CZ91899A3 - Sálavé topné těleso pro varnou plochu - Google Patents

Description

Vynález se týká sálavého topného tělesa pro varnou plochu, zejména pro sklokeramickou desku, kde izolační spodní část s izolačním prstencovým dílem je umístěna v základním dílu tvaru hrnce a topný článek je uspořádán ve vzduchové mezeře nad izolační spodní částí. Bezpečnostní teplotní omezovač je umístěn na hrnci.

Dosavadní stav techniky

Sálavá topná tělesa tohoto typu jsou komerčně známá a jsou popsána například v německém ochranném dokumentu DE 35 36 981 C2. Bezpečnostní teplotní omezovač slouží k ochraně sklokeramické desky proti jejímu přehřátí. Bezpečnostní teplotní omezovač obsahuje v trubici umístěnou rozpínací tyč, která se roztahuje ve vzduchové mezeře nad topným článkem. Roztahovací tyčový regulátor tohoto druhu je složitá a tedy drahá součástka. Dále provedení roztahovací tyče ve vzduchovém prostoru vyžaduje odpovídající rozsáhlou konstrukční výšku vzhledem k sálavému topnému tělesu.

Sklokeramické varná plocha s energetickým regulátorem a bimetalovým regulátorem, který je uspořádán příčně na sálavém topném tělese je popsána v HEA-Bilderdienst 6.2, srpen 1983, strany 17 a 18. Bimetalový regulátor je uzavřen před začátkem vaření a začíná se otvírat při teplotě varné plochy okolo 125 stupňů Celsia. V tomto případě je také bezpečnostní teplotní omezení zajištěno prostředky rozpínacího tyčového senzoru energetického regulátoru.

Podstata vynálezu

Předmětem předloženého vynálezu je navržení sálavého topného tělesa takového typu, který je zmíněn v úvodu tohoto popisu, kde roztahovací tyč

-2• φ φφφφ není potřeba, vzhledem k nízkému stupni spínání hystereze s ohledem na bezpečnostní teplotní omezení.

Ve shodě s uvedeným předmětem vynálezu bylo tohoto cíle dosaženo pomocí znaků, které jsou uvedeny v hlavním patentovém nároku.

Bimetalový spínací prvek je neroztahující se součástka, která jednoduchým způsobem, při dostatečně nízké hladině spínání hystereze reaguje rychle na teplotní vyzařování z topného článku. Vyvarování se výrazného překročení teploty za limitní hodnotu je rovněž výsledkem takového zařízení. Další výhodou uspořádání bimetalového spínacího prvku jsou různé jednoduché způsoby nastavení nebo seřízení podle odezvy teploty bimetalového členu.

Konstrukční výhodou je to, že bimetalový spínací prvek nemá prakticky žádný vliv na konstrukční výšku sálavého topného tělesa, protože se neroztahuje ve vzduchové mezeře mezi izolačním dnem a sklokeramickou deskou.

Optimální teplota, při které má bimetalový prvek největší citlivost a odezvu, je teplota vyšší než 300 stupňů Celsia. To podstatným způsobem potlačuje vlivy teploty okolí sálavého topného tělesa.

Ve výhodném provedení vynálezu je funkce nastavovacího regulátoru energie integrována do bimetalové spínací součástky. Pro tento účel je k bimetalovému prvku nebo spínacímu kontaktu připojen nastavovací člen, kterým je nastavena teplotní citlivost bimetalového prvku.

Další výhodná provedení vynálezu jsou uvedena v dále připojených patentových nárocích a následujícím popisu příkladných provedení.

Přehled obrázků na výkresech

Na obrázku 1 je znázorněn půdorys části sálavého topného tělesa s bimetalovým spínacím prvkem v prvém provedení s prstencovým členem částečně mimo výkres.

Obrázek 2 znázorňuje řez obrázkem 1 v místě ll-ll.

Na obrázku 3 je částečný řez bimetalovým spínacím prvkem.

Obrázek 4 je pohled na bimetalový spínací prvek z pozice IV na obr. 3.

-3• ·« ·

Na obrázku 5 je znázorněn půdorys části sálavého topného článku s bimetalovým spínacím prvkem ve druhém provedení.

Obrázek 6 je příčný řez obrázkem 5 v místě podél čáry VI-VI.

Obrázek 7 znázorňuje provedení s integrovanou regulací energie.

