DE19638517A1

DE19638517A1 - Strahlungsheizkörper für eine Kochstelle

Info

Publication number: DE19638517A1
Application number: DE19638517A
Authority: DE
Inventors: Winfried Leiprecht; Rudolf Gottschling; Silvia Emtmann
Original assignee: AKO Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-03-26
Also published as: WO1998012724A1; AU4623197A; ES2175472T3; US6121587A; EP0927428A1; DE59706894D1; JP2001507500A; AU745337B2; ATE215731T1; PL332315A1; EP0927428B1; CA2265783A1; CZ91899A3; CA2265783C

Description

Die Erfindung betrifft einen Strahlungsheizkörper für eine Kochstelle, insbesondere bei einer Glaskeramikplatte, bei dem in einem Topf ein Isolierboden mit einem isolierenden Ringrand vorgesehen ist und in einem Luftraum oberhalb des Isolierbodens ein Heizelement angeordnet ist und am Topf ein Sicherheitstemperaturbegrenzer vorgesehen ist.

Derartige Strahlungsheizkörper sind marktbekannt und beispielsweise in der DE 35 36 981 C2 beschrieben. Der Sicherheitstemperaturbegrenzer dient dem Schutz der Glaskeramikplatte vor Überhitzung. Der Sicherheitstemperaturbegrenzer weist in einer Röhre einen Ausdehnungsstab auf, der sich in dem Luftraum über dem Heizelement erstreckt. Ein solcher Ausdehnungsstabregler ist ein aufwendiges und damit teueres Bauteil. Außerdem bedingt die Anordnung des Ausdehnungsstabs im Luftraum eine entsprechend große Bauhöhe des Strahlungsheizkörpers.

In der Literaturstelle HEA-Bilderdienst 6.2, August 1983, S. 17, 18 ist eine Glaskeramik-Kochzone mit einem Energieregler und einem Bimetallregler, der sich seitlich am Strahlungsheizkörper befindet, beschrieben. Zum Ankochen ist der Bimetallregler geschlossen. Bei einer Kochzonen-Temperatur von etwa 125°C öffnet der Bimetallregler. Die Sicherheitstemperaturbegrenzung erfolgt auch hier mittels des Ausdehnungsstabfühlers des Energiereglers.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strahlungsheizkörper der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem bei kleiner Schalthysterese der Sicherheitstemperaturbegrenzung ein Ausdehnungsstab nicht erforderlich ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Das Bimetall-Schalterbauteil ist ein kostengünstiges Bauteil und führt in einfacher Weise zu einer hinreichend kleinen Schalthysterese, da es schnell auf die vom Heizelement ausgehende Wärmestrahlung reagiert. Damit ist auch ein weites Überschwingen der Temperatur über einen Grenzwert vermieden. Ein weiterer Vorteil der Anordnung des Bimetall-Schalterbauteils besteht darin, daß verschiedene einfache Möglichkeiten bestehen, die Ansprechtemperatur des Bimetalls einzustellen bzw. zu justieren.

Ein baulicher Vorteil besteht darin, daß das Bimetall-Schalterbauteil auf die Bauhöhe des Strahlungsheizkörpers praktisch keinen Einfluß hat, weil es sich nicht in dem Luftraum zwischen dem Isolierboden und Glaskeramikplatte erstreckt.

Vorzugsweise ist die Temperatur, bei der das Bimetallelement anspricht, größer als 300°C. Damit sind Einflüsse der Umgebungstemperatur des Strahlungsheizkörpers weitgehend unterdrückt.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist in das Bimetall-Schalterbauteil die Funktion eines einstellbaren Energiereglers integriert. Hierfür steht mit dem Bimetallelement oder einem von diesem betätigbaren Schaltkontakt ein Einstellglied in Verbindung, mit dem die Ansprechtemperatur des Bimetallelements einstellbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Teilaufsicht eines Strahlungsheizkörpers mit einem Bimetall-Schalterbauteil in einer ersten Ausführung, mit zeichnerisch teilweise aufgebrochenem Ringteil,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 das Bimetall-Schalterbauteil teilweise geschnitten,

Fig. 4 eine Ansicht des Bimetall-Schalterbauteils in Richtung des Pfeiles IV nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Teilaufsicht eines Strahlungsheizers mit einem Bimetall-Schalterbauteil in einer zweiten Ausführung,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI nach Fig. 5,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel mit integrierter Leistungsregelung und

Fig. 8 einen Schaltplan, schematisch.

