DE102015002201A1 - Erwärmungsanordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zum Erwärmen von Körpern (2), welche mit wenigstens einem Suszeptor (10) versehen sind, mit einer mit wenigstens einem Heizelement versehenen, induktiven Heizeinrichtung (3), welche den wenigstens einen Suszeptor (10) des zu erwärmenden Körpers (2) induktiv erwärmt und dabei von diesem beabstandet angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Suszeptor (10) zumindest einen Bereich (11) oder einen Abschnitt des zu erwärmenden Körpers (2) bildet, und wobei der Suszeptor (10) zumindest ein erstes ferromagnetisches Material aufweist, welches durch die Heizeinrichtung (3) aus einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgekoppelte Induktionsleistung zumindest teilweise in Wärmeleistung umwandelt. Um eine Anordnung (1) zum Erwärmen von Körpern (2) mittels einer induktiven Heizeinrichtung (3) zur Verfügung zu haben, welche sicherstellt, dass in wenigstens einem einstellbaren Temperaturbereich mittels der Heizeinrichtung (3) über einen gewissen Zeitraum eine definierte, weitgehend konstante Wärmeleistung in den Körper (2) einkoppelbar ist, ohne diesen zu überhitzen, wird vorgeschlagen, dass der Suszeptor (10) in zumindest einem Bereich (11) des zu erwärmenden Körpers (2) wenigstens ein zweites, von dem ersten verschiedenes ferromagnetisches Material aufweist, und dass sich die Curie-Temperaturen der beiden ferromagnetischen Materialien voneinander unterscheiden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erwärmen von Körpern, welche mit wenigstens einem Suszeptor versehen sind, mit einer mit wenigstens einem Heizelement versehenen, induktiven Heizeinrichtung, welche den wenigstens einen Suszeptor des zu erwärmenden Körpers induktiv erwärmt und dabei von diesem beabstandet angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Suszeptor zumindest einen Bereich des zu erwärmenden Körpers bildet, und wobei der Suszeptor zumindest ein erstes ferromagnetisches Material aufweist, welches durch die Heizeinrichtung aus einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgekoppelte Induktionsleistung zumindest teilweise in Wärmeleistung umwandelt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zum Erwärmen von Körpern mittels einer induktiven Heizeinrichtung mit zumindest einem induktiven Heizelement, bei welcher Anordnung ein zu erwärmender Körper mit wenigstens einem ferromagnetischen Material versehen ist.
  • Die Erwärmung von Körpern mittels induktiver Heizeinrichtungen ist prinzipiell bekannt. Hierbei wird Energie in Form eines elektromagnetischen Wechselfeldes auf den betreffenden Abschnitt des Körpers aufgebracht und in Wärme umgewandelt. Zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes ist dabei eine stromdurchflossene Spule als Heizelement zuständig, die in metallischen Körpern Wirbelströme induziert, welche wegen des ohmschen Widerstandes den Körper erhitzen.
  • Der erwähnte Suszeptor ist dabei ein Material, welches in der Lage ist, aus dem elektromagnetischen Feld Induktionsleistung aufzunehmen und diese in Wärmeleistung umzuwandeln. Das Material kann ein leitendes Metall sein, welches genutzt wird, um Hitze in ein anderes Metallstück oder auch ein nichtleitendes Material zu leiten, die Abgabe der Wärme an den Körper erfolgt also über Wärmeleitung oder -strahlung, der Körper wiederum kann zur Erwärmung weiterer Gegenstände, etwa eines Heizgutes dienen. Ein häufig eingesetztes Material für Suszeptoren ist beispielsweise Graphit welches äußerst widerstandsfähig und bei hoher Temperaturbeständigkeit gleichzeitig gut zu bearbeiten ist. Andere Suszeptoren werden etwa aus rostfreiem Stahl, Molybdän, Siliciumcarbit, Aluminium und anderen leitenden Materialien hergestellt. Der Suszeptor kann in unterschiedlichen Formen in das Material des Körpers eingesetzt werden, zum Beispiel als Schicht, rohr- oder scheibenförmig oder die Kontur eine Aufnahme, etwa eines Tiegels, nachempfindend.
