Elektrische Wärmeleitungskochplatte. Da bei Wärmeleitungskochplatten be kanntlich der Wärmeübergang in hohem Masse von der Beschaffenheit der Koch plattenoberfläche und der des Bodens des Kochgefässes abhängt, hat man zwecks Er höhung der Wirtschaftlichkeit des elektri schen Kochens die Kochfläche durch Drehen oder Schleifen vollkommen plangemacht und die Verwendung von Sonderkochgeschirr mit verstärktem, ebenfalls plangedrehtem Gefäss boden empfohlen. Die Anschaffungskosten einer elektrischen Kochvorrichtung, z. B. eines Elektroherdes, erhöhen sich aber bei Verwendung von Sonderkochgeschirr, da dieses erheblich teurer als handelsübliches Geschirr ist, ganz beträchtlich.
Handelsübliche Kochgefässe, z. B. aus Aluminium, Stahl, emailliertem Blech, Ke ramik oder dergleichen haben keinen ebenen Boden, weil sich dieser schon beim Herstel lungsvorgang in Richtung der Achse des Ge fässes verzieht. Solche Gefässböden, passen sich daher einer ebenen Kochplattenober- fläche nicht an und verursachen eine wesent liche Steigerung des Stromverbrauches gegen über Sonderkochgeschirr.
Die Bodenbeschaffenheit handelsüblicher Töpfe ist in Fig. 1 auf Grund der Ergebnisse einer Grosszahluntersuchung in Haushaltun- gen dargestellt. In dem Schaubild ist waag recht das Verhältnis der Abweichung des Topfbodens von der ebenen Form zum Bo dendurchmesser aufgetragen. Man erkennt, dass sowohl hohle (-) als auch ballige (+) Topfböden vorkommen, wobei allerdings die letzteren in geringerem Umfange anzutref fen sind.
Der Einfluss solcher Topfböden auf die Wirtschaftlichkeit des elektrischen Kochens ist aus Fig. 2 (Kennlinie A) ersichtlich, und zwar für eine gewöhnliche Wärmeleitungs- kochplatte von 180 mm Durchmesser und 1200 Watt Leistungsaufnahme. In der Waag rechten sind für Töpfe aus gleichem Werk- Stoff und von gleichem Gewicht die Stich masse der Bodenauswölbungen in Millimetern,
und zwar rechts für ballige (+), links für hohle (-) Topfböden angegeben. Die Senk rechte gibt den Stromverbrauch in Watt- stunden für die Erwärmung von 1,5 Liter Wasser von 20 auf 95 C an. Aus der Form der Kurven A ist deutlich zu erkennen, dass schon Bodenein- oder -auswölbungen von wenigen Zehntelmillimetern eine erhebliche Erhöhung des Stromverbrauches zur Folge haben.
Der erhöhte Stromverbrauch als Folge eines ungünstigen Wärmekontaktes zwischen Kochplatte und Topf ist ein Nachteil aller Wärmeleitungskochplatten, auch der kapazi- tätsarmen der verschiedensten Ausführungen. Durch das bei den letzteren eingesparte Ge wicht wird zwar im allgemeinen der Strom verbrauch herabgesetzt, nicht aber der Ein fluss der Topfbodenauswölbung, der in Fig. 2 (Kennlinie B) für eine ringförmig elektrisch beheizte Kochplatte dargestellt ist, ausge schaltet.
Die Erkenntnis, dass. bei Wärmeleitungs- kochplatten die Güte des Wärmekontaktes zwischen Platte und Kochtopf die Wirt schaftlichkeit des elektrischen Kochens stark beeinflusst, hatte die Ausbildung von Koch platten zur Folge, die aus mehreren Teilen bestehen, von denen jeder einzelne innerhalb gewisser Grenzen frei beweglich ist.
Bei diesen Platten wird ein möglichst guter Wärmekontakt der Einzelteile durch Feder druck, Hebelwirkung oder dergleichen er zielt. Bei solchen Platten gelingt es immerhin schon, die Wirtschaftlichkeit des elektrischen Kochens von der Bombierung der Topfböden
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genügt, zum Zwecke, den Wärmeübergang zwischen verschieden bombierten Topfböden und der Kochplatte gleichzuhalten.
Ausführungsbeispiele des Erfindungs- gegenstandes sollen an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden. In dieser zeigen: nahezu unabhängig zu machen. Dennoch haben die vorerwähnten Platten den erheb lichen Nachteil, dass die einzelnen gegenein ander beweglichen Kochplattenteile den muhen Beanspruchungen des praktischen Be triebes und vor allem der unvermeidlichen Verschmutzung nicht gewachsen sind. Über dies ist auch der Preis einer mehrteiligen Platte verhältnismässig hoch.
Des weiteren wurde auch schon eine ein fachere Ausführung bekannt. Diese Platte hat im Gebiet der höchsten Wärmedichte die Gestalt eines vorstehenden Grates, so dass der Boden des aufgesetzten Gefässes, selbst wenn er verunstaltet ist, unbedingt mit diesem Grat in Berührung tritt. Es ist verständlich, dass bei diesen Platten durch die im wesentlichen linienförmige Auflage auf dem Grat ein schlechter, allerdings ziemlich einheitlicher Wärmekontakt entsteht, man kann sagen, der schlechteste Wärmekontakt, der über haupt möglich ist. Jedenfalls ist bei solchen Platten die Berührung zwischen dieser und dem Topfboden auf eine einzige, an bestimm ter Stelle liegende Linie beschränkt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Wärmeleitungskochplatte zu schaffen, die für gewöhnliches handelsübliches Koch geschirr einen guten und im wesentlichen gleichwertigen Stromverbrauch zeigt. Erfin dungsgemäss ist die obere, zum Aufsetzen eines Kochtopfes dienende Fläche der Koch platte derart gestaltet, dass mindestens ein Teil der Schnittlinie dieser Fläche mit einer durch die Mittelachse der Platte gelegten Ebene senkrecht zu dieser Ebene betrachtet der Gleichung Fig. 1 die Bodenbeschaffenheit handels üblicher Töpfe auf Grund der Ergebnisse einer Grosszahluntersuchung,
Fig. 2 den Einfluss handelsüblicher Topf böden auf die Wirtschaftlichkeit des elek trischen Kochens, Fig. 3 bis 5 die konstruktive Ermittlung einer nicht unter die Erfindung fallenden Kochplattenoberflächenform, welche für fünf verschiedene Topfbödenverformungen glei chen Stromverbrauch hat, Fig. 6 das Plattenprofil des ersten Aus führungsbeispiels des Erfindungsgegenstan des, und zwar einer Vollkoch- bezw. ring förmig beheizten Platte;
Fig. 7 und 8 geben. die Wirtschaftlich keit der Kochplattenoberflächenprofile gemäss Fig. 6 an; die Fig. 8a und 9a dienen zur Ableitung der erfindungsgemässen rechnerischen Be ziehung; Fig. 9 zeigt das Profil einer Kochplatten oberfläche nach dieser rechnerischen Be ziehung, Fig. 10 eine konstruktive Ermittlung des Kochplattenprofils nach der in Fig. 3 bis 5 dargestellten Art;
Fig. 11 bis 15 zeigen Kochplattenprofile von Ausführungsbeispielen des Erfindungs gegenstandes, die mindestens teilweise einen Verlauf nach der erfindungsgemässen rechne rischen Beziehung aufweisen, wobei die Pro file für verschiedene Kochplattentypen und für verschiedene Bedingungen dargestellt sind, und die Fig. 16 bis 18 zeigen im Schnitt ver schiedene Anordnungen der Heizleiter in der Platte.
Die Auswölbung des Bodens von gewöhn lichem Geschirr beträgt im allgemeinen einige Hundertstel des Topfdurchmessers in der einen oder andern Richtung (siehe Fig. 3). Da gutes, handelsübliches Geschirr eine stetig verlaufende Bodenauswölbung, also in Form eines Kugelabschnittes aufweist, so wird bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen vor ausgesetzt, dass der Wärmekontakt zwischen der Platte und den verschiedenen Topfböden unabhängig von der Bodenauswölbung immer gleich gross wird, wenn gleiche Berührungs flächen für die verschiedenen Topfböden ge schaffen werden.
Hieraus ergibt sich als dann naturgemäss, dass der Stromverbrauch nahezu unabhängig von der Auswölbung des Topfbodens ist.
Nachstehend soll eine Kochplatte be schrieben werden, die beispielsweise für fünf verschiedene Topfbodenverformungen glei chen Stromverbrauch hat, jedoch noch kein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes darstellt.