Ein Strahlungsheizkörper weist einen Topf (1) auf, in den ein Isolierboden (2) aus thermisch und elektrisch isolierendem Material eingebracht ist. Im Topf (1) ist ein thermisch und elektrisch isolierender Ringrand vorgesehen, der bei den Ausführungsbeispielen von einem separaten Ringteil (3) gebildet ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, 2 könnte der Isolierboden (2) und der Ringrand auch einstückig ausgebildet sein. Zwischen dem Isolierboden (2) und einer auf den Strahlungsheizkörper aufsetzbaren Glaskeramikplatte (4) besteht ein Luftraum (5), in dem ein im Betrieb sichtbar strahlendes Heizelement (6) angeordnet ist. Bei den Ausführungsbeispielen ist als Heizelement eine spiralförmig verlegte Heizwendel gezeigt. Es können jedoch auch andere strahlende Heizelemente, beispielsweise aus Flachdraht oder Heizleiterfolie oder Halogenstrahler, vorgesehen sein. Augen am Topf (1) befindet sich ein Anschlußsockel (7) für den elektrischen Anschluß des Heizelements (6).

Als Sicherheitstemperaturbegrenzer ist ein Bimetall-Schalterbauteil (8) vorgesehen, dessen keramisches Gehäuse (9) durch eine metallische Grundplatte (10) abgeschlossen ist. Im Innern des Gehäuses (9) liegt ein Bimetallelement (11) wärmeleitend an der Grundplatte (10) an. Das Bimetallelement (11) kann als Sprungscheibe ausgebildet sein. Das Bimetallelement (11) steht über einen Keramikstift (12), der in einer Führung (13) gelagert ist, mit einem elektrischen Schaltkontakt (14) in Wirkverbindung. Stromanschlüsse (15) des Schaltkontakts (14) sind nach außen aus dem Gehäuse (9) geführt (vgl. Fig. 3).

Das Gehäuse (9) weist beidseitig im Abstand von der Grundplatte (10) Nuten (16) auf, mit denen das Gehäuse (9) in einen Ausschnitt (17) des Topfes (1) einsteckbar ist, wobei die Ränder des Ausschnittes (17) in die Nuten (16) eingreifen. Das Schalterbauteil (8) ist dadurch auf einfache Weise am Topf (1) festgelegt, wobei über das keramische Gehäuse (9) eine thermische Entkopplung des Bimetallelements (11) vom gewöhnlich aus Blech bestehenden und damit wärmeleitenden Topf (1) erreicht ist. Es kann das Bimetall-Schalterbauteil (8) auch in anderer Weise, beispielsweise mittels eines Bügels, an dem Topf (1) befestigt sein.

Im montierten Zustand (vgl. Fig. 1, 2, Fig. 5, 6, 7) liegt die Grundplatte (10) in einer zum Topf (1) hin offenen Aussparung (18), ohne den Topf (1) zu berühren, was die thermische Entkopplung der Grundplatte (10) vom Topf (1) und damit von dessen Umgebungstemperatur begünstigt. Bei einer anderen Ausführung kann die Grundplatte (10) an dem Topf (1) anliegen und/oder an ihm durch Einstecken befestigt sein. Zur thermischen Entkopplung, also schlechten Wärmeankopplung, wird dabei, beispielsweise mittels Noppen oder Sicken, ein punktuelles oder linienförmiges Anliegen gewählt.

