DE102005035463A1

DE102005035463A1 - Heizeinrichtung für Glaskeramik-Kochplatten

Info

Publication number: DE102005035463A1
Application number: DE200510035463
Authority: DE
Inventors: Johann Huber; Thomas Meindl
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung (110) zur Anordnung unterhalb einer Glaskeramik-Kochplatte, mit einem Trägerkörper (112) zur Aufnahme eines Heizelementes (116), der an einem zwischen der Kochplatte und dem Heizelement (116) angeordneten hohlzylinderförmigen Isolierelement (114, 214) befestigt ist, das zur Begrenzung eines der direkten Wärmestrahlung des Heizelements (116) ausgesetzten Bereichs der Kochplatte dient, wobei das Isolierelement (114, 214) unlösbar mit der Kochplatte verbunden und der Trägerkörper (112) an dem Isolierelement (114, 214) lösbar befestigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung zur Anordnung unterhalb einer Glaskeramik-Kochplatte mit einem Trägerkörper zur Aufnahme eines Heizelementes und mit einem zwischen der Kochplatte und dem Heizelement angeordneten hohlzylinderförmigen Isolierelement, das zur Begrenzung eines der direkten Wärmestrahlung des Heizelements ausgesetzten Bereichs der Kochplatte dient. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Montage einer derartigen Heizeinrichtung an einer Glaskeramik-Kochplatte.
Grundsätzlich sind zwei verschiedene Systeme zur Befestigung von Heizeinrichtungen unterhalb von Glaskeramikkochplatten bekannt, nämlich die mechanische und die adhäsive Befestigung.
Die mechanische Befestigung erfolgt üblicherweise mittels langgestreckter Schienen, die die Heizeinrichtungen fest mit der Unterseite der Kochplatte verspannen. Die Schienen werden an gegenüberliegenden Seiten eines Rahmens unter der Kochplatte befestigt und drücken die Heizeinrichtungen direkt oder über federnde Elemente gegen die Kochplattenunterseite. Um beispielsweise eine defekte Heizeinrichtung auszutauschen, muss diese komplexe Konstruktion zumeist vollständig demontiert werden.

Ferner ist aus der EP 1 475 998 A1 eine elektrische Heizeinheit bekannt, die an die Unterseite einer Glaskeramikkochplatte geklebt ist. Nach dem Ankleben der Heizelementeinheiten ist ein zerstörungsfreier Austausch von einzelnen Heizelementteilen beispielsweise im Reparaturfall nicht mehr möglich. Dann müssen alle Heizeinrichtungen samt Glaskeramikkochplatte getauscht werden, was mit einem erhöhten Kostenaufwand verbunden ist.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Ausführungsform einer Heizeinrichtung für Glaskeramik-Kochplatten anzugeben, mit welcher die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist bei der eingangs genannten Heizeinrichtung das Isolierelement unlösbar mit der Kochplatte verbunden und der Trägerkörper an dem Isolierelement lösbar befestigt. Im Gegensatz zum Stand der Technik mit mechanischer Befestigung bietet die Schnittstelle in Form einer lösbaren mechanischen Verbindung zwischen dem Trägerkörper und dem unlösbar mit der Kochplatte verbundenen Isolierelement den Vorteil, dass die Heizeinrichtung unkompliziert und vor allem mit wenig Zeitaufwand am Isolierelement befestigt werden kann. Auf diese Weise können sowohl die Heizeinrichtungen als auch die Kochplatte mit einer der Anzahl der Heizeinrichtungen entsprechenden Menge von Isolierelementen separat vormontiert werden. Bei der Endmontage des Glaskeramikkochfeldes können die vormontierten Heizeinrichtungen mit nur einem Montageschritt an den schon mit der Kochplatte verbundenen Isolierelementen befestigt werden. Da sich die Montage gut automatisieren lässt, können sowohl Fertigungszeit als auch Fertigungskosten eingespart werden. Selbst gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten adhäsiven Befestigung ergeben sich im Reparaturfall bzw. bei der Demontage Vorteile. Da in diesem Fall auch der Austausch einzelner Heizeinrichtungen möglich ist und nicht das gesamte Kochfeld getauscht werden muss, können auch hier Zeit und Kosten gespart werden. Auch für das Recycling der Kochplatte ist die Schnittstelle günstig angeordnet, da verschiedene Materialien schnell und kostengünstig voneinander getrennt und problemlos der Wiederverwertung zugeführt werden können.