In Fig. 3 ist ein Kochtopf T angedeutet, in welchem fünf Verformungen<I>a, b, c, d, e</I> eingezeichnet sind. Die Auswölbungen sind im Verhältnis zum Durchmesser des Topfes stark übertrieben gezeichnet. Die Wärmelei- tungskochplatte K (Fig. 4 und 5) ist in fünf flächengleiche Zonen (I, II, III, IV, V) auf geteilt. Die Zone I stellt die Berührungs fläche zwischen Topfboden a und der Koch- platte dar.
In diesem Bereich wird die Koch plattenfläehe so ausgebildet, dass der Topf boden. a anliegt, das heisst sie erhält die gleiche Form wie der Topfboden a.
Die Zone II der Kochplatte wird dem Topfboden b zugeordnet und erhält, unmittel bar an die Zone I anschliessend, die Form dieses Topfbodens.
In gleicher Weise stellt die Zone III der Kochplatte die Berührungsfläche mit dem Topfboden c dar. Sie schliesst sich an die Zone II an. Das gleiche gilt entsprechend von den Zonen IV und V, die den Topfboden formen d und e zugeordnet sind.
Auf diese Weise entsteht die in Fig. 4 dargestellte Querschnittsform der Kochplatte K. Die Querschnittsform kann natürlich in gleicher Weise auch für eine beliebige andere Verteilung der Auswölbung gestaltet werden. Es kann z. B. die grösste ballige Verformung halb so gross wie die grösste hohle Verfor mung gewählt werden. Die Ausbildung der Kochplattenform auf diesem Wege ist ferner nicht auf Vollkochplatten beschränkt, son dern kann ebenso auch auf Ringkochplatten angewendet werden.
In dem beschriebenen Beispiel der Kon struktion der Kochplattenflächenform sind nur fünf Zonen gleicher Fläche angenommen worden. Bei der praktischen Ausführung muss die Zahl der Zonen gleicher Fläche erheblich höher gewählt werden, um zu einem guten Ergebnis zu kommen. Da diese Art der Fest legung der Flächenform zeitraubend und mühsam ist, wird man sie durch rechnerische Behandlung ersetzen, deren Ergebnisse sieh aus den Fig. 8a, 9a wie folgt erhalten lassen: 1.
In Fig. 8a bedeuten: UB- <I>=</I> 0A <I>=</I> 0E <I>=</I> R:> Krümmungsradius der konstanten Topfbombierung. AC <I>= s = v .
D:</I> Topfbombierung. (Stichmass) BE = D: Topfdurchmesser = Kochplattendurchmesser. Toraussetzung: Winkel<I>a</I> sehr klein
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<I>BE <SEP> = <SEP> 2BA <SEP> = <SEP> 4BM <SEP> = <SEP> D</I>
<tb> aus <SEP> den <SEP> Dreiecken <SEP> <I>BCA</I> <SEP> und <SEP> <I> BM <SEP> S <SEP> = <SEP> D/4</I> <SEP> S <SEP> - <SEP> <I>D\ <SEP> - <SEP> v <SEP> . <SEP> D</I>
<tb> <I>D/2 <SEP> b', <SEP> 8R</I>
<tb> D
<tb> v 8R 2. Aus Fig. 9a (schematische Darstellung der Kochplatte): Es bedeuten: D: äusserer Kochplattendurchmesser <I>p .
D:</I> innerer Kochplattendurchmesser <I>(p = o:</I> Vollkochplatte - p > o: Ringkochplatte) n: Anzahl Ringzonen Z der Kochplatte mit verschiedenen Bombierungen s (s, . . . s") 01A1= sl <I>=</I> vb <I>. D:</I> Stichmass der innersten, balligen Zone, wobei vb > o 0n@J.,l <I>=</I> s" <I>=</I> v1; <I>.
D:</I> Stichmass der äussersten, hohlen Zone, wobei v1, < o - sa = v<I>.,</I> .<I>D:</I> Stichmass einer Zwischenzone A. & =s1 -f- sn: ganzer Stichmassbereich (siehe Fig. 3) d#,: äusserer Durchmesser der Zone a a: Ordnungszahl der Zone<I>a,</I> gezählt vom innern Durchmesser<I>p . D</I> ab.
Bedingung: Bombierung ändert sich diskret und bleichmässig von der innersten zur äusser sten Zone, das heisst von s1 bis s", somit:
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EMI0004.0046
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<I><U>1</U></I>
<tb> Aus <SEP> (1), <SEP> (2) <SEP> ergibt <SEP> sich: <SEP> Ra <SEP> <I><U>D</U></I> <SEP> = <SEP> <I>D</I>
<tb> = <SEP> g <SEP> , <SEP> <B>va</B> <SEP> g <SEP> # <SEP> <U>a <SEP> -1</U>\ <SEP> 3
<tb> <I>vn-(vn- <SEP> va) <SEP> #</I>
<tb> <I>n <SEP> -1 <SEP> 1 <SEP> ( <SEP> )</I> 3. Verhältnis
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somit
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4.
Höhe der Einzelzonen = h, (hl ... laZn) Bedingung: Jede Zone soll die gleiche Wärmeübergangsfläche haben, das heisst bei a < , Ringflächen jeder Zone untereinander gleich, dadurch da berechenbar:
Ringfläche der Zonen 1 bis und mit
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= a Einzelzonenflächen
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<B>7v</B> <SEP> 7r <SEP> 'T
<tb> ganze <SEP> gochplattenfläche <SEP> Fi-n <SEP> = <SEP> D2 <SEP> # <SEP> <I>4 <SEP> - <SEP> p2 <SEP> #</I> <SEP> <B>D2-</B> <SEP> 4 <SEP> = <SEP> ä <SEP> # <SEP> Cda <SEP> 2 <SEP> <I>4 <SEP> - <SEP> p2. <SEP> D2 <SEP> ' <SEP> 4</I>
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nach <SEP> Fig. <SEP> <I>$a</I> <SEP> oberhalb <SEP> 0A: <SEP> <I>2 <SEP> # <SEP> Cl; <SEP> = <SEP> da</I> <SEP> Beispiel,unabhängigvonAbschnitt1derRechnung.
<tb> <I>2 <SEP> # <SEP> @F'= <SEP> <B>d.-,l</B></I> nach Formel (0)
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Zonenhöhe= <SEP> h.a <SEP> = <SEP> <I>(,'C;
<SEP> = <SEP> .A(,' <SEP> - <SEP> @1G <SEP> -= <SEP> sa</I> <SEP> - <SEP> sa <SEP> _ <SEP> 1= <SEP> 8 & <SEP> <I>. <SEP> (d.2</I> <SEP> - <SEP> d.2 <SEP> _ <SEP> 1)
<tb> a
<tb> Werte <SEP> aus <SEP> Formeln <SEP> (3a) <SEP> und <SEP> (5) <SEP> eingesetzt:
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<I>H:</I> Höhendifferenz zwischen Kreis vom Durchmesser da und dem Innenkreis<I>p</I> # <I>D.</I>
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a, n aus Formeln (6), (7) eingesetzt
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wenn unendlich viele Zonen n -@ so ist da=da_1
EMI0006.0011
5.
Maximum der Kurve
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<I>f</I> # <I>n = f</I> # a <I>- a</I> -@--1 a und<I>n</I> aus (6), (7) eingesetzt <I>f</I> .D2- f.da2-p2.D+da2-1-0 da=da_1 (n->-)=dm dm2.(f-1)=D'-(f -p2)
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Durch Untersuchungen wurde nun weiter festgestellt, dass etwa vorhandene kleinste Luftspalte zwischen Kochplatte und Topf boden den Wärmeübergang zwischen Platte und Topf nicht merklich behindern.
Dies ist so zu erklären, dass die in unmittelbarer Nähe der Berührungsstelle vorhandenen allerklein sten Luftspalte sich ebenso auswirken wie eine unmittelbare Berührung zwischen Koch platte und Topf.
Man ist auch in der Lage, dies rechnerisch nachzuweisen, wenn man an Stelle der im vorhergehenden erwähnten metallischen Be rührung zwischen Kochplatte und Kochtopf einen sehr kleinen Luftspalt annimmt und nun die Wärmeleitung des gesamten Luftspaltes zwischen Kochplatte und verschiedenen bom- bierten Töpfen unter der Voraussetzung be rechnet, dass die Wärmeleitung für alle Töpfe gleich bleibt. Für eine nach diesem Ver fahren gefundene Kochplattenform gilt hin sichtlich ihrer Gestaltung angenähert eben falls die angegebene Gleichung.
Die durch die Erfindung offenbarte, rechnerisch ermit telte Form der Kochplatte stimmt praktisch also nicht nur für die metallische Berührung zwischen Kochplatte und Kochtopf, sondern auch für die unvermeidlich auftretenden allerkleinsten Luftspalte zwischen diesen beiden.