Die Stromanschlüsse (15) stehen außerhalb des Topfes (1). Klammern (19) halten die Grundplatte (10) an dem Gehäuse (9). Sie stellen keine wesentlichen Wärmebrücken dar.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist eine direkte thermische Kopplung zwischen dem wärmeleitend mit der Grundplatte (10) verbundenen Bimetallelement (11) und dem Luftraum (5) gewählt. Hierfür weist das Ringteil (3) im Bereich der Grundplatte (10) und damit des Bimetallelements (11) eine Durchbrechung (20) auf. Durch diese trifft vom Heizelement (6) ausgehende Wärmestrahlung direkt auf die Grundplatte (10). Ist eine noch direktere Ankopplung gewünscht, dann kann die Grundplatte (10) im Bereich des Bimetallelements (11) eine oder mehrere Öffnungen aufweisen. In Fig. 4 ist eine solche Öffnung (21) gezeigt.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 ist eine indirekte thermische Ankopplung des Luftraums (5) an das Bimetallelement (11) vorgesehen. Hierfür ist an der Grundplatte (10) ein Wärmeleitstück (22) ausgebildet. Dieses weist einen Schenkel (23) auf, der sich durch eine zwischen dem Ringteil (3) und dem Isolierboden (2) bestehende Durchbrechung (24) erstreckt. An den Schenkel (23) schließt sich ein Schenkel (25) an, der in dem Luftraum (5) neben dem Heizelement (6) liegt. Der Schenkel (25) liegt etwa dort, wo sich beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 die Durchbrechung (20) befindet. Das Wärmeleitstück (22) kann einstückig mit der Grundplatte (10) ausgebildet sein oder als separates Teil an dieser befestigt sein.

Die Aufnahme der vom Heizelement (6) ausgehenden Wärmestrahlung lädt sich dadurch verbessern, daß der Schenkel (25) - beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, 6 - oder die Grundplatte (10) - beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2 - an der dem Heizelement (6) zugewandten Oberfläche gefärbt, vorzugsweise geschwärzt, mattiert und/oder aufgerauht ist. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist zusätzlich auch das Bimetallelement (11) selbst gegenüber der Öffnung (21) gefärbt, vorzugsweise geschwärzt und/oder mattiert. Um ein schnelles Reagieren des Bimetallelements (11) auf die Strahlungswärme des Heizelements (6) zu erreichen, ist es auch vorteilhaft, wenn die der Strahlung ausgesetzte Oberfläche des Schenkels (25) oder der Grundplatte (10) groß ist, das Wärmeleitstück (22) bzw. die Grundplatte (10) eine geringe Masse aufweist und aus einem gut wärmeleitenden Material besteht.

Die Bimetalltemperatur, bei der das Bimetallelement (11) schaltet, liegt bevorzugt im Bereich zwischen 300°C und 500°C. Eine so hohe Temperatur zu wählen ist günstig, weil dann die Umgebungstemperatur des Topfes (1) das Schaltverhalten kaum mehr beeinflußt. Durch die beschriebenen direkten oder indirekten Ankopplungsmaßnahmen ist es möglich, die Abstimmung so vorzunehmen, daß das Bimetall bei einer für die Glaskeramikplatte (4) kritischen Temperatur, die bei einem bestimmten Grenzwert, je nach Ausführung zwischen 530°C und 630°C an der Oberseite der Glaskeramikplatte, liegt, den Schaltkontakt (14) sicher öffnet, ohne daß es zu einem zu groben Überschwingen der Grenztemperatur kommt. Durch die beschriebenen Ankopplungsmaßnahmen lädt sich auch Schalthysterese des Schaltkontakts (14) auf einem gewünschten kleinen Wert, beispielsweise 30 K, halten.

Das Öffnen des Schaltkontakts (14) bei der Grenztemperatur der Glaskeramikplatte (4) läßt sich außer durch die beschriebenen Maßnahmen auch noch dadurch beeinflussen, daß

a) das Bimetallelement (11) entsprechend vorverformt wird,
b) der Abstand der Grundplatte (10) bzw. des Bimetallelements (11) von dem Heizelement (6) geeignet gewählt wird,
c) die Größe der Durchbrechung (20) entsprechend bemessen wird,
d) die Lage der Grundplatte (10) bzw. des Bimetallelements (11) auf den heißesten Bereich des Heizelements (6) bezogen wird.

