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Temperaturgesteuerte Massekochplatte
Die Erfindung bezieht sich auf eine Massekochplatte mit zwei auf der Unterseite des Plattenkörpers befindlichen Heizleitern, die in ihrer Heizleistung so ausgelegt sind, dass eine hohe Aufheizleistung (von beispielsweise2000 W) und eine Fortkochleistung (von beispielsweise 300 bis 400 W) wahlweise einschalt- bar sind, sowie einem in der Plattenmitte angeordneten, sich an den Kochtopfboden anlegenden Temperaturfühler eines von der hohen Anheizleistung auf die kleine Fortkochleistung schaltenden und die Fort- kochleistung steuernden Reglers.
Bei einer solchen temperaturgesteuerten Kochplatte besteht ein Steuerkreis, der durch die Heizung, den in seiner Temperatur zu steuernden Gegenstand (Kochtopf) und den Temperaturfühler des Steuersystems gebildet ist. Ein wesentlicher Geischtspunkt ist hiebei, wie die thermische Kopplung zwischen dem Fühler und der Heizung einerseits und dem zu beheizenden Gegenstand anderseits vorgenommen ist.
Überwiegt die Kopplung des Fühlers mit der Heizung, so liegt keine echte Temperaturregelung, sondern vorwiegend eine Leistungsregelung vor. Der Temperaturregler schaltet schon auf die kleine Fortkochleistung, wenn das Kochgut noch lange nicht die gewünschte Temperatur angenommen hat. Die Folge ist, dass die Temperaturkurve sehr langsam ansteigt. Beim Erreichen des Gleichgewichtszustandes treten dann sehr kleine Schaltintervalle auf.
Ist hingegen die Kopplung des Temperaturfühlers einseitig nach dem zu beheizenden Gegenstand verlegt, so bleibt die hohe Anheizleistung lange Zeit wirksam. Die Temperaturkurve steigt daher steil an, wobei aber ein starkes Überpendeln stattfinden kann und damit grosse Schaltintervalle auftreten.
Durch die verhältnismässig kleine Fortkochleistung und infolge der grossen Massen der Kochplatte und des Kochtopfes ergibt sich an dem Fühler nur ein langsam verlaufendes Temperaturgefälle. Hiedurch entsteht selbst bei einwandfrei verlaufendem Kochvorgang für den Beobachtenden zeitweilig der Eindruck, dass der Kochvorgang nicht fortschreite und die Speisen nicht gar werden.
Gemäss der Erfindung sind ein leistungsstarker Heizleiter, der mindestens im wesentlichen die Aufheizleistung bestimmt, und ein leistungsschwacher Heizleiter, der für das Fortkochen allein eingeschaltet oder mit dem leistungsstarken Heizleiter in Reihe geschaltet ist, derart auf die beheizte Ringzone der Kochplatte verteilt, dass mindestens eine der dem Fühler benachbarten Heizleiterwindungen dem leistungsschwachen Heizleiter angehört. Hiedurch ist der Fühler mit dem leistungsstarken Heizleiter verhältnismässig lose gekoppelt. Das hat zur Folge, dass die Aufheizleistung nicht zu früh abgeschaltet wird. Mit dem Heizleiter für die kleine Fortkochleistung hat der Fühler indessen eine enge Kopplung. Daher nimmt der Steuervorgang über die lange Periode des Fortkochens zum Teil den Charakter einer Leistungsregelung an.
Die notwendige Energie wird also dem Kochgut in kurzen Zeitintervallen zugeführt. Die gleichmässi- ge Wärmeverteilung über die beheizte Ringzone der Kochplatte ist durch die erfindungsgemässe Führung der Heizleiter weder beim Anheizen noch beim Fortkochen beeinträchtigt.
Mit den beiden in ihrer Heizleistung sehr unterschiedlichen Heizleitern kann die Aufheizleistung von beispielsweise 2000 W durch Parallelschalten der beiden Heizleiter erreicht werden, wobei der Regler den leistungsstarken Heizleiter mit beispielsweise 1700 W abschaltet und den leistungsschwachen Heizleiter
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für das Fortkochen eingeschaltet lässt bzw. nach Massgabe des Wärmeeingangs in das Kochgut steuert.
Bevorzugt wird der Steuervorgang so geführt, dass für das Aufheizen der leistungsstarke Heizleiter (mit beispielsweise 2000 W) allein eingeschaltet-ist, der für die Fortkochleistung ausgelegte leistungs- schwache Heizleiter (mit 300-400 W) also nicht eingeschaltet ist und erst dann zur Wirkung kommt, wenn der leistungsstarke Heizleiter ausgeschaltet wird. Hiedurch ist beim Aufheizen die Kopplung des Temperaturfühlers mit der Heizung besonders lose, weil der näher an dem Temperaturfühler vorbeige- hende leistungsschwache Heizleiter überhaupt nicht eingeschaltet ist und somit der Fühler vonderinne- ren Windung des leistungsstarken Heizleiters durch eine völlig unbeheizte Ringzone getrennt ist.