Infolgedessen hat auch die Koch platte bei den nachfolgenden Ausführungs beispielen des Erfindungsgegenstandes nicht die im ersten Beispiel (Fug. 4) dargestellte eckige Form, sondern. ist die zum Aufsetzen eines Kochtopfes dienende Fläche der Platte derart gestaltet, dass mindestens ein Teil der Schnittlinie dieser Fläche mit einer durch die Mittelachse der Platte gelegten Ebene, senkrecht zu dieser Ebene betrachtet, der Gleichung 9 genügt: Voraussetzung für die erfolgreiche prak tische Anwendung dieser Form der Kocli- plattenoberfläche ist, dass sie durch die Be anspruchungen des Betriebes keinerlei Form änderungen erleidet.
Man muss daher derartige Kochplatten so bauen bezw. solches Material hierfür wählen, dassi das Erzeugnis verwer- fungsfest ist. In Fig. 6 sind Ausführungsbeispiele von Profilen von Kochplatten mit 180 mm Durch messer dargestellt, die der Gleichung 9 ganz genügen. Die Kurve A gilt für Vollkoch platten, die Kurve B als Beispiel für ring förmig beheizte Platten bei Grenzverformun- gen der Böden zwischen -3 und -f-1 mm.
Die Profilerhöhungen sind dabei um ein Vielfaches vergrössert gezeichnet. Der höchste Punkt der Kurven ist in seiner Lage be stimmt durch die Gleichung 10. Solange neben der hohlen (-) auch eine ballige (+) Topfbodenverformung mit ein bezogen wird, ist die Kochplatte, einerlei, ob Voll- oder Ringkochplatte, im innern Teil konkav, im äussern Teil aber konvex, wobei zwischen diesen Formen ein stetiger Über gang stattfindet.
In Fig. 7 stimmt die Stromverbrauchs kurve A, mit der nach Fig. 2 überein. Der Kochplatte mit der Stromverbrauchskurve A wurde die Oberfläche nach Linienzug A der Fig. 6 gegeben und die Abhängigkeit des Stromverbrauches von der Topfbodenverfor- mung erneut durch Versuch bestimmt. Das Ergebnis zeigt die Stromverbrauchskurve B in Fig. 7.
Diese Kurve ist für den am häufigsten vorkommenden Bombierungs- bereich (ausgezogen dargestellt) nur wenig gekrümmt, wobei der Stromverbrauch jetzt im Mittel erheblich niedriger ist als bei der ursprünglichen Ausführung, für welche die Stromverbrauchskurve A gilt.
In Fig. 8 ist der Kurvenverlauf für eine Ringkochplatte von 180 mm Durchmesser dargestellt. Die Stromverbrauchskurve A gilt für eine gewöhnliche Ringkochplatte. Die Kurve B stellt die Stromverbrauchskurve derselben Kochplatte dar, deren Oberflächen form jedoch nach Fig. 6, Linienzug B ge staltet ist. Sie verläuft sehr flach, der Strom verbrauch ist also auch hier nur in sehr ge ringem Masse von der Topfbodenverformung abhängig.
Diese Wärmeleitungskochplatten haben somit den Vorteil, dass regelmässig verformtes, handelsübliches Kochgeschirr zum Kochen verwendet werden kann, ohne dass der Strom verbrauch unzulässig hoch wird. Nicht nur der Stromverbrauch, sondern auch die Zeit dauer des Ankochvorganges. ist von der Topf bodenauswölbung im wesentlichen unabhän gig. Die Beschaffungskosten solcher Koch platten erhöhen sich nur unwesentlich gegen über denen von Wärmeleitungskochplatten mit ebener Oberfläche.
Die Formel 10 für die Höhendifferenz H gibt eine sich über die gesamte Oberfläche erstreckende Kurve, und zwar sowohl für Vollkochplatten als auch für Ringkoch platten. Es können aber Fälle vorkommen, in denen diese Form der Platte nicht immer die vorteilhafteste ist. Es ist z. B. denkbar, dass aus konstruktiven Gründen die Dichte der Beheizüng in einzelnen Zonen der Platte, z. B. in den Rand- oder auch in den Kern zonen, nicht immer auf die beabsichtigten Werte gebracht werden kann.
So könnte unter Umständen die Forderung nach einer Kochplatte gestellt werden, deren Rand- oder Kernzonen unbeheizt sind oder bei der beispielsweise in der Kernzone ein Tempera turregler vorgesehen ist. Ähnliche Verhält nisse liegen vor, wenn die Kochplatte nicht kreisrund, sondern z. B. ovale Form hat. Auch in letzterem Falle sind mutmasslich Zonen zu erwarten, die nicht die gleiche Be- heizungsdichte erhalten können. In derarti gen Fällen besteht daher keine Veranlassung, die Kochplatte über ihre gesamte Oberfläche wie in Fig. 6 nach der Gleichung 9 auszu bilden.
Vielmehr erscheint es vorteilhafter, dies nur für einen bestimmten Bereich der Platte zu tunt, so z. B. für einen Bereich, der annähernd über einen Drittel bis die Hälfte des Durchmessers der Platte reicht. Die rest lichen Teile oder Zonen der Platte, z. B. die Rand- oder Kernzone oder auch nur Teile derselben, können dann nach Belieben aus gebildet werden, jedoch ist hierbei zu be rücksichtigen, dass die Ausbildung dieser Zonen so gewählt wird, dass das Aufsetzen von Kochtöpfen mit grösseren als den gewähl ten Grenzbombierungen nicht behindert wird.
Solche Fälle sind beispielsweise bei Platten für Bratpfannen zu erwarten, die bekannt lich übernormal und oft auch unregelmässig nach aussen bombiert sind. Bei Beachtung der vorbezeichneten technischen Lehre wird somit die Möglichkeit geschaffen, die Kochplatte auch für solche Töpfe brauchbar zu gestal ten, deren Bombierungsgrad ausserhalb der Grenzen fällt, die der Berechnung der Koch plattenform zu Grunde liegen.
In Fig. 9 ist beispielsweise in Abhängig keit vom Radius der Kochplatte die nach dem vorbeschriebenen Gesetz errechnete Kur- venform Ader Oberfläche einer Ringkoch platte von 180 mm Aussen- und 72 mm Innendurchmesser dargestellt. Hierbei ist vi, = -0,025 und vb = -E- 0,015 gewählt. Will man, dass 1/4 der innern und äussern Kochplattenfläche im Sinne des Vorerwähn ten ausserhalb der durch das Gesetz gegebenen Oberflächenform bleiben, so ist für die Be rechnung der äussere Durchmesser mit 169 mm, der innere mit 88 mm einzusetzen.
Es entsteht dann der Kurvenzug B-C. Der Kurvenausschnitt zwischen den Punkten B und C gilt beispielsweise für den Fall, dass ?4' der innern und äussern Kochplattenfläche nicht diesem Gesetz gehorcht. Die sich an diesen Kurvenausschnitt nach rechts und links anschliessenden Abschnitte, beispiels weise der Kurvenabschnitt BD, könnte belie big beispielsweise dem Topf mit der stärksten Balligen Bombierung angepasst werden.
In ähnlicher Weise wäre es denkbar, den Kur venabschnitt CE dem Topf mit der stärksten hohlen Bombierung anzugleichen oder sonst- wie zu gestalten.
Die bisherige Betrachtungsweise des Er- findungsgegenstandes setzt voraus, dass alle Topfböden innerhalb eines gewählten Ver- formungsbereiches untereinander (Wider stand für den Wärmeübergang) gleich wertigen Wärmekontakt mit der Kochplatte haben, wobei angenommen wurde, dass die gesamte zur Verfügung stehende Fläche der Kochplatte an dieser Gestaltung teilnimmt.
Man kann aber auch ein und dieselbe Koch plattenoberfläche in mehrere Hauptgebiete unterteilen, wobei wiederum die Ausbildung der Form eines jeden Hauptgebietes nach der vorstehend gegebenen Gleichung 9 erfolgt.
Einige Beispiele mögenden Gedanken und seine praktische Anwendung näher erläutern. In Fig. 10 zeigt die linke Hälfte die kon struktive Ermittlung der Form der Koch plattenoberfläche für neun verschiedene, in gleichmässiger Verteilung vorliegende Topf bodenformen (a-i). Diesen Topfbodenformen ist jeweils eine Zone der Kochplattenober- fläche zugeteilt; es sind also neun unterein ander gleiche Zonen (I-IX) vorhanden.
Teder Zone ist eine Topfbodenbombierung zu- DIewiesen und für ihren Bereich in ihrer Nei- Dlung der Topfbodenform angepasst. Auf diese Weise entsteht der Kurvenzug A als Oberflächenform der Kochplatte, genau so, wie es auch schon die Fig. 3-5 zeigen; wie diese, stellt auch die Fig. 10 kein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar.