Erfindungsgemäß ist die Heizeinrichtung im Wesentlichen in zwei Baugruppen unterteilt, nämlich den Trägerkörper und das Isolierelement. Der Trägerkörper dient im Wesentlichen zur Aufnahme des Heizelements, zum Beispiel eine Heizwendel. Er wird bekanntermaßen als topfförmiger Behälter aus Blech zum Beispiel durch Tiefziehen hergestellt, in dem ein gegenüber dem Behälter isoliertes Heizelement und ein Temperaturbegrenzer am Trägerkörper vormontiert werden.

Das Isolierelement ist im Wesentlichen ringförmig, ohne auf eine drehsymmetrische Form festgelegt zu sein. Es kann grundsätzlich jede hohlzylindrische Form mit zwei identischen, in parallelen Ebenen angeordneten Deckflächen und zwei dazwischen liegenden ge schlossenen inneren und äußeren Mantelflächen aufweisen. Die geometrische Form des Isolierelements ist in diesem Rahmen grundsätzlich frei wählbar und kann sich am Platzangebot unterhalb der Kochplatte und an der Anordnung der Heizelemente orientieren. Denkbar wäre zum Beispiel eine ovale oder vieleckige Form. Bevorzugt hat das Isolierelement die Form eines geraden Hohlzylinders mit kreisringförmigen Deckflächen, weil auch die Mehrzahl aller Kochgeschirrböden kreisförmig ist.

Die unlösbare Befestigung des Isolierelements an der Kochplatte kann am einfachsten durch eine Klebverbindung erreicht werden. Das Isolierelement wird dabei mittels eines Klebstoffs an der Kochplatte befestigt. Als Klebstoff können grundsätzlich alle Klebstoffe zum Einsatz kommen, die eine ausreichend hohe Beständigkeit gegenüber den bei Kochfeldern üblicherweise auftretenden Temperaturen aufweisen.

Erfindungsgemäß ist der Trägerkörper an dem Isolierelement lösbar befestigt. Als Verbindungstechnik zwischen Trägerkörper und Isolierelement kommen grundsätzlich alle lösbaren Befestigungssysteme in Betracht, die den hohen Temperaturbelastungen standhalten, also beispielsweise Schraub- oder Klemmverbindungen.

Für die lösbare Befestigung des Trägerkörpers am Isolierelement weist das Isolierelement und/oder der Trägerkörper eine Anzahl von Befestigungselementen auf.

Bei der Montage kann der Trägerkörper beispielsweise über die äußere Mantelfläche des Isolierelements geschoben werden. Der Innendurchmesser des Trägerkörpers entspricht dabei im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Isolierelements. Eine einfache und kostengünstige Befestigung kann mittels am oberen Rand des Trägerkörpers vorgesehener Befestigungselemente erreicht werden. Das können beispielsweise zungenförmige Abschnitte sein, die durch Ausstanzungen im Blech des Trägerkörpers ausgebildet sind. Ein freies Ende des Abschnitts kann entweder in Richtung Boden oder in Richtung der Öffnung des Trägerkörpers weisen. Um den Topfträger und das Isolierelement klemmend zu verbinden, werden die Abschnitte radial nach innen gebogen. Im ersten Fall sind die Abschnitte in den Innenraum des Trägerkörpers hinein vorgeformt, so dass sie beim Aufschieben des Trägerkörpers auf das Isolierelement auf die äußere Mantelfläche des Isolierelements eine Klemmkraft ausüben. Dadurch wird der Trägerkörper am Isolierelement festgeklemmt. Zur Demontage kann der Trägerkörper durch einfaches Abziehen vom Isolierelement getrennt werden.

Im zweiten Fall können die Abschnitte in entsprechende Ausnehmungen im Isolierelement eingreifen und sich darin abstützen oder Vorsprünge am Isolierelement können in korrespondierende Ausnehmungen am Trägerkörper einrasten. Schließlich können an dem Trägerkörper und dem Isolierelement eine Anzahl von Schrauben- und/oder Formschlussverbindungen, wie zum Beispiel Keilverbindungen, vorgesehen sein.