  • Bei der Erhitzung des Körpers kommen, obwohl im Prinzip mit eine Vielzahl insbesondere metallischer Materialien möglich, bevorzugt Körper mit einem Anteil ferromagnetische Materialien zum Einsatz, da diese in der Lage sind, das Wechselfeld zu bündeln und die eingesetzte elektrische Energie mit hohem Wirkungsgrad in thermische Energie umzuwandeln. Dabei werden aufgrund ihres spezifischen elektrischen Widerstandes beispielsweise gerne Eisenlegierungen als ferromagnetische Materialien eingesetzt. Bekanntestes Alltagsphänomen der induktiven Erwärmung von Körpern ist sicher die Erwärmung von Speisen oder dergleichen Heizgut in dafür geeignetem Kochgeschirr auf einem Induktionskochfeld. Bei dem betreffenden Kochgeschirr ist jedenfalls der Bereich von dessen Boden mit einem ferromagnetischen Material versehen. Die Induktionswärme bei Kochgeschirr wird sowohl durch Wirbelströme, als auch durch Ummagnetisierung von ferritischem Material erzeugt, da die Induktionsplatte des Herdes ein hochfrequentes Wechselfeld erzeugt. Beim Überschreiten einer Grenztemperatur entfällt zum einen die Erwärmung durch die Ummagnetisierung, so dass die hierfür einzukoppelnde Leistung deutlich abfällt.
  • Der Ferromagnetismus eines Materials entsteht durch den Umstand, dass elementare magnetische Momente eine parallele Ordnung aufweisen. Auch ohne äußeres Magnetfeld bleibt diese parallele Ordnung durch die Wechselwirkung der Momente untereinander bestehen. Dabei markiert die sogenannte Curie-Temperatur einen reversiblen Phasenübergang ferromagnetischer oder ferrimagnetischer Materialien in ihre paramagnetische Hochtemperaturform, die erwähnte magnetische Ordnung geht bei hohen Temperaturen also verloren und die Ferromagnete sind dann nur noch paramagnetisch. Oberhalb der Curie-Temperatur verschwindet die spontane oder gerichtete Magnetisierung von Kristallbereichen des jeweiligen Materials, durch den Verlust der ferromagnetischen Eigenschaft wird zum anderen also auch das einzukoppelnde Magnetfeld weniger stark gebündelt, das sich in der Folge stärker im Raum ausbreiten kann. Folglich ist auch ein geringerer Anteil des Feldes zur Wärmeerzeugung in Form von Wirbelströme in das Material einkoppelbar.
  • Tatsächlich liegt die Curie-Temperatur ferromagnetischer Materialien häufig in einem Bereich oberhalb von 500°C, so dass etwa gewöhnliches Kochgeschirr mit einem solchen Material diese Temperatur weder erreichen kann noch soll, zuvor setzte jedenfalls eine Sicherheitsabschaltung des Herdes bei z. B. 400°C ein. Trotzdem wird hierbei bereits eine Temperatur von etwa 280° überschritten, bei welcher die Gefahr bestünde, dass eine häufig auf der Innenseite des Kochgeschirrs zu findende PTFE-Antihaftschicht verbrennt, was mit eine Gesundheitsgefährdung für den Benutzer sowie einem Verlust der Antihaft-Eigenschaften verbunden wäre.
  • Durch Verlust der ferromagnetischen Eigenschaften bei Überschreiten der Curie-Temperatur des eingesetzten ferromagnetischen Materials unterschreitet die aus dem elektromagnetischen Wechselfeld des Heizelements ausgekoppelte Leistung eine Grenzleistung, so dass wiederum häufig eine Sicherheitsschaltung der Heizeinrichtung eingreift und das Heizelement abschaltet. In der Folge sinkt die Temperatur des ferromagnetischen Materials wieder ab und die Curie-Temperatur wird unterschritten, so dass die ferromagnetischen Eigenschaften des Materials sich wieder einstellen.