Die jetzt gestellte Aufgabe besteht nun darin, die Oberfläche der Kochplatte so zu gestalten, dass die Topfbodenbombierungen <I>d, e, f,</I> g, <I>h</I> einen gegenüber der Ausführung nach der linken Seite von Fig. 10 erhöhten Wärmekontakt erhalten. So sollen z. B. die den Topfbombierungen <I>d, e, f,</I> g, <I>h</I> zukom menden Zonen 50,% grösser sein, als dies bei gleichmässiger Verteilung nach der Darstel lung auf der linken Seite von Fig. 10 der Fall ist.
Hierzu ist zunächst die Fläche zu ermitteln, die für die bevorzugten Zonen insgesamt benötigt wird. Bei gleichmässiger Anordnung würde entsprechend der linken Seite der Fig. 10 die Fläche des bevorzugten Gebietes verhältnisgleich ihrer Topf- und Zonenzahl M der Gesamtfläche betragen. Da diese Fläche nun aber um 50% vergrössert werden soll, sind hierfür % _ der Gesamt fläche erforderlich.
Der Rest, also '/" der Ge samtfläche, verteilt sich gleichmässig auf die Zonen<I>a, b.,</I> c und<I>i.</I> Auf jede dieser Zonen entfällt also '/24 der Gesamtfläche der Koch platte, während nach dem Ausführungsbei spiel jede bevorzugte Zone '/e der Gesamt fläche ausmacht. Nach dieser Aufteilung werden die Zonengrenzen eingetragen und die jeder Zone zukommende Berührungslinie mit dem zugehörigen Topf gemäss der Darstel lung auf der rechten Seite der Fig. 10 fest gelegt.
Aus der Zusammensetzung der Zonen linien entsteht dann der Kurvenzug B, der gegenüber dem Kurvenzug A den Vorzug
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s
<tb> das <SEP> Gebiet <SEP> <I>a-b</I> <SEP> gilt <SEP> für <SEP> Bombierungsgrade
<tb> D) <SEP> = <SEP> (+0,0l5 <SEP> bis <SEP> -0,005)
<tb> das <SEP> Gebiet <SEP> <I>c-d</I> <SEP> gilt <SEP> für <SEP> Bombierungsgrade <SEP> C <SEP> s <SEP> D# <SEP> = <SEP> (-0,020 <SEP> bis <SEP> -0,025)
<tb> s1
<tb> das <SEP> Gebiet <SEP> <I>b-e</I> <SEP> gilt <SEP> für <SEP> Bombierungsgrade
<tb> D <SEP> I <SEP> = <SEP> (-0,005 <SEP> bis <SEP> -0,020)
<tb> <I>JJo</I> hat, dass sich nunmehr für eine bestimmte Gruppe von Topfbodenbombieruugen ein be sonders guter Wärmekontakt ergibt.
An Stelle des konstruktiven Ermittiungs- verfahrens tritt beim vorliegenden Erfin dungsgegenstand, wenigstens für einen Teil der Topfauflagefläche der Kochplatte, das rechnerische. Es ist hierfür erforderlich, die den einzelnen Gruppen- der Topfbodenbom- bierungen zugehörigen Flächen und ihre Lage zu kennzeichnen. Der Bereich min destens eines Gebietes wird für sich nach dem Gesetz 9 berechnet und alsdann die einzelnen Kurvenzüge an ihren gemeinsamen Grenzen zusammengefügt.
In Fig. 1 ist die Häufigkeitsverteilung in Abhängigkeit vom Bombierungsgrad darge stellt, die zeigt, dass Bombierungsgrade mit dem Kennzeichen
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=(-0,005 bis -0,020) überwiegend auftreten.
Es kann nun die Wirtschaftlichkeit des elektrischen $ochens allgemein dadurch ver bessert werden, dass passend zur Häufigkeits verteilung den in diesem Gebiet liegenden Topfbombierungen ein besonders guter Wärmekontakt zugewiesen wird. Die Kurve A der Fig. 11 zeigt die ursprünglich nach Gleichung 9 ermittelte Kochplattenform für eine Vollkochplatte von 180 mm Durch messer und für Topfbodenbombierungsgrade von vh = --0,025 bis vb = + 0,015.
Die Kurve B der Fig. 11 ist demgegen über die abweichende Kochplattenform unter Berücksichtigung der gestellten Bedingungen. Dem Bombierungsgebiet von
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= (- 0,05 bis -0,020) ist eine um 50% vergrösserte Fläche zugewiesen. Es entstehen hierdurch für die Kochplatte drei nach Gleichung 9 je mit andern Grenzen berechnete Hauptgebiete: Letzteres hat den günstiger gestalteten Wärmeübergang. Töpfe mit Bodenbombie- rungen innerhalb dieses Gebietes werden also besonders wirtschaftlich arbeiten.
Da nun aber nach den vorliegenden Erfahrungen gerade diese Bombierungen am meisten vor kommen, wird hierdurch der Stromverbrauch für das elektrische Kochen ganz allgemein herabgesetzt.
Es ist natürlich auch möglich, abwei chend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 an Stelle von drei ausgewählten Hauptgebie ten auch eine andere Anzahl solcher zu wählen. Ebenso ist der Grad der Bevorzu gung, der für eine oder mehrere Haupt gebiete eingesetzt wird, nicht an den im Ausführungsbeispiel genannten Wert ge bunden.
Wesentlich ist hier, dass die Kochplatte in ausgewählte Hauptgebiete eingeteilt ist, wobei jedes Hauptgebiet für sich getrennt nach der Gleichung 9 gestaltet ist. Durch Aneinanderreihen der sich für die Haupt gebiete ergebenden Teilkurven wird eine flüssige Form der gochplattenoberfläche er zielt. Die Auswahl der Hauptgebiete und der Grad ihrer Bevorzugung richtet sich nach dem beabsichtigten Zweck, der beim, Aus führungsbeispiel nach Fig.11 eine allgemeine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des elek trischen Kochens ist.
Es können auch andere Gründe Anlass geben, von dem erfinderischen Gedanken Ge- Im Beispiel gilt daher für
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das <SEP> Gebiet <SEP> a-b <SEP> Bombierimgsgrade
<tb> @ <SEP> I <SEP> = <SEP> -r <SEP> 0,015 <SEP> bis <SEP> 0
<tb> das <SEP> Gebiet <SEP> b-c <SEP> Bombierungsgrade
<tb> <B>WS</B>) <SEP> = <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0,025 Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass eine solche Kochplatte für die üblichen Brat pfannen besonders vorteilhaft ist.
Auch hier wäre es nicht nötig, die Koch platte nur in zwei Hauptgebiete zu teilen. Es können auch mehrere gewählt werden, wenn dies dem beabsichtigten Zweck dienlich ist, brauch zu machen. An Hand von'Fig. 12 soll eine Ausführungsform erläutert werden, bei deren Ausbildung die Erkenntnis berück sichtigt ist, dass die üblichen im Haushalt vorhandenen Pfannen fast durchweg eine ballige Bombierung (also in --Richtung) aufweisen. Für elektrische Herde, die in einen Landesteil geliefert werden, in dem erfahrungsgemäss in Pfannen zubereitete Speisen bevorzugt werden, wird man daher eine Kochplatte für Bratzwecke neben den üblichen andern Platten vorsehen.
Diese über wiegend für Bratzwecke bestimmte Koch platte muss aber in ihrer Form so gestaltet sein bezw. bei deren Festlegung der Umstand berücksichtigt werden, dass Bratpfannen überwiegend nach aussen bombiert sind, ohne deswegen ihre Brauchbarkeit für anderes übliches Geschirr ernsthaft zu beschränken.
Die Kurve A der Fig. 12 veranschaulicht die Gestalt einer ausgeführten Vollkoch platte mit gleichen Zonen von 180 mm Durch messer, die für Topfbodenbombierungsgrade von vh = -0,025 bis vb =<B>+0,015</B> be stimmt ist.
Demgegenüber zeigt Kurve B der Fig. 12 die Gestalt einer Vollkochplatte gleichen Durchmessers und für gleiche Bombierung, die aber besonders für Bratzwecke bestimmt ist. Bei dieser Platte ist das Gebiet der nach aussen gerichteten Topfbodenbombierung ge genüber dem Durchschnittswert um<B>50%</B> im Wärmeübergang bevorzugt. z. B. wenn es ratsam scheint, zwischen Ge biet a-b und b-c noch ein solches mit Übergangswerten zu legen.