Da der leistungsschwache Heizleiter beim Aufheizen unwirksam ist und also die Kopplung der Heizung mit dem
Fühler nicht beeinflusst, kann er mit einer zusätzlichen inneren Wirkung beliebig nahe an den Fühler her- angebracht werden, so dass er in hohem Masse rückkoppelnd wirkt. Hiedurch entsteht ein sehr guter Misch- wert zwischen Temperaturregelung und Leistungsregelung.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Beispielen erläutert, Hiebei ist in Radialschnitten von Kochplatten der leistungsstarkeHeizleiter mit einem grossen und der leistungsschwache Heizleiter mit einem kleinen Durchmesser dargestellt. Die jeweils eingeschalteten Heizleiter sind durch ausgefüllte Querschnitte gekennzeichnet.
Es zeigen
Fig. 1 einen Radialschnitt einer Kochplatte mit zwei parallel schaltbaren Heizleitern im Einschaltzustand für das Aufheizen, Fig. 2 die entsprechende Darstellung bei eingeschalteter Fortkochleistung, Fig. 3 das zugehörige Regelschaltbild für die drei Schaltstellungen "Aus" (a), "Aufheizen" (b) und "Fort- kochen" (c), Fig. 4 einen Radialschnitt einer Kochplatte, bei welcher die beiden Heizleiter getrennt einschaltbar sind, im Einschaltzustand für das Aufheizen, Fig. 5 die entsprechende Darstellung bei eingeschaltetet Fortkochleistung, Fig. 6 das zugehörige Regelschaltbild mit den entsprechenden drei Schaltstellungen wie in Fig. 3.
Alle Ausführungsbeispiele zeigen Massekochplatten üblicher Bauart, bei denen der Kochplattenkörper 1 an seiner Unterseite spiralförmig verlaufende Rillen aufweist, in denen die beiden Heizleiter in Isoliermaterial eingebettet sind. Der mit 2 bezeichnete leistungsstarke Heizleiter ist mit einem grösseren Querschnitt dargestellt als der mit 3 bezeichnete leistungsschwache Heizleiter. Die Heizleiter sind in einer Ringzone der Kochplatte um einen an seiner Oberseite eine. : Muldenvertiefung 4 aufweisenden unbeheizten Mittelteil herum angeordnet. In einem mittleren Durchbruch des Kochplattenkörpers ist ein scheibenförmiger Temperaturfühler 5 des Reglers vorgesehen.
Der Temperaturfühler5 legt sich durch die Kraft einer Feder 6 an den Boden des auf die Kochplatte gestellten Kochtopfes 7 an und ragt in seiner Ruhelage etwas über die Auflageebene der Kochplatte hinaus.
Beim Ausführungsbeispiel Fig. 1 und 2 sind gemäss dem Schaltbild Fig. 3 die beiden Heizleiter 2 und 3 für das Aufheizen parallelgeschaltet (Fig. 1 und Schaltstellung b). Der leistungsstarke Heizleiter 2 hat beispielsweise eine Heizleistung von. 1700 W und der leistungsschwache Heizleiter 3 eine Heizleistung von 300 W, so dass eine Aufheizleistung von 2000 W erzielt wird. Die Heizleiter sind in den beiden ineinandergreifenden Spiralrillen an der Unterseite des Kochplattenkörpers so angeordnet, dass die innere Windung des leistungsschwachen Heizleiters 3 dem Fühler 5 am nächsten liegt. Hiedurch ist beim Aufheizen die thermische Kopplung des leistungsstarken Heizleiters 2 mit dem Fühler 5 abgeschwächt, weil der Wärmeleitweg von diesem Heizleiter zum Fühler sowohl im Kochplattenkörper als auch im Kochtopfboden gross ist.
Der dem Fühler näher liegende leistungsschwache Heizleiter 3 erhöht die Gesamtkopplung der Heizung zum Fühler beim Aufheizen nur wenig. Infolge der schwachen Kopplung von Heizung und Fühler beim Aufheizen bleibt die Aufheizleistung so lange wirksam, bis die gewünschte Kochguttemperatur annähernd erreicht ist.