  • Je nach Voreinstellung der Heizeinrichtung kann das Heizelement jetzt prinzipiell erneut zur Abgabe elektromagnetischer Leistung „anspringen” und dem ferromagnetischen Material des zu erwärmenden Körpers elektromagnetische Leistung zum Auskoppeln aus dem Feld zur Verfügung stellen. Dies kann die Heizeinrichtung aufgrund Voreinstellung zum einen automatisch tun, es gibt aber auch eine genügende Anzahl von Heizeinrichtungen, bei denen nach Abschalten der Heizleistung ein aktives Betätigen eines Schalters oder dergleichen Steuerelements zum erneuten Aktivierung des Wechselfeldes vonnöten ist. Überdies ist es auch denkbar, dass etwa das Heizgut bzw. der Körper auf einen ständigen Wechsel zwischen Heizphase und stärkerer Abkühlung mit unerwünschten Nebenwirkungen reagiert, die bei einer konstanten, unterbrechungsfreien Erwärmung ausblieben. Schließlich kann durch den erwähnten Wechsel der Heiz- und Abkühlphasen die Lebensdauer zumindest der Schaltelektronik, oder aber auch des Heizelements der Heizeinrichtung begrenzt werden, der Schaltvorgang an sich kann außerdem mit einer als unangenehm oder zumindest störend empfundenen Geräuschentwicklung verbunden sein.
  • Es besteht daher die Aufgabe, eine Anordnung zum Erwärmen von Körpern mittels einer induktiven Heizeinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche sicherstellt, dass in wenigstens einem einstellbaren Temperaturbereich mittels der Heizeinrichtung über einen gewissen Zeitraum eine definierte, weitgehend konstante Wärmeleistung in den Körper einkoppelbar ist, ohne diesen zu überhitzen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung der eingangs genannten Art, bei der in zumindest einem Bereich des wenigstens einen zu erwärmenden Körpers wenigstens ein zweites ferromagnetisches Material vorgesehen ist, dessen Curie-Temperatur sich von der Curie-Temperatur des ersten Materials unterscheidet, und dass die die ferromagnetischen Materialien aufweisenden Bereiche des Körpers zumindest mittelbar miteinander verbunden sind. Der Bereich des weiteren ferromagnetischen Materials kann mit demjenigen des ersten ferromagnetischen Materials zusammenfallen, muss es aber nicht.
  • Neben dem ersten ferromagnetischen Material ist der zu erwärmende Körper also mit einem zweiten ferromagnetischen Material versehen, wobei sich deren jeweilige Curie-Temperatur voneinander unterscheidet. Dies bedeutet natürlich, dass die Curie-Temperatur des einen verwendeten Materials höher ist, als die Curie-Temperatur des anderen Materials. Beispielsweise ist es möglich, als ein erstes Material ein solches zu verwenden, das eine Curie-Temperatur von etwa 200°C aufweist, während das andere Material eine Curie-Temperatur von 270°C aufweist. Entsprechend führt ein Erreichen der Curie-Temperatur des ersten Materials nicht zu einer Abschaltung der Heizeinrichtung, da über das zweite Material noch genügend Leistung oberhalb der Grenzleistung der Heizeinrichtung aus dem Feld ausgekoppelt wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass der betreffende Körper in einem definierten Leistungsbereich der Heizeinrichtung dauerhaft eingekoppelt bleiben kann.
  • Bei der Verwendung zumindest zweier elektromagnetischer Materialien mit unterschiedlicher Curie-Temperatur wird bei einer bestimmten Leistung zunächst derjenige Bereich induktiven, ferromagnetischen Materials des Suszeptors in dem Körper soweit erhitzt wird, dass die niedrigere der wenigstens zwei Curie-Temperaturen erreicht wird, so dass ab diesem Punkt dasjenige Material, welches diese Curie-Temperatur aufweist, nicht mehr zur Verfügung steht, um die in dem Induktionsfeld enthaltene Leistung in Wärme umzuwandeln. Aufgrund dessen, dass das andere Material eine höhere Curie-Temperatur aufweist, kann dieses Material dem Induktionsfeld der Heizeinrichtung weiterhin Leistung entziehen und Wärme produzieren. Der zu heizende Körper bleibt somit, selbst bei teilweiser „Deaktivierung” eines Materials „sichtbar” für das Induktionsfeld womit verhindert werden kann, dass sich das Induktionsfeld durch Unterschreiten einer Grenzleistung der Heizeinrichtung abschaltet. Überdies kann die Kombination der beiden Materialien mit unterschiedlicher Curie-Temperatur dazu führen, dass beim Einkoppeln einer Leistung ein Punkt erreicht wird, an welchem Wärmeverlustleistung des Körpers und eingekoppelte Induktionsleistung sich im Gleichgewicht befinden und sich auf diese Weise die Heizleistung einpendelt und konstant bleibt.