Eine weitere Möglichkeit, den Erfin dungsgedanken auszuwerten, liegt in Küchen für Hotelbetriebe und Gastwirtschaften vor. In diesen Betrieben ist es wünschenswert und vorteilhaft, dass alle vorhandenen Töpfe ohne Rücksicht auf ihre Bodenbombierungen die gleichen Wärmeübergangsverhältnisse mög lichst genau einhalten. Die Einhaltung dieser Bedingung würde es gestatten, dem einzel nen Kochprozess geringere Aufmerksamkeit schenken zu können.
Nun zeigen aber die Fig. 7 und 8, dass mit diesen Kochplatten formen noch nicht ganz die gewünschte Ein heitlichkeit der Wirtschaftlichkeit bei ver schiedenen Topfbodenbombierungen erreicht würde.
Dies kann aber dadurch erzielt werden, dass das in bezug auf die Wirtschaftlichkeit besonders günstig ausfallende Hauptgebiet zugunsten der weniger günstig liegenden Hauptgebiete im Wärmeübergang verschlech tert wird.
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das <SEP> Gebiet <SEP> a-b <SEP> für <SEP> Bombierungen <SEP> @# <SEP> _ <SEP> (+ <SEP> 0,015 <SEP> bis <SEP> -0,005)
<tb> s
<tb> das <SEP> Gebiet <SEP> b-c <SEP> für <SEP> Bombierungen
<tb> Dl <SEP> = <SEP> (-0,005 <SEP> bis <SEP> -0,020)
<tb> /s
<tb> das <SEP> Gebiet <SEP> <I>c-d</I> <SEP> für <SEP> Bombierungen
<tb> <B><I><U>D)</U></I></B>= <SEP> (-0,020 <SEP> bis <SEP> -0,025) Hierdurch wird erreicht, dass die Wirtschaft lichkeitswerte sich weitgehend vereinheit lichen, was nach dem Vorgesagten die Auf gabe dieses Erfindungsbeispiels ist.
Man kann auch in diesem Falle statt drei Hauptgebiete eine grössere Anzahl der Er mittlung zu Grunde legen und kann auch entsprechend den Erfordernissen den Ände- rungsfaktor der Hauptgebiete abweichend vom Beispiel wählen.
Aus der Fig. 1, in der eine Häufigkeits verteilung der Bombierungsgrade von Koch töpfen dargestellt ist, geht auch hervor, dass bestimmte Topfbombierungsgrade bevorzugt in. grosser Häufigkeit auftreten. Bei der An ordnung der Heizleiter der Platte wurde auf diesen Umstand bis jetzt keine Rücksicht ge nommen, denn diese Platte ist über ihre Ge samtfläche gleichmässig beheizt. Die Wirt schaftlichkeit einer Kochplatte kann aber auch gesteigert werden, wenn man unter Be- Die Fig. 13 zeigt ein Beispiel für eine Ringkochplatte.
Die Kurve A gibt die Aus führungsform mit gleichen Zonen, und zwar für einen Aussendurchmesser von 180 mm und für Topfbodenbombierungen von vh =-0,025 bis vb = -i-0,015.
Die Kurve B der Fig. 13 zeigt die Form einer Ringkochplatte von 180 mm Durch messer und den Bombierungsgradgrenzen vh = -0,025 und vb = 0,015, wobei jedoch das Bombierungsgebiet -
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- -0,005 bis -0,020 gegenüber den Durchschnittswerten in seiner Fläche auf das 0,5fache verkleinert wurde. Die übrigbleibende Fläche kommt den andern Bombierungsbereichen zugute.
Im Beispiel gilt daher rücksichtigung des vorgenannten Häufig keitsbereiches die bevorzugten Zonen der Kochplatte mit erhöhter Energie speist, mit andern Worten gesagt, es, soll bei einer sol- 75 chen Platte die Energiezufuhr auf der Koch plattenfläche ungleich verteilt sein, und zwar wird bewusst eine erhöhte Beheizung in. die Berührungszonen der Töpfe verlegt, deren Bombierungsgrad im grössten Häufigkeits- so bereich liegt.
Praktisch wirkt sich dies so aus, dass für die am häufigsten vorkommen den Töpfe der grösste Wärmeübergang ge schaffen ist, wodurch die Wirtschaftlichkeit des elektrischen Kochens insgesamt gehoben<B>85</B> werden kann.
Fig. 14 zeigt wieder die Form der Ober fläche einer Kochplatte entsprechend dem gegebenen Gesetz. Sie ist bei einem Durch messer von 180 mm gestaltet für Bombie- so rungsgrade von
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= -0,025 bis -i-0,015. Fig. 15 zeigt dasselbe für eine Ringkoch platte von 180 mm Durchmesser. Aus Fig. 1 ist nun ersichtlich, dass die Bombierungs- grade
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=<B>-0,005</B> bis -0,02 sehr häufig vorkommen.
Man wird daher zweckmässiger weise die Kochplatte in den Zonen mit ver stärkter Energiezufuhr versehen, die mit Töpfen dieser Bombierungsgrade in Berüh rung kommen. In Fig. 14 und 15 sind diese Gebiete durch verstärkten Linienzug gekenn zeichnet.
Die in bestimmten Zonen vorgeschlagene verstärkte Beheizung lässt sich praktisch in in e 'hrfael ier Weise dureIlführen. So zeiut t' z.
B. Fig. 16 in teilweisem Schnitt eine auf der Unterseite mit Rillen versehene Masse kochplatte, in deren bevorzugtem Bereich die Rillen höher bemessen sind, mithin also die Möglichkeit besteht, dort wirksamere Reiz leiter anzuordnen, während die nach aussen bezw. nach der Mitte der Platte liegenden Heizrillen niederer gehalten sind und nur Heizleiter geringer Wirksamkeit aufnehmen.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 17 wird die Aufgabe in abweichender Weise gelöst,
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genügt, zum Zwecke, den Wärmeübergang zwischen verschieden bombierten Topfböden und der Kochplatte gleich zu halten. UNTERANSPRÜCHE: 1. Kochplatte nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ein Teil der Schnittlinie grössere Krümmungen besitzt, als durch die Gleichung festgelegt ist, zum Zwecke, dass das Aufsetzen von Kochtöpfen mit einer grösseren Grenzbombierung nicht behindert wird.
2. Kochplatte nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ihre zum Auf setzen eines Kochtopfes dienende Fläche in verschiedene Hauptzonen unterteilt ist, denen jeweils ein vorbestimmter Bombierungs- bereich zugewiesen ist, wobei die Form eines denn dort sind im Bereich der bevorzugten Zone die Heizrillen dichter beieinander ange ordnet, während in den minder beheizten Zonen die Rillen gleicher Höhe grösseren Ab stand voneinander haben.
Darüber hinaus ist es auch denkbar, die bevorzugte verstärkte Beheizung einzelner Zonen so zu erreichen, wie in Fig. 18 darge stellt, nämlich in. der auserwählten Zone Heizrillen mit Hochkantheizleitern anzuord nen, während in den schwächer zu beheizen den Bereichen Flachbandheizleiter liegend angeordnet werden.
Alle Beispiele sind sowohl für Ringkoch platten als auch für Vollkochplatten an wendbar.
Electric heat conduction hotplate. Since, as is well known, the heat transfer of heat conduction hotplates depends to a large extent on the nature of the hotplate surface and that of the bottom of the cooking vessel, in order to increase the efficiency of electric cooking, the hob has been completely planned by turning or grinding and the use of special cookware with reinforced , also facing the bottom of the vessel recommended. The cost of an electric cooking device, e.g. B. an electric cooker, but increase when using special cookware, since this is considerably more expensive than commercially available dishes, quite considerably.
Commercially available cooking vessels, e.g. B. made of aluminum, steel, enamelled sheet metal, Ke ramik or the like do not have a flat bottom, because this is warped during the manufacturing process in the direction of the axis of the Ge vessel. Such vessel bottoms therefore do not adapt to a flat hotplate surface and cause a significant increase in power consumption compared to special cookware.
The nature of the soil in commercially available pots is shown in FIG. 1 on the basis of the results of a large number study in households. In the diagram, the ratio of the deviation of the bottom of the pot from the flat shape to the bottom diameter is plotted horizontally. It can be seen that both hollow (-) and convex (+) pot bottoms occur, although the latter are to be found to a lesser extent.
The influence of such pot bottoms on the economic efficiency of electric cooking can be seen in FIG. 2 (characteristic curve A), specifically for a conventional heat conduction hotplate with a diameter of 180 mm and a power consumption of 1200 watts. For pots made of the same material and weight, the horizontal dimensions of the bulges in the base are in millimeters,
on the right for convex (+), on the left for hollow (-) pot bottoms. The vertical one shows the power consumption in watt hours for heating 1.5 liters of water from 20 to 95 C. From the shape of the curve A it can be clearly seen that even bottom bulges of a few tenths of a millimeter result in a considerable increase in power consumption.
