CS226155B2 - Electric heating unit - Google Patents

Description

(54) Elektrická topná jednotka

Vynález se týká elektrické topné jednotky pro elektrický vařič,. u něhož keramická skleněná deska tvoří činnou topnou plochu, na níž se umstí nádobí s předměty na vaření a u které vlastní topný prvek je místěn pod skleněnou deskou.

Elektrická topná jednotka sama o sobě má kovovou nosnou mísu, jejíž vnitřní dno a boční stěny jsou obloženy tepelně izolačním materiálem a elektrický topný prvek je uložen na základně z izolačního mattriálu. Jedna nebo několik takových elektrických topných jednotek se může zabudovat do kompletního elektrického vařiče a keramická základní vrstva zasahuje k vrchnímu okraji až k bočním stěnám, izolační hmoty tak, ' že spodní povrch skleněné desky je . v odstupu od keramického topného prvku. >

Pádle dosavadního známého provedení takovéto elektrické vařiče s krycí skleněnou nebo keramickou deskou mělý .malý výkon v porovnání . s obvyklými vařiči, u nichž elektrický topný článek není překot a u nichž varné nádobí je přímo ozařovaném nebo je v přímém dotyku e topným čláxkcem a pomealei i měně reaguje na seřízení v ovládání teploty·

Zapouzdřené druhy topných článků^když jsou překryté deskou z keramiky nebo skla, mají velmi malý výkon a proto převládala tendence k používání topných článků s obnaženým topným drátem, který svůj tepelný výkon předává jen přímým vyzařováním· Nicméně tyto topné články s obnaženým. . drátem, používané na vařiče s krycí keremicko-skleněnou deskou, nebyly vhodné pro dosažení uspokojivých topných výkonů, jež by tyly srovnatelné s více obvyklým typem elektrických vařičů, které použžvejí nepřikryté topné prvky a tylo zjištěno, že je to v důsledku toho, že drátěný topný článek je uložen na tepelně izolačním mattriálu až ve spodku nosné mřy·

Předtím topný článek sestával z obnaženého drátu vedeného do spirálové cívky- uložené v drážce, vytvořené ve vrstvě izolačního maatriálu umístěného ve spodku misky· Všeobecně tedy spirální'cívky z odporového drátu tyla ve tvaru ploché ěroutovice uložena v nosné misce, jež měla cylindrický tvar· Drážka vytvořená ve vrstvě izolačního materiálu měla půlkruhový průřez a u jednoho dříve používaného typu tyl odporový drát svinutý do Šrouboví co vé cívky a zatmelen na spodku drážky, takže potaze část povrchu odporového drátu vyčnívalo nad úroveň izolačního mátriálu a část odporového drátu nalézající ae na spodku půlkruhové drážky tyla zatmelena·

V tomto případě tmel a obl^l^(^i^u^jí<^:£ izolace v drážce tvoří teplo vysoce pohhcující hmotu a značné možství tepla z odporového drátu se ztrácí v důsledku ohřívání této hmotty· V jiných případech je spirálová cívka vedena v drážce tvaru částečné kružmce bez tmelení, avšak v tomto.případě se značná část tepla ztrácí přímým vyzařováním tepla z drátu do stěn drážky a značná část tepla se ztrát! ohřevem keramické hmoty tvořící stěny drážky·

Úkolem vynálezu je tedy vytvořit zdokonalenou elektrickou topnou jednotku pro použití s keramickou skleněnou krycí deskou, která nebude mít výše uvedené nevýhody a bude mít ohřívací výkon srovnatelný s výkonem obvyklých elektrických vařičů s obnaženými topnými prvky.

Podle vynálezu vytvořená elektrická topná jednotka - uspořádaná pod sklokeremickou krycí deskou, se - kterou tvoří plotnu pro ohřev kuchyňského nádobí, sestává jcí ze základní vrstvy z tepelně a elektricky izolačního mmatriálu a podlouhlého odporového topného prvku tvořeného topnou spirálou z holého drátu, který je stočen do spirály - se vzpřímenými závity, přičemž základní vrstva je uložena v kovovém plášti, má podstatu vynálezu v tom, že základní vrstva obsahuje mikroporézní silika-aerogel s velikostí částeček v rozsahu 10 až 100 /um vázaných kalidlim a výztužnými vlákny a topná spirála je k základní vrstvě připevněna drátěnými skobami tvaru obráceného písmene V, které obepluj- spodní části závitů topné spirály a zasahuj do mikroporézního silika aerogelu základní vrstvy do hloubky 1/2 až 3/4 tloušťky základní vrstvy·

Doplňujícím znakem vynálezu je to, že mezi základní .vrstvou s topnou spirálou je uspořádána meezvrstve z keramických vláken, přičemž základní vrstva vystupuje kolem mezi vrstvy nahoru a na horní hraně boku základní vrstvy tvoří prstencovou obrubu, kolem které je uspořádán distanční prstenec z keramických vláken. ZtákLadní vrstva je pak ve střední části a na boku obepnuta kovovým pláštěm·

