DE2329435C3 - Induktionskochgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Induktionskochgerät mit einem flächenhaften Induktor zum direkten Beheizen eines mindestens teilweise aus ferromagnetischem Material bestehenden Gefäßes, das auf eine mit einem wärmeisolierenden Zwischenraum zum Induktor angeordnete Deckplatte aus Edelstahl aufsetzbar ist, deren unter dem Gefäß liegender Bereich durch eine ringförmige Stufe gegenüber dem übrigen Bereich der Deckplatte bewegbar ist.

Ein solches Induktionskochgerät ist aus der US-PS 30 85 142 bekannt. Dabei liegt der Induktor teilweise frei, da der abgestufte Bereich der Deckplatte, auf dem das Gefäß ruht, mit Hilfe einer Stellvorrichtung gegen den übrigen Bereich frei auf- und abbewegbar und daher mit einem Zwischenraum zu diesem angeordnet ist. Dies hat den Nachteil eines schlechten Aussehens und einer erschwerten Reinigung. Ferner ist diese Bauweise gefährlich, wenn Wasser oder ein anderer Inhalt des Kochtopfes überfließt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Induktionskochgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Induktor gegenüber dem Gefäß vollständig abgedeckt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Deckplatte einstückig ausgebildet ist.

Die thermische Deformation der Abdeckplatte wird durch die besondere Ausbildung derselben aufgenommen, so daß eine Änderung des Abstandes zwischen dem Induktor und dem Gefäß durch thermische Expansion nicht oder nur in untergeordnetem Maße eintritt. Der Abstand zwischen dem Gefäß und dem Induktor hat stets ein Minimum. Das erfindungsgemäße Induktionskochgerät zeigt eine große Betriebssicherheit. Geräusche und Schwingungen entstehen nur in geringem Maße. Die Abdeckplatte hat eine ausgezeichnete Lagestabilität, so daß selbst bei geringem Abstand zwischen Induktor und Abdeckplatte stets ein wärmeisolierender Zwischenraum vorliegt und zwar unabhängig von der Temperatur des Gefäßes und trotz der einstückigen Ausbildung der Abdeckplatte.
Im Bereich der Abdeckplatte, auf welchem das Gefäß zu stehen kommt können eine oder mehrere Sicken vorgesehen sein. Ferner kann der Innenbereich insgesamt nach oben oder nach unten konvex gekrümmt sein.

ίο Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielhafter Ausführungsformen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Induktionskochgerätes,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Gefäßes für das Induktionskochgerät gemäß F i g. 1,

Fig.3 einen Schnitt durch die Abdeckplatte des Induktionskochgerätes gemäß F i g. 1,
Fig.4 eine perspektivische Ansicht eines Teils des

χ Induktionskochgerätes nach Fig. 1, wobei einige Teile herausgebrochen sind,

Fig.5 eine schematische Darstellung der thermischen Deformation der Abdeckplatte des Induktionskochgerätes gemäß F i g. 1 und

Fig.6 bis 23 Teilansichten abgewandelter Ausführungsformen erfindungsgemäßer Induktionskochgeräte und

F i g. 24 bis 26 perspektivische Ansichten weiterer Ausführungsformen der Abdeckplatte erfindung^gemäßer Induktionskochgeräte mit örtlichen punktuellen Aufwölbungen.

Eine erste Ausführungsform wird nun anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert. Dieses Induktionskochgerät umfaßt ein Gehäuse 10 mit einem Induktor 20 und einer Abdeckplatte 30. Der Induktor 20 umfaßt einen Eisenkern 21 und eine Wicklung 22. Die Abdeckplatte 30 besteht aus Edelstahl mit relativ hohem elektrischem spezifischem Widerstand. Das zu heizende Gefäß, z. B. ein Kochtopf 40 aus Kupfer oder Eisen wird durch den Induktor 20 durch Induktion beheizt. Insbesondere bevorzugt ist ein Kochtopf mit einer laminierten Kupfer-Eisen-Platte. Der Boden des Kochtopfes besteht dabei aus einer Eisen-Platte mit einer Dicke von 0,1—2,0 mm, welche mit einer Kupferplatte mit einer Dicke von 0,2—1,7 mm an der Außenfläche verbunden ist

Die Zufuhr elektrischer Energie mit Netzfrequenz über eine Leitung 60 und einen Schalter 50 wird ein alternierendes magnetisches Feld durch den Induktor 20

so erzeugt. Durch elektromagnetische Induktion im Metallboden des Kochtopfes 40 werden Wirbelströme hervorgerufen und der Boden des Kochtopfes 40 wird durch diese Wirbelströme aufgeheizt. Die Abdeckplatte 30 weist bei dieser Ausführungsform eine Stufe 33 der Höhe Λ auf. Bei dieser Ausführungsform liegt der periphere Bereich der Abdeckplatte höher als der mittlere mit dem Kochtopf in Berührung stehende Bereich. Die Stufe befindet sich im Grenzbereich zwischen dem Bereich hoher Temperatur 31 und dem Bereich niedriger Temperatur 32. Während des Kochens wird der mittlere Bereich 31 erhitzt und er dehnt sich entsprechend der Pfeillinie 50' gemäß F i g. 5 nach außen aus. Hierdurch wird die Abdeckplatte 30 entsprechend der gestrichelten Linie deformiert. Der

t>5 Wert <5 der Abwärtsdeformation in der Mitte ist wesentlich kleiner als bei einer flachen Abdeckplatte und das Gesamtverhalten der Abdeckplatte 30 ist reproduzierbar. Demgemäß steht der Kochtopf 40

relativ stabil auf der Abdeckplatte 30.