The increased power consumption as a result of an unfavorable thermal contact between the hotplate and the pot is a disadvantage of all heat-conducting hotplates, including the low-capacity hotplates of the most varied of designs. Due to the weight saved in the latter, the power consumption is generally reduced, but not the influence of the pot bottom bulge, which is shown in Fig. 2 (curve B) for an annular electrically heated hotplate, switched off.
The realization that with heat conduction hotplates the quality of the thermal contact between the plate and the saucepan strongly influences the economic viability of electric cooking, resulted in the creation of hotplates that consist of several parts, each of which can be moved freely within certain limits is.
In these plates, the best possible thermal contact of the items is pressure by spring, leverage or the like he aims. With such plates it is at least possible to reduce the economic efficiency of electric cooking from the crowning of the bottom of the pan
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is sufficient for the purpose of keeping the heat transfer between the different domed pot bottoms and the hotplate the same.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are to be described in more detail with reference to the drawing. In this show: to make almost independent. Nevertheless, the aforementioned plates have the considerable disadvantage that the individual hotplate parts that can move relative to one another cannot cope with the low demands of practical operation and, above all, the inevitable contamination. In addition, the price of a multi-part plate is relatively high.
Furthermore, a simpler version was also known. This plate has the shape of a protruding ridge in the area of the highest heat density, so that the bottom of the placed vessel, even if it is defaced, necessarily comes into contact with this ridge. It is understandable that in the case of these plates, the essentially linear support on the ridge results in poor, albeit fairly uniform, thermal contact, which can be said to be the worst possible thermal contact at all. In any case, with such plates, the contact between this and the bottom of the pot is limited to a single line located at certain point.
The object of the invention is now to provide a heat conduction hotplate that shows a good and essentially equivalent power consumption for ordinary commercial cooking utensils. In accordance with the invention, the upper surface of the cooking plate, which is used to place a saucepan, is designed in such a way that at least part of the intersection of this surface with a plane laid through the central axis of the plate perpendicular to this plane, equation Fig. 1, considers the soil quality of commercially available pots based on the results of a large-number study,
Fig. 2 shows the influence of commercially available pot bottoms on the economic viability of elec tric cooking, Fig. 3 to 5 the structural determination of a hotplate surface shape not falling under the invention, which has the same power consumption for five different pot bottom deformations, Fig. 6 shows the plate profile of the first off management example of the subject matter of the invention, namely a Vollkoch- bezw. ring-shaped heated plate;
7 and 8 give. the economic speed of the hotplate surface profiles according to FIG. 6; FIGS. 8a and 9a serve to derive the arithmetic relationship according to the invention; FIG. 9 shows the profile of a hotplate surface according to this arithmetical relationship; FIG. 10 shows a structural determination of the hotplate profile according to the type shown in FIGS. 3 to 5;
11 to 15 show hotplate profiles of exemplary embodiments of the subject matter of the invention, which at least partially have a course according to the inventive computational relationship, the profiles being shown for different hotplate types and for different conditions, and FIGS. 16 to 18 show in section different arrangements of the heating conductors in the plate.
The bulge of the bottom of habitual crockery is generally a few hundredths of the pot diameter in one direction or the other (see Fig. 3). Since good, commercially available crockery has a steadily running bottom bulge, i.e. in the form of a spherical section, the present exemplary embodiments assume that the thermal contact between the plate and the different pot bottoms is always the same regardless of the bottom bulge if the same contact surfaces for the different pot bases can be created.
This naturally means that the power consumption is almost independent of the bulge in the bottom of the pot.
A hotplate will be described below, which has the same power consumption for five different pot bottom deformations, but is not yet an embodiment of the subject matter of the invention.
A saucepan T is indicated in FIG. 3, in which five deformations <I> a, b, c, d, e </I> are drawn. The bulges are drawn greatly exaggerated in relation to the diameter of the pot. The heat conduction hotplate K (FIGS. 4 and 5) is divided into five zones of equal area (I, II, III, IV, V). Zone I represents the contact area between the bottom of the pot a and the hotplate.
In this area, the hotplate surface is designed so that the bottom of the pot. a, which means it has the same shape as the bottom of the pot a.
Zone II of the hotplate is assigned to pot base b and, immediately following zone I, receives the shape of this pot base.
In the same way, zone III of the hotplate represents the contact surface with the pot bottom c. It adjoins zone II. The same applies accordingly to zones IV and V, which are assigned to shape d and e.
In this way, the cross-sectional shape of the hotplate K shown in FIG. 4 is produced. The cross-sectional shape can of course also be designed in the same way for any other distribution of the bulge. It can e.g. B. the largest crowned deformation half as large as the largest hollow deformation can be selected. The formation of the hotplate shape in this way is also not limited to full hotplates, son countries can also be used on ring hotplates.
In the example of the construction of the hob surface shape described, only five zones of the same area have been assumed. In the practical implementation, the number of zones with the same area must be selected considerably higher in order to achieve a good result. Since this type of definition of the surface shape is time-consuming and laborious, it will be replaced by computational treatment, the results of which can be obtained from FIGS. 8a, 9a as follows: 1.
In Fig. 8a: UB- <I> = </I> 0A <I> = </I> 0E <I> = </I> R:> radius of curvature of the constant cup crown. AC <I> = s = v.
D: </I> Cup crown. (Pitch) BE = D: pot diameter = hotplate diameter. Goal exposure: angle <I> a </I> very small
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<I> BE <SEP> = <SEP> 2BA <SEP> = <SEP> 4BM <SEP> = <SEP> D </I>
<tb> from <SEP> the <SEP> triangles <SEP> <I> BCA </I> <SEP> and <SEP> <I> BM <SEP> S <SEP> = <SEP> D / 4 </ I> <SEP> S <SEP> - <SEP> <I> D \ <SEP> - <SEP> v <SEP>. <SEP> D </I>
<tb> <I> D / 2 <SEP> b ', <SEP> 8R </I>
<tb> D
<tb> v 8R 2. From FIG. 9a (schematic representation of the hotplate): The following denotes: D: outer hotplate diameter <I> p.
D: </I> inner hotplate diameter <I> (p = o: </I> full hotplate - p> o: ring hotplate) n: number of ring zones Z of the hotplate with different crowns s (s,... S ") 01A1 = sl <I> = </I> vb <I>. D: </I> Pitch of the innermost, convex zone, where vb> o 0n @ J., l <I> = </I> s "<I> = </I> v1; <I>.
D: </I> pitch of the outermost, hollow zone, where v1, <o - sa = v <I>., </I>. <I> D: </I> pitch of an intermediate zone A. & = s1 - f- sn: whole pitch range (see Fig. 3) d #,: outer diameter of zone aa: ordinal number of zone <I> a, </I> counted from the inner diameter <I> p. D </I> from.
Condition: The crown changes discretely and evenly from the innermost to the outermost zone, that is from s1 to s ", thus:
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EMI0005.0001
<I><U>1</U> </I>
<tb> From <SEP> (1), <SEP> (2) <SEP> <SEP> results in: <SEP> Ra <SEP> <I><U>D</U> </I> <SEP > = <SEP> <I> D </I>
<tb> = <SEP> g <SEP>, <SEP> <B> va </B> <SEP> g <SEP> # <SEP> <U> a <SEP> -1 </U> \ <SEP > 3
<tb> <I> vn- (vn- <SEP> va) <SEP> # </I>
<tb> <I> n <SEP> -1 <SEP> 1 <SEP> (<SEP>) </I> 3rd ratio
EMI0005.0002
Consequently
EMI0005.0003
4th
Height of the individual zones = h, (hl ... laZn) Condition: Each zone should have the same heat transfer surface, that is, with a <, ring surfaces of each zone are the same, thus calculable:
Ring area of zones 1 up to and including
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= a single zone areas
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<B> 7v </B> <SEP> 7r <SEP> 'T
<tb> entire <SEP> hotplate surface <SEP> Fi-n <SEP> = <SEP> D2 <SEP> # <SEP> <I> 4 <SEP> - <SEP> p2 <SEP> # </I> < SEP> <B> D2- </B> <SEP> 4 <SEP> = <SEP> ä <SEP> # <SEP> Cda <SEP> 2 <SEP> <I> 4 <SEP> - <SEP> p2 . <SEP> D2 <SEP> '<SEP> 4 </I>
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after <SEP> Fig. <SEP> <I> $ a </I> <SEP> above <SEP> 0A: <SEP> <I> 2 <SEP> # <SEP> Cl; <SEP> = <SEP> da </I> <SEP> example, regardless of section 1 of the invoice.