  • Somit kann bei entsprechenden Einstellungen der Heizeinrichtung der zu erwärmende Körper dauerhaft beheizt werden, ohne ihn dabei zu überhitzen. Bei Überschreiten der höheren der wenigstens zwei Curie-Temperaturen würden die ferromagnetischen Eigenschaften wiederum vollständig verschwinden und die Leistungsabgabe des Feldes aufgrund von Sicherheitseinstellungen zumindest zeitweise unterbrochen. Diese höhere der beiden Curie-Temperaturen ist vorzugsweise so zu wählen, dass sie die Freisetzung toxischer Bestandteile von Beschichtungen des zu erwärmenden Körpers berücksichtigt. Hierbei kann es sich im Falle von Kochgeschirr etwa um Antihaft-Beschichtungen, etwa aus PTFE, handeln, die oberhalb bestimmter Temperaturen schädliche Fluor-Verbindungen wie Fluorphosgen freisetzen.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung ist demnach geeignet zum Erzeugen von Wärme mittels einer Induktionsheizung, bei der während des Erwärmungsvorgangs eine konstante Induktionsleistung gehalten wird, weil das Induktionsfeld nicht abschaltet. Im Vordergrund steht dabei weniger die Begrenzung der Temperatur des Systems an sich, als vielmehr die konstante Leistungsabgabe durch Verhindern der Abschaltung des Feldes. Im, Ergebnis führt dies bei Einstellen eines Gleichgewichts auch zur Temperaturkonstanz.
  • Da beide Bereiche des Suszeptors, welche ferromagnetisches Material aufweisen, in der Lage sein müssen, Leistung aus dem elektromagnetischen Wechselfeld auszukoppeln, und sich hierfür jedenfalls in Reichweite der Induktionsleistung befinden müssen. Hierfür ist es zweckmäßig, wenn bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erwärmung von Körpern die die ferromagnetischen Materialien aufweisenden Bereiche des Suszeptors zumindest mittelbar miteinander verbunden sind und auch bei beispielsweise zwischen ihnen angeordnetem Substrat des Körpers gleichzeitig in der Lage sind, Leistung in den Körper einzukoppeln.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Anordnung kann darin bestehen, die Abschnitte oder Bereiche der wenigstens zwei ferromagnetischen Materialien an dem zu erwärmenden Körper im Wesentlichen parallel zueinander, insbesondere in Schichten, anzuordnen. Hierbei können zum Beispiel die Schichten von ferromagnetischen Materialien an dem zu erwärmenden Körper einander unmittelbar gegenüberliegenden benachbart angeordnet sein, insbesondere aneinander grenzen. Es sind aber auch andere Anordnungen denkbar. Eine andere vorteilhafte Anordnung kann etwa darin bestehen, dass die wenigstens zwei ferromagnetischen Materialien an dem zu erwärmenden Körper eine im Wesentlichen homogene Schicht bilden, hierbei können die unterschiedlichen ferromagnetischen Materialien in einer gemeinsamen Schicht gemischt und in etwa gleichverteilt sein. Eine solche homogene Schicht kann dabei zumindest mit einer der Anzahl unterschiedlicher ferromagnetischer Materialien entsprechenden Anzahl von Arten von Partikeln ausgebildet sein. Wenn es sich bei dem oder den zu erwärmenden Körpern beispielsweise um Kochgeschirre handelt, kann es vorteilhaft sein, wenn die Abschnitte oder Bereiche der wenigstens zwei ferromagnetischen Materialien schichtartig in der Nähe einer an dem zu erwärmenden Körper ausgebildeten Stellfläche angeordnet sind, welche wiederum in Gebrauchsstellung auf der Heizeinrichtung, also der hierfür vorgesehenen Kochfläche eines Induktionsherdes zu stehen kommt. Unterhalb der von dem Erwärmungsvorgang praktisch gänzlich unberührten aus Glaskeramik bestehenden Kochfläche befindet sich dabei das als stromdurchflossene Spule ausgebildete Heizelement, welches das elektromagnetische Wechselfeld erzeugt.