Das Bimetall-Schalterbauteil (8) kann auch einen zweiten Schaltkontakt (26) aufweisen, der von dem Bimetallelement (11) oder einem weiteren Bimetallelement (11), gegebenenfalls eines weiteren Bimetall-Schalterbauteils (8) steuerbar ist. Mit diesem zweiten Schaltkontakt (26) lädt sich eine an sich bekannte optische Restwärmeanzeige, beispielsweise eine Glimmlampe (27), steuern (vgl. Fig. 8). Es können an dem Topf (1) in der beschriebenen Weise auch zwei Bimetall-Schalterbauteile angeordnet sein, wobei das eine der Sicherheitstemperaturbegrenzung dient und das andere auf eine niedrigere Temperatur, beispielsweise kleiner als 100°C, für die Restwärmeanzeige justiert ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 weist das Bimetall-Schalterbauteil (8) ein drehbares Einstellglied (28) auf, das mit einem vom Benutzer betätigbaren Drehgriff verbunden ist. Mittels des Einstellgliedes (28), das auf das Bimetallelement (11) oder den Schaltkontakt (14) einwirkt, lädt sich die Temperatur, bei der der Schaltkontakt (14) oder ein dritter Schaltkontakt (29) (vgl. Fig. 8) unterhalb der Grenztemperatur der Glaskeramikplatte (4) öffnet, einstellen. Es ist damit durch das Bimetall-Schalterbauteil (8) neben der Funktion der Sicherheitstemperaturbegrenzung auch die Funktion der Energieregelung für das Kochfeld mit kleiner Schalthysterese und geringem Überschwingen erreicht.

Claims

1. Strahlungsheizkörper für eine Kochstelle, insbesondere bei einer Glaskeramikplatte, bei dem in einem Topf ein Isolierboden mit einem isolierenden Ringrand vorgesehen ist und in einem Luftraum oberhalb des Isolierbodens ein Heizelement angeordnet ist und am Topf ein Sicherheitstemperaturbegrenzer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Sicherheitstemperaturbegrenzer ein Bimetall-Schalterbauteil (8) vorgesehen ist, in dessen am Topf (1) befestigten Gehäuse (9) oder befestigter Grundplatte (10) ein Bimetallelement (11) an der dem Luftraum (5) zugewandten Seite untergebracht ist und daß am Ringrand (3) eine Durchbrechung (20, 24) vorgesehen ist, durch die das Bimetallelement (11) direkt oder indirekt an den Luftraum (5) thermisch angekoppelt ist.

2. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stromanschlüsse (15) des Schaltkontakts (14) des Bimetall-Schalterbauteils (8) außerhalb des Topfes (1) liegen.

3. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement (11) im Gehäuse (9) an einer metallischen Grundplatte (10) wärmeleitend anliegt.

4. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (10) des Gehäuses (9) ohne Berührung mit dem Topf (1) innerhalb des Topfes (1) zwischen dem Topf (1) und dem Ringrand (3) liegt.

5. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (10) punktuell oder linienförmig am Topf (1) anliegt.

6. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (10) im Bereich des Bimetallelements (11) eine oder mehrere Öffnungen (21) aufweist.

7. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (10) und/oder das Bimetallelement (11) der Durchbrechung (20) des Ringrandes (3) gegenübersteht und durch diese der vom Heizelement (6) ausgehenden Strahlungswärme ausgesetzt ist.

8. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grundplatte (10) ein Wärmeleitstück (22) ausgebildet oder befestigt ist, das sich durch die Durchbrechung (24) in den Luftraum (5) erstreckt.

9. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitstück (22) im Luftraum (5) bezogen auf die Ebene des Kochfeldes neben dem Heizelement (6) liegt.

10. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (10) und/oder das Bimetallelement (11) oder das Wärmeleitstück (22) an der dem Luftraum (5) und dem Heizelement (6) zugewandten Oberfläche zur Verbesserung der Aufnahme der vom Heizelement (6) ausgehenden Strahlungswärme gefärbt, vorzugsweise geschwärzt, mattiert und/oder aufgerauht ist.

11. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement (11) bei einer Temperatur über 250°C schaltet.

12. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Gehäuse (9) des Bimetall-Schalterbauteils (8) mittels Nuten (16) in einen Ausschnitt (17) des Topfes (1) eingesteckt ist.

13. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetall-Schalterbauteil (8) mittels der Grundplatte (10) am Topf (1) befestigt ist, wobei die Grundplatte (10) nur punktuell oder linienförmig am Topf (1) anliegt.

14. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Bimetallelement (11) oder einem von diesem betätigbaren Schaltkontakt (14, 29) ein Einstellglied (28) zur Energieregelung in Verbindung steht.

15. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetall-Schalterbauteil (8) einen zweiten Schaltkontakt für eine Restwärmeanzeige aufweist.

16. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Topf (1) ein weiteres Bimetall-Schalterbauteil mit einem Schaltkontakt für die Restwärmeanzeige angeordnet ist.

17. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallelement für die Restwärmeanzeige bei einer Temperatur kleiner als 100°C schaltet.