, das sich dadurch nicht nur gut formen läßt, sondern auch eine
außerordentlich genaue und maßhaltige Lagerung der Rohrheizkörper ermöglicht.
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Vorteilhaft kann das Traggitter aus ihm ausgeformte, vorzugsweise
sternförmig rippenartige Erhebungen aufweisen, auf denen der Rohrheizkörper in Abständen
abgestützt ist. Der normalerweise spiralförmig gewundene Rohrheizkörper liegt also
nur an einzelnen Stellen auf den quer zu seiner Längserstreckung angeordneten Erhebungen
auf und kann dort in entsprechenden Ausnehmungen geführt sein, so daß seitliche
Verschiebungen ausgeschlossen werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus Unteransprüchen
und der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung hervor. Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Es zeigen: Fig.1 einen schematischen Schnitt durch eine Heizeinheit, Fig.2 ein längs
zu der Erstreckung eines Rohrheizkörpers geschnittenes Detail.
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Fig.3 ein quer zu einem Rohrheizkörper geschnittenes Detail.
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Fig.4 eine vergrößerte Draufsicht auf ein Metallgitter und
Fig.5
einen stark vergrößerten Schnitt nach der Linie V-V in Fig.4.
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Figur 1 stellt ein Detail eines Kochgerätes dar, dessen durchgehende
Kochfläche von einer Glaskeramikplatte 12 gebildet wird, die von mehreren einzelnen
Heizeinheiten 11 von unten her beheizt wird. Die Heizeinheit 11 besteht aus einer
flach schüsselförmigen Blech-Trägerschale 13, in der ein Isolierkörper 14 angeordnet
ist, der einen umlaufenden, zur Glaskeramikplatte 12 weisenden Rand 15 hat. Der
Rand 15 umgibt den beheizten Bereich der Heizeinheit, in dem ein oder mehrere Rohrheizkörper
16 in Form einer Flachspirale angeordnet sind. Die Rohrheizkörper bestehen aus einem
metallischen Mantel 17, der einen dreiecksförmigen Querschnitt mit einer oberen
flachen Anlagefläche hat und darin in einer stark verdichteten Einbettmasse angeordneten
Heizwiderständen 18 (Fig.3). Wie insbesondere aus den Fig.2 und 3 zu erkennen ist,
liegen die Rohrheizkörper mit ihrer unteren Dreieckskante auf einem Traggitter 19
auf, das in dem beheizten Bereich die obere Fläche des Isolierkörpers 14 abdeckt
und bei dessen Herstellung in diesen miteingeformt ist. Dabei wird die vorzugsweise
fasrige Isoliermasse in feuchtem Zustand auf das Gitter aufgebracht und danach durch
Trocknen verfestigt.
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Das Traggitter 19 ist ein Metalldrahtgewebe, das im folgenden noch
näher beschrieben wird. Es hat radial oder sternförmig verlaufende Erhebungen 20
(Fig.2),auf denen die Rohrheizkörper aufliegen. Sie sind jedoch dort in der Form
der Berührungskante der Rohrheizkörper angepaßten Ausnehmungen 21 dieser Erhebungen
geführt, die jedoch nicht die ganze Höhe der Erhebungen einnehmen.
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Das Traggitter sorgt einerseits für eine Armierung des
Isolierkörpers
14, schafft eine abrieb- und bruchfeste Oberfläche und ermöglicht eine ausreichende
und sogar aus Wärmeisolierungsgründen weitgehend punktförmige Abstützung der Rohrheizkörper.
Dadurch kann der Isolierkörper aus einem Material bestehen, das hauptsächlich wegen
seiner Isoliereigenschaften ausgewählt werden kann, ohne auf mechanische Eigenschaften
Rücksicht nehmen zu müssen.
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Es sei noch erwähnt, daß auch die Außenseite des Isolierkörpers durch
ein solches Metallgitter gebildet werden kann, das die Blech-Trägerschale 13 ersetzt.
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Das Traggitter 19 hat eine eingeformte Vertiefung 22, in der der stabförmige
Temperaturfühler 23 eines Temperaturbegrenzers oder -Reglers verläuft. Dieser ist
in der Vertiefung mit guter Wärmekopplung zur Unterseite der Rohrheizkörper gelagert.