  • Der Erwärmungsvorgang des Körpers wird durch eine zweckmäßige Materialauswahl von ferromagnetischen Materialien positiv beeinflusst, wobei lediglich der Suszeptor, aber auch ganze Bereiche des Körpers oder auch dieser im Ganzen aus solchem Materialien hergestellt sein kann. Hierbei können die wenigstens zwei ferromagnetischen Materialien vorteilhaft beispielsweise jeweils als Gussstahl, als Tiefziehstahl oder als ein magnetisierbarer Edelstahl ausgebildet sein.
  • Bei vorteilhaften Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnung kann der zu erwärmende Körper als Kochgeschirr zur Erwärmung von Speisen, als Werkzeug, als Medizinprodukt oder pharmazeutisches Produkt ausgebildet sein. Diese Aufzählung ist allerdings nicht erschöpfend, es sind auch andere Gegenstände als Bestandteil der erfindungsgemäßen Anordnung denkbar. In einer bevorzugten Weiterbildung kann beispielsweise der zu erwärmende Körper als Werkzeug eines Herstellungsverfahrens, etwa als Teil einer Prägepresse in einem Spritzgussverfahren, vorgesehen sein. Dabei kann der zu erwärmende Körper sowohl den Stempel einer solchen Presse bilden, als auch eine Aufnahme für einen zu prägenden Gegenstand, der gegebenenfalls selbst vor dem Prägen zu erwärmen wäre.
  • Eine andere bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung kann derart vorgesehen sein, dass sich die Curie-Temperaturen der wenigstens zwei ferromagnetischen Materialien derart zueinander verhalten, dass unter Berücksichtigung einer Wärmeverlustleistung des Körpers die aus dem elektromagnetischen Wechselfeld ausgekoppelte Induktionsleistung eine dauerhafte Wärmeleistung in einem Bereich zwischen 300 W und 1300 W bewirkt. Die hierbei durch entsprechende Materialauswahl einstellbaren Werte sind in Grenzen durchaus flexibel. Vorstellbar ist beispielsweise auch, dass die dauerhaft in den Körper eingekoppelte elektromagnetische Induktionsleistung einen bestimmten Wert nicht unterschreiten soll, also beispielsweise größer als 500 W ist. Die einzustellenden Leistungswerte kann man gegebenenfalls auch anhand des gewünschten Temperaturbereichs ermitteln. So könnte man sich vorstellen, dass zumindest zwei ferromagnetische Materialien zum Einsatz kommen, die so aufeinander abgestimmt sind, dass die Curie-Temperatur des wenigstens einen zweiten ferromagnetischen Materials zwischen 250°C und 300°C beträgt, während die Curie-Temperatur des ersten ferromagnetischen Materials zwischen 200°C und 230°C beträgt, wodurch der Körper auf eine konstante Temperatur zwischen 200°C und 300°C erhitzt werden könnte ohne dass die Heizeinrichtung zu schalten wäre.
  • Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch das oben erwähnte Verfahren, welches sich dadurch auszeichnet, dass eine Mehrzahl ferromagnetischer Materialien, insbesondere zwei ferromagnetische Materialien, im Zuge der Fertigung des zu erwärmenden Körpers in wenigstens je einem Abschnitt oder Bereich auf diesen aufgebracht, an diesem angeordnet oder mit diesem verbunden werden, so dass auch mittels des Verfahrens eine Anordnung bereitgestellt wird, mit der in wenigstens einem einstellbaren Temperaturbereich mittels der Heizeinrichtung über einen gewissen Zeitraum eine definierte, weitgehend konstante Wärmeleistung in den Körper eingekoppelt wird, ohne diesen zu überhitzen.
  • Eine vorteilhafte Variante dieses Herstellungsverfahrens kann hierbei darin bestehen, dass die Materialien in Partikeln ausgebildet sind, die als Beschichtung auf den zu erwärmenden Körper miteinander oder nacheinander aufgetragen werden. An dem noch fertig zu stellenden Halbzeug des Körpers bilden die Materialien dann beispielsweise einen schichtartigen Suszeptor, der entweder in einer homogenen gemeinsamen Schicht oder in mehreren voneinander abgegrenzten Schichten vorliegt.
  • Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens können die Materialien durch ein Beschichtungsverfahren, insbesondere durch Kaltgasspritzen, auf den zu erwärmenden Körper aufgetragen werden. Hierdurch könnte beispielsweise den Körpers mit einem als Suszeptor geeigneten Material in Form eines ferritischen Stahls oder dergleichen Material beschichten. Es sind aber auch andere Beschichtungsverfahren auch andere Varianten der Aufbringung der Materialien als Suszeptor auf den Körper zu verstehen. Diese Materialen können als Elemente oder Legierungen auch vorkonfektioniert sein und anschließend an dem Körper angeordnet und mit diesem sowie miteinander in irgend einer Weise verbunden werden, also zum Beispiel geklebt oder eingepresst.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. In teilweise schematisierter Form zeigen dabei die
  • 1 eine geschnittene Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem zu erwärmenden Körper mit einer in einem Abschnitt angeordneten homogenen Schicht zweier ferromagnetischer Materialien als Suszeptor;
  • 2 eine geschnittene Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem zu erwärmenden Körper mit zwei in einem Abschnitt angeordneten benachbarten verschiedenen Schichten von ferromagnetischen Materialien als Suszeptor.
  • Die beiden Zeichnungsfiguren 1 und 2 zeigen jeweils eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Anordnung mit einem zu erwärmenden Körper 2, der in Art eines Gefäßes mit einer nach oben offenen, berandeten Aufnahme 8 ausgebildet ist. Gezeigt ist dabei in beiden Figuren jeweils ein Körper 2, der den Aufnahmebereich eines Kochgeschirrs bildet, im Bereich von dessen Rand für den Betrachter oben rechts ist ein Anschlussstück 9 für ein nicht weiter dargestelltes Griffteil zu erkennen.
  • Jeweils für den Betrachter unterhalb des Körpers 2 der Anordnung 1 erkennt man dabei eine Heizeinrichtung 3, die durch das Symbol für eine Spule als Heizelement schematisch dargestellt und von dem Körper 2 jeweils beabstandet angeordnet ist. An dem Körper 2 ist jeweils ein der Heizeinrichtung 3 zugewandter, ebener Bereich 11 als Suszeptor 10 ausgebildet, der dem Körper 2 überdies als Standfläche dient. In diesen ebenen Bereichen 11 des Körpers 2 sind die Suszeptoren 10 jeweils mit ferromagnetischen Materialien versehen, mittels derer Körper 2 in der Lage ist, ein in der Aufnahme 8 befindliches, nicht weiter dargestelltes Heizgut zu erwärmen.
  • Während der Suszeptor 10 in der 1 eine homogene Schicht 6 mit darin erteilten Partikeln 7 mindestens zweier ferromagnetischer Materialien aufweist, hat der Suszeptor 10 in der 2 zwei Schichten 4, 5 unterschiedlicher ferromagnetischer Materialien, die zwar getrennt, jedoch einander benachbart liegend angeordnet und hierdurch miteinander verbunden sind. Letztere ferromagnetische Materialien sind also in dem Bereich 11 schichtweise nebeneinander angeordnet.
  • Die beiden ferromagnetischen Materialien der Suszeptoren 10 der Schichten 4, 5, 6 in den Bereichen 11 in den 1 und 2 haben voneinander verschiedene Curie-Temperarturen, so dass die Anordnung 1 jeweils dazu ausgebildet ist, durch die Kombination der beiden Materialien mit unterschiedlicher Curie-Temperatur beim Einkoppeln einer Induktionsleistung aus der Heizeinrichtung 3 einen Punkt zu erreichen, an welchem die Wärmeverlustleistung des Körpers 2 und eingekoppelte Induktionsleistung sich jeweils im Gleichgewicht befinden und sich auf diese Weise die Heizleistung einpendelt und konstant bleibt.