Elektrická topná jednotka podle vynálezu má v porovnání s vařiči dříve používanými tyto důležité technické výhody:

--protože drát topného prvku je podepřen rovinnou plochou, je ztráta tepla do tepelně izolačního mátriálu minimální a v zásadě celé vyzařované teplo se může účelně zužitkovat;

- pouze nevýznamné množtví tepla se ztratí vedením přes skoby do základní vrstvy z tepelně izolačního materiálu, protože hmota skob je- malá a protože každá skobe - je ve styku - s drátem topného prvku pouze v minimáání ploše·

Protože kovové - skoby jsou - elektricky vodivé, nesměj vytvářet styk s kovem nosné mísy a musí konnčt v bezpečné vzdálenooti od základny misky· Přidržovaní síla kovových skob musí plně vyplývat z třecího sevření tepelně izolečního maaterálu, - do něhož jsou vsazeny, a to vede k nutno ti pečlivé volby tohoto izolečního maatriálu, aby se zajistilo, že jeho složení zajistí potřebné třecí sevření· Výhodný mitriál pro základní . vrstvu s tepelně izolačním účinkem je maaterál vytvořený z mikroporézního izolačního maaterálu, a to mikroporézní silika aerogtl, který je - zpevněn tlakem db tvaru bloku nebo- desky, přiěemž tlak spojuje mikroporézní částice navzájem· Jiné maater.ály, které se mohou pouužt, jsou silikát a různé keramické tepelně izolační vlákn.té mвttrrály.

Vždy, jak je obvyklé, tak spirálovitá drátěná cívka tvořící odporový topný prvek, je vedena ve formě ploché Sroubovi.ce a skoby v přilehlých závitech jsou ve ěroubovici výhodně navzájem střídavě usazeny tak, aby se tím zabránilo ternu, že by se rameno jedné skoby dotklo ramene jiné skoby.

Skoby jsou výhodně ve tvaru obráceného písmene V, nebo vlásenky a jsou vyrobeny ze žáruvzdorného maeeriálu-kovu, např. ze slitiry niklu a chrómu, která odolává teplotám sž do 900 °C.

Výhodně má tepelně a elektricky izolační meateiál pro základní vrstvu a pro' obložení bočních stěn krycí misky mikroporézní strukturu a pro obložení je vyroben stmelením dokonalé směsi mikroporézního prášku s rovnoměrně rozložerými vyztužujícími vlákny.

Mikroporéziní prážek je výhodně Jemně rozmělněný s křemenem, např. s mikroporézním křemenným aerogdem, který je gelem, v němž se ' kapalná fáze nahradila plynnou fází, když se gel sušil přímo z kapaliny. V zásadě stejnou křemičitou strukturu lze získat říeniým srážením z roztoku křemene, přičemž teplota a pH se při srážení kontrooují, aby ae obdržela sraženina s otevřenou strukturou. Podobné struktury v konečném produktu se mohou získat pyrogenickými čili elektrotepenými postupy a bude výhodné, když průměrný rozměr částic bude menší než 100 >um.

Tepelné záření neproppuuttjící meateiál používaný ve výhodném izolačním maaeriálu může obsahovat kysličník titaničitý, kysličník hlinitý, kysličník chrómu, kysličník zirkonu, kysličník železitý, kysličník maanannčitý nebo uhlíkové saze.

Vhodným vyztužujícím vláknem, které se může pouuít u výhodného izolačního maateiálu, může být sklo, minneální vlna nebo alumintoeilčkátc)vé vlákno.

Výhodný mikroporézní izolační ma^e^i.ál se může vyrobit v pevné komppktní formě hustoty ^0,12 ^kg a^ž 0,453 ^kg/1,0 dm³.

Předmětný vynález bude vysvětlen na příkladu provedení v dalším textu a na podkladě výkresu, kde ne obr. 1 je půdorys elektrickou topnou jednotkou a na obr. 2 řez v rovině a-a v obr. 1, znázorňující keramické nebo skleněné víko nakreslené čerchovaně.

Elektrická topná jednotka podle vyobrazení příklataého provedení sestává z kovového pláště 11 ve tvaru kovové misky se základnou 10 opatřenou příuuboiým pouzdrem 22 s izolačním pouzdrem 21 . kterým prochází vodič 20., jehož dráty 23 jsou zavedeny k topné spirále 13. Topná spirála 13 spočívá ne tenké meezvrstvě 14 z tepelně izolačního maaeriálu, který sám je uložen na základní vrstvě 15_ mikroporézního maatriálu. Meeivrstva 14 ve tvaru kotouče je výhodně z pojené směsi tepelně a elektricky izolačního maaeriálu, nepř. keramických vláken, a vyiviáří dobrou rovinnou nosnou plochu pro topnou spirálu 13.

Základní vrstva 15 je tvořena základnou 10 krtručrvieého tvaru z elektricky i tepelně izolačního ’ maatriálu, vyrobeného z mikroporézní izolace, která má nahoru vyčinvvaící bok 16. který je ve styku 8 vnitřkem boční stěny kovového pláště Ц ve tvaru vnější kovové misky.