Für das Fortkochen (Fig. 2) schaltet der Regler den leistungsstarken Heizleiter 2 ab, während der leistungsschwache Heizleiter 3 eingeschaltet bleibt (Schaltstellung c). Da die innere Windung des jetzt allein eingeschalteten leistungsschwachen Heizleiters 3 von dem Fühler einen verhältnismässig kleinen Abstand hat, ist die Gesamtkopplung der Heizung an den Fühler 5 enger. Das Verhältnis der. in das Kochgut durch die beheizte Ringzone der Kochplatte unmittelbar eingehenden Wärmemenge zu der über den Fühler in das Kochgut eingehenden Wärmemenge ist jetzt erheblich kleiner als beim Aufheizen. Der Anteil der über den Fühler gehenden Wärmemenge ist also grösser als beim Aufheizen. Das hat eine starke Verschiebung in Richtung auf eine Leistungsregelung zur Folge.
Der Regler schaltet daher in kurzen Zeitin- tervallen die Fortkochleistung und damit den ganzen Heizstrom aus (Schaltstellung a) und ein. Das Verhältnis der Einschaltzeit zur Ausschaltzeit und damit die Grösse der effektiven Fortkochleistung richtet sich nach dem Wärmedurchgangswiderstand des Kochgutes. Ist der Wärmedurchgangswiderstand des Koch-
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gutes gering (z. B. bei dünnflüssigen Speisen), so fliesst mehr Wärme unmittelbar über die Auflagefläche der Kochplatte in das Kochgut, und die zum Fühler abgezweigte Wärmemenge ist gering. In diesem Falle wird die Heizung in grösseren Zeitabständen immer nur kurzzeitig unterbrochen. Gelegentlich kann es sogar, wenn die Fortkochleistung nicht ganz ausreicht, kurzzeitig zum Wiedereinschalten der Anheizleistung kommen. Bei Speisen mit grossem Wärmedurchgangswiderstand (z.
B. Dämpfen von Reis) sind umgekehrt die Einschaltzeiten kurz und die Ausschaltzeiten lang.
Beim Ausführungsbeispiel Fig. 4 und 5 ist gemäss Schaltbild Fig. 6 für das Aufheizen der leistungsstarke Heizleiter 2 allein eingeschaltet (Fig. 4 und Schaltstellung b). Die Heizleistung des Heizleiters 2 ist in diesem Falle höher und beträgt beispielsweise etwa 2000 W. Für das Fortkochen schaltet der Regler den leistungsstarken Heizleiter 2 aus und den leistungsschwachen Heizleiter 3 ein (Schaltstellung c). Hiezu hat der Regler einen Umschalter. Die innere Windung des leistungsschwachen Heizleiters 3 liegt wie beim Ausführungsbeispiel Fig. 1 und 2 dem Fühler 5 am nächsten. Ausserdem hat der leistungsschwache Heizleiter 3 eine zusätzliche innere Windung 3a, so dass die innere Windung des leistungsstarken Heizleiters 2 von dem Temperaturfühler 5 durch zwei Windungen des leistungsschwachen Heizleiters getrennt ist.
Die zusätzliche Windung 3a des leistungsschwachen Heizleiters 3 ist besonders nahe an den Temperaturfühler 5 herangelegt und reicht in den normalerweise unbeheizten Mittelteil des Kochplattenkörpers hinein. Es ist zu ersehen, dass der Wärmefluss von der Windung 3a vorwiegend in den durch die Muldenvertiefung 4 vom Kochtopfboden abgerückten Teil des Kochplattenkörpers geht. Hiedurch ist der Wärmefluss über den Fühler gesteigert. Die Kopplung der Fortkochleistung mit dem Fühler ist also erheblich enger und somit die Annäherung an eine reine Leistungsregelung beim Fortkochvorgang noch stärker als bei dem Ausführungsbeispiel Fig. 1 und 2. Trotzdem ist beim Aufheizen die Kopplung des Temperaturfühlers mit der Heizung loser, weil der leistungsschwache Heizleiter ausgeschaltet ist und an der Kopplung keinen Anteil hat.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Massekochplatte mit zwei auf der Unterseite des Kochplattenkörpers befindlichen Heizleitern, die in ihrer Heizleistung so ausgelegt sind, dass eine hohe Anheizleistung (von beispielsweise 2000 W) und eine Fortkochleistung (von beispielsweise 300 bis 400 W) wahlweise einschaltbar sind, sowie einem in der Plattenmitte angeordneten, sich an den Kochtopfboden anlegenden Temperaturfühler eines von der
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heizleistung bestimmt, und ein leistungsschwacher Heizleiter (3), der für das Fortkochen allein eingeschaltet oder mit dem leistungsstarken Heizleiter in Reihe geschaltet ist, derart auf die beheizte Ringzone der Kochplatte verteilt sind, dass mindestens eine der dem Temperaturfühler (5) benachbarten Heizleiterwindungen dem leistungsschwachen Heizleiter angehört.