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Durch eine in Fig.1 nur schematisch angedeutete Feder 24, die in der
Praxis meist durch eine Summe von Blattfedern gebildet wird, wird die Heizeinheit
an die Unterseite der Glaskeramikplatte 12 angedrückt, jedoch unter Zwischenschaltung
einer Zwischenschicht 25, die aus einem Metallgitter besteht, das im Bereich der
Rohrheizkörper eben ist und am Rand eine abwärts gerichtete, umlaufende Abbiegung
hat, so daß die freien Enden des Metallgitters gegen den Isolierkörper gerichtet
sind oder in diesen hineinreichen.
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Die Zwischenschicht 25 besteht, ebenso wie das Traggitter 19, aus
einem Metalldrahtgewebe aus einer temperaturfesten Stahllegierung, die nicht zum
Verzundern neigt, z.B.einem Chrom-Nickeldraht oder einem Chrom-Eisen-Aluminium-Draht.
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Die bevorzugten Drahtstärken liegen zwischen 0,3 und 0,7mm-(vorzugsweise
0,5mm) und die Drahtabstände (Mitte Draht bis Mitte Draht) der quadratischen Maschen
können zwischen 1,5 und 0,3mm (vorzugsweise 2mm) liegen. Während ein solches Verzundern
neigt, z.B. einem
Drahtgewebe aufgrund seiner Gewebestruktur normalerweise
eine Dicke von mindestens dem Zweifachen der Drahtstärke hat, da der Draht an den
Kreuzungspunkten doppelt liegt, ist das hier verwendete Drahtgewebe durch Pressung
unter sehr starkem Druck zwischen zwei Formhälften, die die entsprechende endgültige
Gestalt der Zwischenschicht bzw.des Drahtgitters ergeben, so verpreßt worden, daß
die Dicke des Drahtgewebes vermindert wird. Je nach den Anforderungen und den gesamten
Drahtdimensionen und Materialgegebenheiten kann die Gesamtstärke des Gewebes bis
nahezu zur Dicke des Einzeldrahtes heruntergebracht werden. Dabei nimmt das Drahtgewebe
die aus den Fig.4 und 5 hervorgehende Gestalt an, d.h. die Einzeldrähte 26 der hier
beispielsweise dargestellten Zwischenschicht 25 werden im Bereich der Kreuzungspunkte
27 unter entsprechender Verbreiterung auf nahezu ihren halben Durchmesser verpreßt
und bilden dort etwa linsenförmige ebene Flächen 28 an ihrer Ober- und Unterseite.
Je nach dem Grad der Verpressung wird auch der übrige Teil des Drahtes in die Ebene
hineingedrückt und kann dort ebenfalls eine linienförmige Fläche bilden, die in
der Ebene der Flächen 28 liegt.
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Es sei bemerkt, daß je nach der Gewebestruktur des Metalldrahtgewebes
u.U.bei der Verpressung auch trapez- oder rombenförmige Maschen entstehen können,
indem die Metalldrähte etwas zur Seite kippen, bevor sie an den Kreuzungspunkten
verpreßt werden. Dies ist durchaus nicht nachteilig, weil es die Flexibilität des
entstehenden Metallgitters noch erhöht.
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Das entstehende Metallgitter sorgt an Ober- und Unterseite der Rohrheizkörper
für eine gute Wärmeverteilung, auch durch in gewisser Weise mögliche Querleitung,
vermeidet Überhitzungen der Glaskeramikplatte und mildert die nachteiligen Einwirkungen
einer ungleichmäßigen Wärmeabnahme an der Oberfläche. Durch die gute Wärmeverteilung
wird auch der Temperaturfühler 23 besonders gleichmäßig beaufschlagt. Auch
das
Isoliermaterial des Isolierkörpers 14 wird gegen punktuelle thermische Oberhitzungen
geschützt, so daß nicht zu hoch temperaturfestes Material erforderlich ist und ein
Material mit besseren Isoliereigenschaften verwendet werden kann. Es sei bemerkt,
daß die Dicke des Metallgitters auch weniger als die ursprüngliche Drahtstärke betragen
kann, wenn die Pressung so stark ist, daß auch die Einzeldrähte in eine abgeflachte
Form verpreßt werden.
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