Mikroporézní základní vrstva 15 a bok 16 jsou výhodně zalité do kovového pláště ££ ve tvaru vnější kovové misky a jsou ve své poloze drženy třením své vněěší plochy, přičemž vnitřek základní vrstvy 15 je vytvarován do vni.třní misky. Alternativně mohou_ být vyrobené z celis^^ého bloku mikroporézního izolačního maateiálu, jehož vnější rozměry se zhotoví s přesahem, načež se zasadí do vnější misky kovového pláště 11 tlakem e třením své vněěší plochy jsou drženy ve své poloze ve wiitřní ploše misky kovového pláště 11.

Ne vrchním okraji boku 16 spočívá tenký distanční prstenec 17 z tepelně izolačního materiálu, stejného složení jako kotoučová meeivrstva 14 i je připevněn k boční stěně, resp. boku 16 vhodnými upevňovacími prvky, např. několika neznázornělným> kolíky nebo skobami 12^, Keramické nebo skleněné víko .18 je připevněno přímo na distanční prstenec £7«

Elektrická topná jednotka je v zásadě tvořena topnou spirálou .13» která leží na mefcivrstvě 14 a je ve své poloze držena pomocí několika skob 19 ve · tvaru obráceného písmene V, které jsou propíchnuty přes kotouč meeivrstvy 14 do základní vrstvy 15 z mikroporézního maatri-élu s vysokým součinitelem tření, takže kladou . vysoký odpor proX! vytažení, izolační maatriál má také dobrou pružnost, takže když se skoba 19 do maatriálu zaráží, vzniknou v něm místní .napětí, která působí tlakem na jednotlivá ramena skob 19 a tak odporují jejich vytažení » Skoty 19 musí být jen tak dlouhé, aby konnila jejich ramena před základnou .10» tj. zasahovala do hluubky 1/2 a^ž 3/4 ttoměkl^y základní vrstvy 15,

Skoby 19 jsou rozmístěny kolem ěroubovice z topné spirály . 13» jak je znázorněno v obr» 1 a jsou v přilehlých kroužcích vzájemně přesazeny»

Přípoj elektrického proudu je veden k vnitřnímu konci topné spirály .13» jak je vidět v obr» 2» Připojení vnějšího konce topné spirály 13 . k drátu 23 a k vedení elektrického proudu je přesně stejné» Vedení elektrického proudu prochází izolačním pouzdrem 21 z elektricky a tepelně izolačního meate^^, které je upevněno v přírubovém pouzdře. 22» kde prochází základnou 10 kovové misky» V izolačním pouzdru 21 je soustředně uložen vodič 20» vedoucí od topného článku tvořeného topnou spirálou 13 buS samootatně, anebo je spleten s dalším nebo několika dalšími dráty 21» aby se zvěěšil jeho elektrický odpor a v místě, kde jeden nebo několik dalších drátů .»23 je připojeno k vodiči 20, je soubor drátů 23 zvlněn uvnitř izolačního pouzdra 21» Tato forma spojení se považuje za výhodnněší spojení nežli pájený nebo svařovaný spoj, protože je méně náchylné k poruše v důsledku zkřehnutí při vysoké teplotě,

Důležitým znakem provedení vynálezu je to, že každá skoba 19 připevňuje topnou spirálu 13 na spodku šroubovice, tj» v místě, kde se drát 20 topné spirály'13 dotýká kotoučové mee; i vrstvy 14,

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1» Elektrická topná jednotka uspořádaná pod sklokeremickou krycí deskou, se kterou tvoří plotnu pro ohřev kuchyňského · sestávající ze základní vrstvy z tepelná a elektricky izolačního maatriálu a podlouhlého odporového topného prvku tvořeného topnou spirálou z holého drátu, který je stočen do spirály se vzpřímenými závity, přičemž základní vrstva je uložena v kovovém plášti, vy^nauujcí se . tím, že základní vrstva (15) obsahuje mikroporézní silika urogel s velikostí částeček v rozsahu 10 až 100 ^um vázaných kalidle? a výztužnými vlákny (15a) a topná spirála (13) je k základní vrstvě (15) připevněna drátěnými skobami (19) tvaru obráceného písmene V, které obepínají spodní části závitů topné spirály (13) a zasahují do mikroporézního silika ^roselu základní vrstvy (15) do hloubky 1/2 až 3/4 tloušťky základní vrstvy (15)» .
2. 2» Elektrická topná jednotka podle bodu 1 , áj<^:í se tím, že mezi základní vrstvou (15) a topnou spirálou (13) je uspořádána mBez-vrstva (14) z keramických vláken (15a), přičemž základní vrstva (15) vystupuje kolem meeivrstvy (14) z keramických vláken hraně boku (16) základní vrstvy (15) tvoří prstencovou obrubu (12), kolem které je uspořádán distanční prstenec (17) z keramických vláken (15a)»
3. 3» Elektrická topná jednotka podle bodů 1 a 2, vyznáačujci se tím, že základní vrstva (15) je ve spodní Části a na boku (16) obepnuta kovovým.pláštěm (11)»