<tb> <I> 2 <SEP> # <SEP> @ F '= <SEP> <B>d.-,l</B> </I> according to formula (0)
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Zone height = <SEP> h.a <SEP> = <SEP> <I> (, 'C;
<SEP> = <SEP> .A (, '<SEP> - <SEP> @ 1G <SEP> - = <SEP> sa </I> <SEP> - <SEP> sa <SEP> _ <SEP> 1 = <SEP> 8 & <SEP> <I>. <SEP> (d.2 </I> <SEP> - <SEP> d.2 <SEP> _ <SEP> 1)
<tb> a
<tb> Values <SEP> from <SEP> formulas <SEP> (3a) <SEP> and <SEP> (5) <SEP> inserted:
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<I> H: </I> Height difference between the circle of diameter da and the inner circle <I> p </I> # <I> D. </I>
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a, n from formulas (6), (7) are used
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if there are infinitely many zones n - @ then there = there_1
EMI0006.0011
5.
Maximum of the curve
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<I> f </I> # <I> n = f </I> # a <I> - a </I> - @ - 1 a and <I> n </I> from (6), (7) inserted <I> f </I> .D2- f.da2-p2.D + da2-1-0 da = da_1 (n -> -) = dm dm2. (F-1) = D'- (f -p2)
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Investigations have now also shown that even the smallest air gaps between the hotplate and the bottom of the pot do not noticeably hinder the heat transfer between the plate and pot.
This can be explained by the fact that the very smallest air gaps in the immediate vicinity of the point of contact have the same effect as direct contact between the hotplate and pot.
One is also able to prove this arithmetically if one assumes a very small air gap between the hotplate and the saucepan instead of the aforementioned metallic contact and now the heat conduction of the entire air gap between the hotplate and various bombed pots is assumed calculates that the heat conduction remains the same for all pots. For a hotplate shape found according to this method, the equation given applies approximately in terms of its design.
The computationally determined shape of the hotplate disclosed by the invention is practically true not only for the metallic contact between hotplate and saucepan, but also for the inevitable very small air gaps between these two.
As a result, the hot plate in the following execution examples of the subject invention does not have the angular shape shown in the first example (Fug. 4), but. the surface of the plate used to place a saucepan is designed in such a way that at least part of the line of intersection of this surface with a plane through the central axis of the plate, viewed perpendicular to this plane, satisfies equation 9: a prerequisite for the successful practical application of this The shape of the Kocli plate surface is that it does not suffer any changes in shape due to the demands of the company.
One must therefore build such hotplates respectively. choose such material that the product is warp-proof. In Fig. 6, embodiments of profiles of hot plates with a diameter of 180 mm are shown, which fully satisfy equation 9. Curve A applies to full cooking plates, curve B as an example for ring-shaped heated plates with limit deformations of the bases between -3 and -f-1 mm.
The raised profiles are shown enlarged many times over. The position of the highest point of the curves is determined by equation 10. As long as a convex (+) pan bottom deformation is included in addition to the hollow (-), the hotplate is in the inner part, regardless of whether it is a full or ring hotplate concave, but convex in the outer part, with a constant transition between these shapes.
In Fig. 7, the power consumption curve A corresponds to that of FIG. The hotplate with the power consumption curve A was given the surface according to line line A in FIG. 6 and the dependence of the power consumption on the pan bottom deformation was again determined by experiment. The result shows the power consumption curve B in FIG. 7.
This curve is only slightly curved for the most frequently occurring crowning area (shown in solid lines), with the power consumption now being on average considerably lower than in the original version, for which the power consumption curve A applies.
In Fig. 8, the curve for a ring hotplate 180 mm in diameter is shown. The power consumption curve A applies to an ordinary ring hotplate. The curve B represents the power consumption curve of the same hot plate, the surface shape of which, however, according to FIG. It runs very flat, so the power consumption is only dependent on the deformation of the pot bottom to a very small extent.
These heat conduction hotplates thus have the advantage that regularly deformed, commercially available cookware can be used for cooking without the electricity consumption becoming unacceptably high. Not only the power consumption, but also the duration of the parboiling process. is essentially independent of the pot's bottom bulge. The procurement costs of such hot plates increase only insignificantly compared to those of heat-conducting hot plates with a flat surface.
The formula 10 for the height difference H gives a curve extending over the entire surface, both for full hot plates and for ring hot plates. However, there may be cases in which this shape of the plate is not always the most advantageous. It is Z. B. conceivable that for structural reasons, the density of the Beheizüng in individual zones of the plate, z. B. in the edge or in the core zones, can not always be brought to the intended values.
Thus, under certain circumstances, the requirement for a hotplate could be made whose edge or core zones are unheated or in which, for example, a temperature regulator is provided in the core zone. Similar ratios exist when the hotplate is not circular, but z. B. has an oval shape. In the latter case too, zones are presumably to be expected which cannot receive the same heating density. In such cases, there is therefore no need to train the hotplate over its entire surface as in FIG. 6 according to equation 9.
Rather, it seems more advantageous to do this only for a certain area of the plate, e.g. B. for an area which extends approximately over a third to half the diameter of the plate. The rest union parts or zones of the plate, z. B. the edge or core zone or just parts of the same can then be formed at will, but it must be taken into account that the formation of these zones is chosen so that the putting on of cooking pots with larger than the selected border bombings not is hindered.
Such cases are to be expected, for example, in the case of plates for frying pans, which are known to be abnormally normal and often also curved outwardly irregularly. If the aforementioned technical teaching is observed, the possibility is thus created to make the hotplate usable for those pots whose degree of crowning falls outside the limits on which the calculation of the hotplate shape is based.
In FIG. 9, for example, depending on the radius of the hotplate, the curve shape calculated according to the law described above is shown for the surface of a ring hotplate with an outside diameter of 180 mm and an inside diameter of 72 mm. Here vi, = -0.025 and vb = -E- 0.015 is chosen. If you want 1/4 of the inner and outer hotplate surface in the sense of the aforementioned to remain outside the surface shape given by the law, the outer diameter of 169 mm and the inner diameter of 88 mm must be used for the calculation.
The curve B-C then arises. The section of the curve between points B and C applies, for example, to the case that "4" of the inner and outer hotplate surface does not obey this law. The sections adjoining this curve section to the right and left, for example the curve section BD, could, for example, be adapted as desired to the pot with the strongest crown.
In a similar way, it would be conceivable to match the curve section CE to the pot with the strongest hollow crown or otherwise to design.
The previous approach to the subject of the invention presupposes that all pot bottoms within a selected deformation area (resistance for heat transfer) have equivalent thermal contact with the hotplate, whereby it was assumed that the entire available area of the hotplate on this Design participates.
But you can also subdivide one and the same hot plate surface into several main areas, the formation of the shape of each main area according to Equation 9 given above.
Some examples explain the thoughts and their practical application in more detail. In Fig. 10 the left half shows the constructive determination of the shape of the hot plate surface for nine different, evenly distributed pot bottom shapes (a-i). A zone of the hotplate surface is allocated to each of these pan base shapes; there are therefore nine identical zones (I-IX).
A pot bottom crown is assigned to the zone and its slope is adapted to the shape of the pot bottom for its area. In this way, the curve A is created as the surface shape of the hotplate, exactly as shown in FIGS. 3-5; like this, FIG. 10 is not an exemplary embodiment of the subject matter of the invention.
The task now posed is to design the surface of the hotplate in such a way that the pan base crowns <I> d, e, f, </I> g, <I> h </I> are opposite to the design on the left obtained from Fig. 10 increased thermal contact. So z. For example, the zones associated with the cup crowns <I> d, e, f, </I> g, <I> h </I> should be 50% larger than with even distribution as shown in the illustration on the left of Fig. 10 is the case.
To do this, first determine the area that is required for the preferred zones. With a uniform arrangement, the area of the preferred area would correspond to the left-hand side of FIG. 10, in proportion to its number of pots and zones M of the total area. Since this area is now to be enlarged by 50%,% _ of the total area is required for this.
The rest, i.e. '/ "of the total area, is evenly distributed over the zones <I> a, b., </I> c and <I> i. </I> Each of these zones therefore has' / 24 der Total area of the hotplate, while, according to the exemplary embodiment, each preferred zone makes up the total area. After this division, the zone boundaries are entered and the line of contact with the associated pot belonging to each zone as shown on the right-hand side of FIG fixed.