Üblicherweise ist der Temperaturbegrenzer am Trägerkörper der Heizeinrichtung so angebracht, dass sich ein Schaltteil des Temperaturbegrenzers außerhalb des Isolierelements im Bereich niedriger Temperaturen befindet und ein stabförmiger Temperatursensor im Hohlraum im Inneren des Isolierelements. Der mit dem Schaltteil verbundene Temperatursensor erstreckt sich im Allgemeinen radial vom Schaltteil in einen Bereich oberhalb des Heizelements. Erfindungsgemäß weist das Isolierelement eine sich zwischen der äußeren und der inneren Mantelfläche durchgehend erstreckende, zum Heizelement hin offene Nut auf, in die das Temperaturbegrenzerelement einsetzbar ist. Bei der Montage des Trägerkörpers schafft die Nut den erforderlichen Raum, damit sich das Temperaturbegrenzerelement aus dem vom Isolierelement umschlossenen Raum heraus auf die Außenseite des Trägerkörpers erstrecken kann.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Isolierelement eine Anzahl von Ausnehmungen zur Aufnahme der elektrischen Anschlusskontakte des oder der Heizelemente auf. Die Ausnehmungen sind dabei, wie auch die oben bereits beschriebene Nut, zum Heizelement hin offen, damit die Anschlusskontakte beim Montieren des Trägerkörpers am Isolierelement in die Ausnehmungen eingebracht und beim Demontieren entsprechend wieder entnommen werden können.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können mehrere hohlzylinderförmige Isolierelemente mit unterschiedlichem Durchmesser koaxial an der Kochplatte befestigt sein. Sie grenzen mehrere Heizelemente, die ebenfalls koaxial und kreisringförmig angeordnet sind, jeweils gegeneinander ab. Damit lassen sich verschiedene Kochzonen mit unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher Wärmeleistung definieren.

Erfindungsgemäß kann das Isolierelement vollständig oder teilweise aus Keramik bestehen. Aufgrund der bei einem Kochfeld auftretenden hohen Temperaturen ist insbesondere die Isolierung von nahe der Heizeinrichtung angeordneten temperaturempfindlichen Schalt- und Steckerteilen notwendig. Das kann am einfachsten durch den Einsatz von hochtemperaturbeständigen Werkstoffen wie beispielsweise Oxidkeramik erfolgen. Dabei kann es sich um gesinterte Metalloxide wie z. B. Aluminiumoxid, Siliziumoxid, oder Kalziumoxid handeln. Insbesondere Aluminiumoxid weist eine gute Temperaturwechselbeständigkeit und eine gute Bearbeitbarkeit auf, was für den erfindungsgemäßen Einsatz von Vorteil ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Montage einer Heizeinrichtung an einer Glaskeramik-Kochplatte, bei welchem in einem ersten Schritt wenigstens ein hohlzylinderförmiges Isolierelement an die Unterseite der Kochplatte angeklebt wird und in einem zweiten Schritt ein vormontierter Trägerkörper an dem Isolierelement lösbar befestigt wird.

Vorteil dieses Verfahrens ist die Montage der Heizeinrichtung an der Kochplatte in nur zwei Arbeitsschritten. Auf teure und komplexe Systeme zur Halterung der Heizeinrichtungen unterhalb der Kochplatte, wie bei rein mechanischen Befestigungen, kann damit verzichtet werden. Bei der Demontage eines am Isolierelement festgeklemmten Trägerkörpers ist nur ein Arbeitsschritt notwendig, um den Trägerkörper wieder vom Isolierelement zu lösen. Dabei muss der Trägerkörper lediglich vom Isolierelement abgezogen und durch einen Austauschträgerkörper ersetzt werden. Somit können nicht nur bei der Erstmontage sondern auch bei einem nachträglichen Austausch der Heizeinrichtungen Kosten und Zeit gespart werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand von Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Heizeinrichtung mit mechanischer Befestigung an der Kochplatte gemäß dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht;

2 eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung in perspektivischer Ansicht; und

3 ein Isolierelement in perspektivischer Ansicht.