Na obrázku 8 je schéma zapojení obvodu.

Příklady provedení vynálezu

Sálavé topné těleso má hrnec 1, ve kterém je uspořádána izolační spodní část 2, která je vytvořena z tepelně a elektricky izolujícího materiálu. Hrnec J. je vybaven tepelně a elektricky izolující kruhovou obrubou, která je v popsaných provedeních v podobě odděleného prstencového členu 3. V provedení znázorněném na obrázcích 1 a 2 mohou být izolační spodní část 2 a prstencový díl také ve formě jedné součásti. Mezi izolační spodní částí 2 a sklokeramickou deskou 4 , která může být uložena na sálavém topném tělese, je vzduchová mezera 5, v níž je umístěn vyzařovací topný článek 6. V objasněných provedeních je topný článek znázorněn ve formě topné cívky stočené do spirály. Jsou však možná také další provedení topných článků, například taková, která obsahují plochý drát nebo topnou vodivou fólii nebo jsou provedeny jako halogenového zářiče. Vně hrnce JL je umístěna připojovací zásuvka 7 pro elektrické spojení topného článku 6.

Jako bezpečnostní teplotní omezovač slouží bimetalový spínací prvek 8, jehož keramické pouzdro 9 je upevněno na kovové základní desce 10. Bimetalový prvek 11 uvnitř pouzdra 9 je tepelně vodivý vůči základní desce JLO. Bimetalový prvek 11 může být proveden ve formě rozpůleného disku. Bimetalový prvek 11 je provozně připojen na elektrický spínací kontakt 14 prostřednictvím keramického pinu 12, jež je podepřen ve vodícím prvku 13. Proudové přípojky 15 spínacího kontaktu 14 jsou vyvedeny ven z pouzdra 9. (viz obr. 3).

V obou stranách mezery základní desky 10 má pouzdro 9 drážky 16. jejichž prostřednictvím může být upevněno do otvoru 1 7 v hrnci JL, přičemž okraje otvoru 17 zapadají do drážek 16. Spínací prvek 8 je upevněn k hrnci 1 jednoduchým způsobem, přičemž potlačení tepelné vazby bimetalového • · * Β · Β · · · · · · ·

prvku 11 a hrnce _1 , který je obvykle vytvořen z plechu a je proto tepelně vodivý, je dosaženo umístěním bimetalového prvku 11 do keramického pouzdra 9. Bimetalový spínací prvek 8 může být také k hrnci 1 připevněn jiným způsobem, například prostřednictvím svorek.

Ve smontovaném stavu (viz obr. 1 a 2, obr. 5, 6 a 7) základní deska 10 leží ve vybráních 18, která jsou otevřena směrem k hrnci 1^ bez dotyku s hrncem 1, čímž je dosaženo potlačení teplotní vazby mezi základní deskou 10 a hrncem 1 a tedy jeho okolní teplotou. V dalších provedeních může základní deska 10 být proti hrnci 1 a/nebo může být upevněna zasunutím. V tom případě se jedná o kontakt bodový nebo podélný, například provedený prostředky otočnými nebo upevněním do rýhy. Z hlediska potlačení tepelné vodivosti lze pak hovořit o slabé tepelné vazbě.

Proudové přípojky 15 jsou uspořádány vně hrnce 1. Svorky 19 drží základní desku 10 k pouzdru 9. Nepředstavují však podstatné teplotní můstky.

V provedení podle obrázků 1 a 2 je přímá tepelná vazba mezi vzduchovou mezerou 5 a bimetalovým prvkem 11, který je připojen k základní desce 10 tepelně vodivou vazbou. Z tohoto důvodu je v oblasti základní desky 10 průchod 20 pro prstencový díl 3- Tepelné vyzařování z topného článku 6 prochází skrz průchod 20 přímo na základní desku 10. Je-li požadována ještě více přímá vazba, pak může mít základní deska 10 jeden nebo více otvorů v oblasti bimetalového prvku 11. Na obrázku 4 je takový otvor 21 znázorněn.