  • Demnach betrifft die vorstehend beschriebene Erfindung eine Anordnung 1 zum Erwärmen von Körpern 2, welche mit wenigstens einem Suszeptor 10 versehen sind, mit einer mit wenigstens einem Heizelement versehenen, induktiven Heizeinrichtung 3, welche den wenigstens einen Suszeptor 10 des zu erwärmenden Körpers 2 induktiv erwärmt und dabei von diesem beabstandet angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Suszeptor 10 zumindest einen Bereich 11 oder einen Abschnitt des zu erwärmenden Körpers 2 bildet, und wobei der Suszeptor 10 zumindest ein erstes ferromagnetisches Material aufweist, welches durch die Heizeinrichtung 3 aus einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgekoppelte Induktionsleistung zumindest teilweise in Wärmeleistung umwandelt. Um eine Anordnung 1 zum Erwärmen von Körpern 2 mittels einer induktiven Heizeinrichtung 3 zur Verfügung zu haben, welche sicherstellt, dass in wenigstens einem einstellbaren Temperaturbereich mittels der Heizeinrichtung 3 über einen gewissen Zeitraum eine definierte, weitgehend konstante Wärmeleistung in den Körper 2 einkoppelbar ist, ohne diesen zu überhitzen, weist der Suszeptor 10 in zumindest einem Bereich 11 des zu erwärmenden Körpers 2 wenigstens ein zweites, von dem ersten verschiedenes ferromagnetisches Material auf, und die Curie-Temperaturen der beiden ferromagnetischen Materialien unterscheiden sich voneinander.

Claims (10)

  1. Anordnung (1) zum Erwärmen von Körpern (2), welche mit wenigstens einem Suszeptor (10) versehen sind, mit einer mit wenigstens einem Heizelement versehenen, induktiven Heizeinrichtung (3), welche den wenigstens einen Suszeptor (10) des zu erwärmenden Körpers (2) induktiv erwärmt und dabei von diesem beabstandet angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Suszeptor (10) zumindest einen Bereich (11) des zu erwärmenden Körpers (2) bildet, und wobei der Suszeptor (10) zumindest ein erstes ferromagnetisches Material aufweist, welches durch die Heizeinrichtung (2) aus einem elektromagnetischen Wechselfeld ausgekoppelte Induktionsleistung zumindest teilweise in Wärmeleistung umwandelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Suszeptor (10) in zumindest einem Bereich (11) des zu erwärmenden Körpers (2) wenigstens ein zweites, von dem ersten verschiedenes ferromagnetisches Material aufweist, und dass sich die Curie-Temperaturen der beiden ferromagnetischen Materialien voneinander unterscheiden.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die ferromagnetischen Materialien aufweisenden Bereiche (11) des Suszeptors (10) zumindest mittelbar miteinander verbunden sind.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die ferromagnetischen Materialien aufweisenden Bereiche (11) des Suszeptors (10) an dem zu erwärmenden Körper (2) im Wesentlichen parallel zu einem Bereich des Körpers (2) bzw. zueinander, insbesondere in wenigstens einer Schicht (4, 5, 6), angeordnet sind.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei ferromagnetischen Materialien jeweils als Gussstahl, als Tiefziehstahl oder als ein magnetisierbarer Edelstahl ausgebildet sind.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zu erwärmende Körper (2) als Kochgeschirr zur Erwärmung von Speisen, als Werkzeug, als Medizinprodukt oder pharmazeutisches Produkt ausgebildet ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zu erwärmende Körper (2) als Werkzeug eines Herstellungsverfahrens, beispielsweise als Teil einer Prägepresse in einem Spritzgussverfahren, vorgesehen ist.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Curie-Temperaturen der wenigstens zwei ferromagnetischen Materialien derart zueinander verhalten, dass unter Berücksichtigung einer Wärmeverlustleistung des Körpers (2) die aus dem elektromagnetischen Wechselfeld ausgekoppelte Leistung eine Wärmeleistung in einem Bereich zwischen 300 W und 1300 W bewirkt.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung (1) zum Erwärmen von Körpern (2) mittels einer induktiven Heizeinrichtung (3) mit zumindest einem induktiven Heizelement, bei welcher Anordnung ein zu erwärmender Körper (2) mit wenigstens einem ferromagnetischen Material versehen ist, insbesondere einer Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl ferromagnetischer Materialien, insbesondere zwei ferromagnetische Materialien, im Zuge der Fertigung des zu erwärmenden Körpers (2) in wenigstens je einem Abschnitt oder Bereich (11) auf diesen aufgebracht, an diesem angeordnet oder mit diesem verbunden werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien in Partikeln (7) ausgebildet sind, die als Beschichtung mit einer insbesondere homogenen Schicht (6) auf den zu erwärmenden Körper mit- oder nacheinander aufgetragen werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, die Materialien durch ein Beschichtungsverfahren, insbesondere durch Kaltgasspritzen, auf den zu erwärmenden Körper (2) aufgetragen werden.
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