1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Heizeinrichtung 10, wie sie unterhalb einer Glaskeramikkochplatte (nicht dargestellt) eines Elektroherdes angeordnet sein kann. Die Hauptbestandteile der Heizeinrichtung 10 sind ein topfförmiger Trägerkörper 12, ein Isolierkörper 14, eine spiralförmige Heizwendel 16 und ein Schaltteil 18 eines Temperaturbegrenzers 21. Ein stabförmiger Temperaturaufnehmer 20 des Temperaturbegrenzers 21 erstreckt sich radial durch eine Bohrung 22 des Isolierrings 14 hindurch in einen Hohlraum 24, der durch die Form des Isolierrings 14 oberhalb der Heizwendel 16 ausgebildet wird.
Die Heizeinrichtung 10 wird vormontiert und an der Unterseite der Kochplatte fixiert. Das erfolgt üblicherweise mittels langgestreckter Schienen, die die Heizeinrichtung 10 fest mit der Unterseite der Kochplatte verspannen. Die Schienen werden an gegenüberliegenden Seiten eines die Kochplatte umgebenden Rahmens befestigt und drücken die Heizeinrichtung direkt oder über federnde Elemente gegen die Kochplattenunterseite. Um eine Heizeinrichtung 10 auszutauschen, muss diese komplexe Konstruktion zumeist vollständig demontiert werden.
Diese Nachteile werden durch eine Heizeinrichtung 110, wie sie 2 darstellt, vermieden. Ein napf- bzw. topfförmiger Trägerkörper 112 ist auf einen Isolierring 114 aufgeschoben. Innerhalb des Trägerkörpers 112 ist eine spiralförmige Heizwendel 116 angeordnet. Oberhalb der Heizwendel 116 befindet sich ein stabförmiger Temperatursensor 120. Dieser erstreckt sich radial von einem Schaltteil 118 ausgehend durch eine nach unten in Richtung der Heizwendel 116 offene Nut 122 in einen Hohlraum 124 hinein. Das Schaltteil 118 und der Temperatursensor 120 bilden einen Temperaturbegrenzer 121.
Ebenfalls in Richtung der Heizwendel 116 offen ist eine Ausnehmung 132, die sich wie auch die Nut 122 zwischen der äußeren und der inneren Mantelfläche des Isolierrings 114 durchgehend erstreckt. Durch die Ausnehmung 132 hindurch verlaufen Anschlusskontakte 133 der Heizwendel 116, die außerhalb des Isolierrings 114 mit einem Steckerteil 134 verbunden sind.
Das Isolierelement 114 weist auf seiner äußeren Mantelfläche eine Anzahl von Ausnehmungen 128 auf, die korrespondierend zu einer Anzahl von am Trägerkörper vorgesehenen Abschnitten 130 angeordnet sind. Bei den Abschnitten 130 handelt es sich um zungenförmige Abschnitte, die durch zwei jeweils danebenliegende Einschnitte aus dem Material des Trägerkörpers gebildet und in die Ausnehmungen 128 hineingebogen sind.
Der Isolierring 114 weist eine Stirn- bzw. Deckfläche 126 auf. Sie ist direkt und unlösbar auf der Unterseite einer Kochplatte (in 2 nicht dargestellt) angeklebt. Zur besseren Verdeutlichung insbesondere des Verbindungssystems von Trägerkörper 112 und Isolierring 114 ist der Isolierring 114 ohne die darüber angeordnete Kochplatte im endmontierten Zustand dargestellt.
Bevor der Trägerkörper 112 am Isolierring 114 befestigt wird, erfolgt die Vormontage des Trägerkörpers 112. Dabei wird zuerst eine der Bodenform des Trägerkörpers 112 entsprechende Kieselgurscheibe 115 in den Trägerkörper eingelegt. Danach wird die Heizwendel 116, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Isolierrings 114, auf der Kieselgurscheibe 115 fixiert. Das erfolgt durch teilweises Einbetten einer Stirnseite der Heizwendel 116 in die Kieselgurscheibe 115. Die Abstände zwischen den einzelnen Windungen der Heizwendel 116 sind dabei im Wesentlichen konstant. Die Anschlusskontakte 133 der Heizwendel 116 sind durch eine in 2 nicht sichtbare Ausnehmung im Trägerkörper 112 radial nach außen zum Steckerteil 134 geführt. Über das Steckerteil 134 wird der Heizwendel 116 die erforderliche Heizspannung zugeführt. Zuletzt wird der Temperaturbegrenzer 121 mit seinem Schaltteil 118 und seinem Temperatursensor 120 am Trägerkörper befestigt. Der Temperatursensor 120 ragt ausgehend vom Schaltteil 118 über die Heizwendel 116 hinweg radial bis ins Zentrum des Trägerkörpers 112. Dabei ist zwischen Temperatursensor 120 und Heizwendel 116 ein Abstand vorgesehen. Im Zentrum des Trägerkörpers, einem Bereich ohne Heizwendel 116, ist eine Auflage 135 zur Aufnahme des freien Endes des Temperatursensors 120 angeordnet.
Zur Montage wird der vormontierte Trägerkörper 112 auf den Isolierring 114 aufgeschoben. Um die notwendige Winkellage des Trägerkörpers 112 gegenüber dem Isolierring 114 sicherzustellen, weist die Heizeinrichtung 110 eine Positionierungshilfe 136 auf. Sie umfasst einen Vorsprung 138 am Isolierring 114 und eine Aussparung 140 am Trägerkörper 112. Bei lagegerechter Position greift der Vorsprung 138 in die Aussparung 140 ein.
Das ist die Voraussetzung dafür, dass der Temperatursensor 120 in die Nut 122 und die Anschlusskontakte 133 in die Ausnehmung 132 geführt werden können. Die Positionierungshilfe 136 stellt außerdem sicher, dass die Ausnehmungen 128 gegenüber den Abschnitten 130 ausgerichtet sind.
Zur Befestigung des Trägerkörpers 112 am Isolierring 114 werden die Abschnitte 130 in die Ausnehmungen 128 hinein gebogen.
Durch die Gestalt und die Anordnung der Nut 122 und der Ausnehmung 132 ist sichergestellt, dass auch noch nach dem Ankleben des Isolierrings 114 an die Unterseite der Kochplatte der vormontierte Trägerkörper 112 mit dem sich durch die Nut 122 des Isolierrings 114 hindurch in den Hohlraum 124 hinein erstreckenden Temperatursensor 120 schnell und unkompliziert montiert bzw. demontiert werden kann. Die Demontage erfolgt dabei in umgekehrter Richtung zur Montagerichtung.
3 zeigt einen Isolierring 214 in einer perspektivischen Einzeldarstellung mit einer Nut 222 und einer Ausnehmung 232. Der hohlzylinderförmige Isolierring 214 weist eine Deckfläche 250 auf, die nach der Montage der Heizeinrichtung am Trägerkörper und/oder auf einer unterhalb der Heizwendel angeordneten Scheibe aus Kieselgur aufliegt. Die der Deckfläche 250 gegenüberliegende, parallel dazu angeordnete Deckfläche des Isolierrings 214 wird an die Unterseite einer Kochplatte geklebt.
Es wird der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.