Provedení podle obrázků 5 a 6 jsou uzpůsobena pro nepřímou tepelnou vazbu vzduchové mezery 5 k bimetalovému prvku 11. Pro tento účel je základní deska 10 vybavena tepelně vodivým dílem 22. Tento díl má rameno 23, které se roztahuje skrz průchod 24, jež je umístěn mezi prstencovým dílem 3 a izolační spodní částí 2. K ramenu 23 je přilehlé sousední rameno 25. které je uspořádáno ve vzduchové mezeře 5 vedle topného článku 6. Rameno 25 je umístěno přibližně v místě průchodu 20 v provedení podle obrázků 1 a 2. Tepelně vodivý díl 22 může být vytvořen ve formě jedné součásti se základní deskou 10 nebo může být jako samostatný prvek.

-5Příjem tepelného sálání vystupujícího z topného článku 6 může být zlepšen, jestliže rameno 25 v provedení podle obrázků 5 a 6 nebo základní deska IQ v provedení podle obrázků 1 a 2 jsou zabarvené, přednostně začerněné, matné a/nebo zdrsněné, a jejichž povrch je směrem k topnému článku 6. V provedení znázorněném na obrázcích 1 a 2 je bimetalový prvek 11 také dodatečně zabarven, přednostně začerněn a/nebo v matném provedení k protějšímu otvoru 21. Aby se dosáhlo rychlé reakce bimetalového prvku 11 na teplo sálající z topného článku 6, je také výhodné, jestliže povrch ramene 25 nebo základní desky 10 je velkého rozměru a je vystaven tepelnému záření a jestliže tepelně vodivý díl 22 nebo základní deska 10 jsou malé hmotnosti a obsahují dobře tepelně vodivý materiál.

Teplota bimetalu, při níž bimetalový prvek 11 spíná je přednostně v rozsahu 300 až 500 stupňů Celsia. Je výhodné zvolit tak vysokou teplotu, protože teplota okolí hrnce 1 pak nemá žádný vliv na spínací charakteristiku. Výše popsané přímé nebo nepřímé uspořádání vazby umožňuje adaptivní nastavení takové, že bimetalový člen otvírá spínací kontakt 14 při teplotě, která je kritická pro sklokeramickou desku 4, a která v dané limitní hodnotě závisí na konstrukčním provedení, mezi 530 až 630 stupni Celsia, na vrchní straně sklokeramické desky, bez příliš velkého překročení limitní teploty. Spínání hystereze spínacího kontaktu 14 může být v nízkých hodnotách, například 30 K, na základě popsaného vazebního uspořádání.

Vedle výše popsaných vlivů může být otvírání spínacího kontaktu 14 při limitní teplotě sklokeramické desky 4 také ovlivněno následujícími kroky:

a) bimetalový prvek 11 je vhodně vytvarován

b) vzdálenost základní desky 10 nebo bimetalového prvku 11 od topného článku 6 je vhodně vybrána

c) velikost průchodu 20 je vhodně určena

d) poloha základní desky 10 nebo bimetalového článku 11 je vztažena k nejteplejší oblasti topného článku 6.

Bimetalový spínací prvek 8 může také míti druhý spínací kontakt 26, který je řízen bimetalovým článkem 11 nebo dalším bimetalovým článkem 11 případného dalšího spínacího prvku 8. Při užití známých optických nízkoteplotních zobrazovačů, například doutnavky 27. může být k funkci • *

-6využit druhý spínací kontakt 26 (viz obr. 8). To je možné v případě dvou bimetalových spínacích prvků umístěných popsaným způsobem na hrnci T V tomto případě jeden slouží pro bezpečnostní teplotní omezení a ten druhý je nastaven na nižší teplotu, například nižší než 100 stupňů Celsia, pro zobrazovač zbytkového tepla.

V provedení znázorněném na obr. 7 má bimetalový spínací prvek 8 otočně nastavitelný člen 28 spojený s otočným držákem, kterým může uživatel otáčet. Teplota, při níž spínací kontakt 14 nebo třetí spínací kontakt 29 (víz obr.8) otvírá pod limitní teplotu sklokeramické desky 4, může být nastaven prostředky nastavovacího členu 28 na bimetalovém prvku 11 nebo spínacím kontaktu 14. Tedy, vedle funkce bezpečnostního teplotního omezovače, realizuje bimetalový spínací prvek 8 také funkci regulátoru energie vařiče s nízkou hladinou spínání hystereze a malým stupněm překročení.