Curve B, which is preferred over curve A, then arises from the composition of the zone lines
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s
<tb> the <SEP> area <SEP> <I> a-b </I> <SEP> applies <SEP> to <SEP> degrees of crowning
<tb> D) <SEP> = <SEP> (+ 0.0l5 <SEP> to <SEP> -0.005)
<tb> the <SEP> area <SEP> <I> cd </I> <SEP> applies <SEP> for <SEP> degrees of crowning <SEP> C <SEP> s <SEP> D # <SEP> = <SEP> (-0.020 <SEP> to <SEP> -0.025)
<tb> s1
<tb> the <SEP> area <SEP> <I> b-e </I> <SEP> applies <SEP> to <SEP> degrees of crowning
<tb> D <SEP> I <SEP> = <SEP> (-0.005 <SEP> to <SEP> -0.020)
<tb> <I> JJo </I> has the fact that there is now a particularly good thermal contact for a certain group of pot bottom crowns.
In the present invention, instead of the constructive determination process, the arithmetical method is used, at least for part of the pan support surface of the hotplate. It is necessary for this to identify the areas belonging to the individual groups of the pot bottom bulges and their position. The area of at least one area is calculated according to Law 9 and then the individual curves are combined at their common borders.
In Fig. 1, the frequency distribution as a function of the degree of crowning is Darge, which shows that degrees of crowning with the indicator
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= (- 0.005 to -0.020) predominantly occur.
The economic efficiency of the electric oven can now be generally improved by assigning a particularly good thermal contact to the cup crowns located in this area in accordance with the frequency distribution. Curve A of Fig. 11 shows the hotplate shape originally determined according to equation 9 for a full hotplate with a diameter of 180 mm and for degrees of camber of the bottom of the pan from vh = --0.025 to vb = + 0.015.
The curve B of FIG. 11, on the other hand, is about the different hotplate shape, taking into account the conditions set. The crowning area of
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= (- 0.05 to -0.020) an area increased by 50% is assigned. This results in three main areas for the hotplate, each calculated according to equation 9 with different limits: the latter has the more favorable heat transfer. Pots with curved bottoms within this area will therefore work particularly economically.
Since, however, based on our experience, it is precisely these crowns that occur the most, this generally reduces the power consumption for electric cooking.
It is of course also possible, deviating from the exemplary embodiment according to FIG. 11, to select a different number of such areas instead of three selected main areas. Likewise, the degree of preference used for one or more main areas is not tied to the value mentioned in the exemplary embodiment.
It is essential here that the hotplate is divided into selected main areas, each main area being designed separately according to equation 9. By stringing together the sub-curves resulting for the main areas, a liquid shape of the hotplate surface is achieved. The selection of the main areas and the degree of their preference depends on the intended purpose, which is a general increase in the economy of electric cooking in the exemplary embodiment according to Fig.11.
There can also be other reasons for abandoning the inventive idea. The example therefore applies to
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the <SEP> area <SEP> a-b <SEP> degrees of crowning
<tb> @ <SEP> I <SEP> = <SEP> -r <SEP> 0.015 <SEP> to <SEP> 0
<tb> the <SEP> area <SEP> b-c <SEP> degrees of crowning
<tb> <B> WS </B>) <SEP> = <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 0.025 It is readily apparent that such a hotplate is particularly advantageous for conventional frying pans.
Here, too, it would not be necessary to just divide the hotplate into two main areas. Several can also be selected if this is useful for the intended purpose. On the basis of 'Fig. 12, an embodiment is to be explained, in the design of which the knowledge is taken into account that the pans commonly available in the household almost all have a convex crown (i.e. in the - direction). For electric cookers that are delivered to a part of the country where experience has shown that dishes prepared in pans are preferred, a hotplate for frying purposes will be provided in addition to the other usual plates.
This mainly intended for roasting plate but must be designed in shape or. in determining these, the fact that frying pans are predominantly cambered outwards must be taken into account without seriously limiting their usefulness for other common dishes.
The curve A of Fig. 12 illustrates the shape of a full cooking plate executed with the same zones of 180 mm diameter, which is true for pot base degrees of camber of vh = -0.025 to vb = <B> +0.015 </B>.
In contrast, curve B of FIG. 12 shows the shape of a full hotplate of the same diameter and for the same crowning, but which is particularly intended for frying purposes. In the case of this plate, the area of the outwardly directed pot bottom crown is preferred compared to the average value of <B> 50% </B> in the heat transfer. z. B. if it seems advisable to place another one with transitional values between Ge area a-b and b-c.
Another way of evaluating the concept of the invention is in kitchens for hotels and restaurants. In these establishments it is desirable and advantageous that all pots present, regardless of their bottom crowns, maintain the same heat transfer conditions as precisely as possible. Compliance with this condition would make it possible to pay less attention to the individual cooking process.
Now, however, FIGS. 7 and 8 show that with these hotplates not quite the desired uniformity of economy would be achieved with different pan base crowns.
This can, however, be achieved by worsening the main area, which is particularly favorable in terms of economy, in favor of the less favorably located main areas in the heat transfer.
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the <SEP> area <SEP> a-b <SEP> for <SEP> crowns <SEP> @ # <SEP> _ <SEP> (+ <SEP> 0.015 <SEP> to <SEP> -0.005)
<tb> s
<tb> the <SEP> area <SEP> b-c <SEP> for <SEP> crowns
<tb> Dl <SEP> = <SEP> (-0.005 <SEP> to <SEP> -0.020)
<tb> / s
<tb> the <SEP> area <SEP> <I> c-d </I> <SEP> for <SEP> crowning
<tb> <B><I><U>D)</U></I> </B> = <SEP> (-0.020 <SEP> to <SEP> -0.025) This ensures that the economy Liability values are largely standardized, which, according to the foregoing, is the task of this example of the invention.
In this case, too, instead of three main areas, a larger number of determinations can be used as a basis and, depending on requirements, the change factor for the main areas can be selected differently from the example.
From FIG. 1, which shows a frequency distribution of the degrees of crowning of cooking pots, it can also be seen that certain degrees of crowning of pots preferably occur with great frequency. When arranging the heating conductors of the plate, this fact has not been taken into account until now, because this plate is evenly heated over its entire surface. The economic viability of a hotplate can also be increased if one under- The FIG. 13 shows an example of a ring hotplate.
Curve A shows the embodiment with the same zones, namely for an outside diameter of 180 mm and for pot base crowns from vh = -0.025 to vb = -i-0.015.
Curve B of FIG. 13 shows the shape of a ring hotplate with a diameter of 180 mm and the degree of crowning limits vh = -0.025 and vb = 0.015, but the crowning area -
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- -0.005 to -0.020 compared to the average values has been reduced in area to 0.5 times. The remaining area is used for the other crowning areas.
In the example, therefore, taking into account the aforementioned frequency range, the preferred zones of the hotplate are fed with increased energy, in other words, with such a plate, the energy supply on the hotplate surface should be unevenly distributed, and that is deliberately increased Heating installed in the contact zones of the pots, the degree of crowning of which is in the highest frequency range.
In practical terms, this has the effect that the greatest heat transfer is created for the most common pots, which increases the overall efficiency of electric cooking <B> 85 </B>.
Fig. 14 again shows the shape of the upper surface of a hotplate according to the given law. With a diameter of 180 mm, it is designed for degrees of curvature of
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= -0.025 to -i-0.015. Fig. 15 shows the same for a ring cooking plate of 180 mm diameter. It can now be seen from FIG. 1 that the crowning degrees
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= <B> -0.005 </B> to -0.02 are very common.
It is therefore more expedient to provide the hotplate in the zones with increased energy supply that comes into contact with pots of this degree of crowning. In Fig. 14 and 15 these areas are marked by reinforced lines.
The increased heating proposed in certain zones can practically be carried out in a reliable manner. So zeiut 'z.
B. Fig. 16 in partial section a on the underside grooved mass cooking plate, in the preferred area of the grooves are dimensioned higher, so there is the possibility to arrange more effective stimulus head there, while the outward respectively. after the middle of the plate, the heating grooves are kept lower and only accommodate heating conductors of low effectiveness.
In the arrangement according to FIG. 17, the object is achieved in a different manner,
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is sufficient for the purpose of keeping the heat transfer between the different domed pot bottoms and the hotplate the same. SUBClaims: 1. Cooking plate according to claim, characterized in that part of the cutting line has greater curvatures than is specified by the equation, for the purpose of not hindering the setting up of cooking pots with a larger border camber.
2. Cooking plate according to claim, characterized in that its surface serving to put on a saucepan is divided into different main zones, each of which is assigned a predetermined crowning area, the shape of one because the heating grooves are denser in the preferred zone They are arranged next to one another, while in the less heated zones the grooves of the same height are more widely spaced.
In addition, it is also conceivable to achieve the preferred increased heating of individual zones as shown in FIG. 18, namely to arrange heating grooves with upright heating conductors in the selected zone, while flat band heating conductors are arranged horizontally in the areas to be heated less.
All examples can be used for both ring cooking plates and full cooking plates.