10: Heizeinrichtung
12: Trägerkörper
14: Isolierkörper
16: Heizwendel
18: Schaltteil
20: Temperaturaufnehmer
21: Temperaturbegrenzer
22: Bohrung
24: Hohlraum
110: Heizeinrichtung
112: Trägerkörper
114: Isolierring
115: Kieselgurscheibe
116: Heizwendel
118: Schaltteil
120: Temperatursensor
121: Temperaturbegrenzer
122: Nut
124: Hohlraum
126: Deckfläche
128: Ausnehmung
130: Abschnitt
132: Ausnehmung
133: Anschlusskontakt
134: Steckerteil
135: Auflage
136: Positionierungshilfe
138: Vorsprung
140: Aussparung
214: Isolierring
222: Nut
232: Ausnehmung
250: Deckfläche

Claims

Heizeinrichtung (110), zur Anordnung unterhalb einer Glaskeramik-Kochplatte, mit einem Trägerkörper (112) zur Aufnahme eines Heizelements (116) und mit einem zwischen der Kochplatte und dem Heizelement (116) angeordneten hohlzylinderförmigen Isolierelement (114, 214), das zur Begrenzung eines der direkten Wärmestrahlung des Heizelements (116) ausgesetzten Bereichs der Kochplatte dient, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (114, 214) unlösbar mit der Kochplatte verbunden, und der Trägerkörper (112) an dem Isolierelement (114, 214) lösbar befestigt ist.
Heizeinrichtung (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (114, 214) mittels eines Klebstoffs an der Kochplatte befestigt ist.
Heizeinrichtung (110) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (114, 214) und/oder der Trägerkörper (112) eine Anzahl von Befestigungselementen (128, 130) aufweist.
Heizeinrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (114, 214) eine sich zwischen der äußeren und der inneren Mantelfläche durchgehend erstreckende zum Heizelement (116) hin offene Nut (122, 222) aufweist, in die ein Temperaturbegrenzerelement (120) einsetzbar ist.
Heizeinrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (114, 214) eine Ausnehmung (132, 232) zur Aufnahme der elektrischen Anschlusskontakte des Heizelements (116) aufweist.
Heizeinrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Montagezustand mehrere hohlzylinderförmige Isolierelemente (114, 214) mit unterschiedlichen Durchmessern koaxial an der Kochplatte befestigt sind.
Heizeinrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (114, 214) vollständig oder teilweise aus Keramik besteht.
Verfahren zur Montage einer Heizeinrichtung (110) an einer Glaskeramik-Kochplatte mit folgenden Schritten: (i) Ankleben wenigstens eines hohlzylinderförmigen Isolierelements (114, 214) an die Unterseite der Kochplatte; (ii) Befestigen eines vormontierten Trägerkörpers (112) an dem Isolierelement (114, 214).