Claims (14)

1. Sálavé topné těleso pro varnou plochu, zejména pro sklokeramickou desku, kde izolační spodní část s izolačním prstencovým dílem je umístěna v hrnci a topný článek je uspořádán ve vzduchové mezeře nad izolační spodní částí a bezpečnostní teplotní omezovač je umístěn na hrnci, vyznačující se tím, že jako bezpečnostní teplotní omezovač je bimetalový spínač (8) s pouzdrem (9) nebo základní deska (10) upevněná k hrnci (1) a bimetalový prvek (11) umístěný v pouzdře (9) nebo na základní desce (10) na straně směrem ke vzduchové mezeře (5), přičemž prstencovým dílem (3) je skrz otvor (20, 24) bimetalový prvek (11) tepelně spojen přímo nebo nepřímo do vzduchové mezery (5), zatímco proudové přípojky (15) spínacího kontaktu (14) bimetalového spínače (8) leží vně hrnce (1).

2. Sálavé topné těleso podle nároku 1,vyznačující se tím, že bimetalový prvek (11) v pouzdře (9) je tepelně vodivý vůči kovové základní desce (10), která je uspořádána tak, že nemá kontakt s hrncem (1) uvnitř hrnce (1) mezi hrncem (1) a prstencovým dílem (3).

3. Sálavé topné těleso podle nároku 2, vyznačující se tím, že základní deska (10) je vůči hrnci (1) v bodovém nebo přímkovém spoji.

4. Sálavé topné těleso podle jednoho z předcházejících nároků 2 až 3, vy značující se tím, že v oblasti bimetalového prvku (11) má základní deska {10) jeden nebo více otvorů (21).

5. Sálavé topné těleso podle jednoho z předcházejících nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že základní deska (10) a/nebo bimetalový prvek (11) je uspořádán proti otvoru (20) v prstencovém dílu (3) a je vystaven skrz zmíněný otvor (20) sálavému teplu vystupujícímu z topného článku (6).

r>\ i n,Co nT

-8• ··*

6. Sálavé topné těleso podle jednoho z předcházejících nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že tepelně vodivý díl (22) je vytvarován nebo upevněn na základní desce (10) a roztahuje se skrz průchodový otvor (24) do vzduchové mezery (5).

7. Sálavé topné těleso podle nároku 6, vyznačující se tím, že tepelně vodivý díl (22) je uspořádán ve vzduchové mezeře (5) vzhledem k rovině varné plochy vedle topného článku (6).

8. Sálavé topné těleso podle jednoho z předcházejících nároků 2 až 7, vyznačující se tím, že povrch směrem ke vzduchové mezeře (5) a topný článek (6) základní deska (10) a/nebo bimetalový prvek (11) nebo tepelně vodivý díl (22) je zabarven, přednostně začerněn, matný a/nebo zdrsněný, ke zlepšení příjmu sálavého tepla vystupujícího z topného článku (6).

9. Sálavé topné těleso podle jednoho z předcházejících nároků, v yznačující se t ím, že bimetalový prvek (11) spíná při teplotě nad 250 stupňů Celsia.

10. Sálavé topné těleso podle jednoho z předcházejících nároků, v yznačující se tím, že keramické pouzdro (9) bimetalového spínacího prvku (8) je uloženo v drážkách {16) do otvoru (17) v hrnci (1).

11. Sálavé topné těleso podle jednoho z předcházejících nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že bimetalový spínací prvek (8) je upevněn prostřednictvím základní desky (10) k hrnci (1), přičemž základní deska (10) je vůči hrnci (1) pouze v bodové nebo přímkové formě spojení.

12. Sálavé topné těleso podle jednoho z předcházejících nároků, v yznačující setím, že nastavovací člen (28) pro regulaci energie je připojen k bimetalovému prvku (11) nebo tím tak vlastně ke spínacímu kontaktu (14,29).

TV <-W - í to* · · · · totototo toto

-913. Sálavé topné těleso podle jednoho z předcházejících nároků, v yznačující se tím, že bimetalový spínací prvek (8) má druhý spínací kontakt pro zobrazovač zbytkového tepla.

14. Sálavé topné těleso podle jednoho z předcházejících nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že na hrnci (1) je umístěn další bimetalový spínací prvek se spínacím kontaktem pro zobrazovač zbytkového tepla.

15. Sálavé topné těleso podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se t í m, že bimetalový prvek pro zobrazovač zbytkového tepla spíná při teplotě menší než 100 stupňů Celsia.