Die Höhe h der Stufe 33 zwischen dem mittleren Bereich 31 und dem peripheren Bereich 32 der Abdeckplatte 30 hängt ab von der Tempercturdifferenz und dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Abdeckplatte 30. In praktischen Fällen kann die Höhe h der Stufe 33 etwa 10 mm betragen. Der Grenzbereich zwischen dem mittleren Bereich 31 und dem peripheren Bereich 32 der Abdeckplatte 30 muß nicht notwendigerweise rund oder abgerundet sein, er kann auch _]0 rechteckig sein, je nach der Gestalt des Kochtopfes 40.

Die Abdeckplatte 30 besteht aus Edelstahl. Dieses Material erfüllt die nachstehenden Anforderungen, welche an eine befriedigende Abdeckplatte 30 gestellt werden müssen:

(1) Sie muß aus einem nichtmagnetischen Metall von hohem Widerstand bestehen;

(2) der Abstand zwischen dem Gefäß (40) und dem Induktor(20) muß kleiner als einige mn? sein;

(3) die Abdeckplatte muß bei hohen Temperaturen bis 500⁰C beständig sein;

(4) die Abdeckplatte muß eine große mechanische Festigkeit haben;

(5) die Temperatur der Abdeckplatte (30) muß außerhalb des mittleren Bereichs weniger als etwa 60°Coder60 + einigen" C betragen.

Die erste Bedingung muß erfüllt sein, damit das magnetische Wechselfeld bis zu einer genügenden Tiefe in den Boden des Gefäßes 40 eindringen kann. Wenn Edelstahl verwendet wird, so ist die Eindringtiefe des alternierenden magnetischen Flusses bei Netzfrequenz mit einigen 10 mm recht groß. Wenn somit eine Edelstahlplatte mit einer Dicke von weniger als 1 mm verwendet wird, so wird der magnetische Verlauf durch eine Kupfer-Eisen-Platte mit einer Kupfer-Platte der Dicke 0,2-1,7 mm nicht beeinträchtigt. Demgemäß kann man in diesem Fall einen Heizwert erreichen, welcher ähnlich demjenigen ist, der unter Verwendung einer nichtmetallischen Glasabdeckplatte erreichbar ist.

Die Abdeckplatte 30 muß einen wesentlich höheren _w Widerstand haben als der Kochtopf 40, um die Aufheizung der Abdeckplatte 30 aufgrund von Wirbelströmen möglichst herabzusetzen. Edelstahl hat einen hohen Widerstand, welcher etwa mehrere lOmal größer ist als derjenige des Kupfer-Kochtopfs. Demgemäß beträgt die Beheizung der Abdeckplatte nur etwa 2 - 3% der Beheizung des Kochtopfes.

Die zweite Bedingung muß erfüllt sein, damit ein großer magnetischer Fluß zum Boden des Gefäßes 40 gelangt. Es wurde theoretisch festgestellt, daß der Abstand weniger als einige mm sein sollte.

Die dritte Bedingung muß erfüllt sein, damit die Abdeckplatte gegen Temperaturwechsel beständig ist.

Die vierte Bedingung bedeutet, daß die Abdeckplatte bei falscher Handhabung nicht zerbrochen wird.

Die fünfte Bedingung muß aus Sicherheitsgründen erfüllt sein, um Verletzungen bei Berührung der Abdeckplatte 30 zu verhindern. Zu diesem Zweck sollte die Dicke desjenigen Bereichs der Abdeckplatte 30, welcher mit dem Gefäß 40 in Berührung kommt, so gering wie möglich sein. Andererseits ist es jedoch erforderlich, daß das Gewicht des Gefäßes 40 und dessen Inhalt durch die Abdeckplatte getragen wird. Demgemäß ist es erforderlich, daß die Dicke der Abdeckplatte in diesem Bereich 1 bis 0,3 mm beträgt. <,-,

Eine Edelstahlplatte mit einer Dicke von weniger als 1 mm erfüllt die obigen Bedingungen in jeder Hinsicht befriedigend. Eine Edelstahlabdeckplatte weist eine große thermomechanische Festigkeit auf, ohne daß hierdurch der Wirkungsgrad herabgesetzt würde.

Im folgenden seinen einige weitere Ausbildungen der Abdeckplatte anhand der Fig.6 bis 14 erläutert. Die F i g. 6 bis 8 zeigen Abdeckplatten mit in verschiedener Weise ausgebildeter Stufe. F i g. 9 zeigt eine Modifizierung der Abdeckplatte gemäß Fig.3, wobei an der Peripherie des mittleren Bereiches 31 eine kreisförmige Sicke 34 vorgesehen ist F i g. 10 zeigt eine Abwandlung der Abdeckplatte gemäß Fig.9, wobei die Sicke 34 nach oben gerichtet ist Bei diesen Ausführungsformen wird die thermische Expansion der Abdeckplatte 30 sehr gut absorbiert Gemäß Fig. 11 weist die Abdeckplatte 30 zwei Sicken 34a, 346 auf, welche an der Peripherie des mittleren Bereiches 31 vorgesehen sind und sich nach oben und unten erstrecken. Fig. 12 zeigt eine Abwandlung der Ausbildung gemäß F i g. 11 mit umgekehrter Anordnung der Sicken. F i g. 13 zeigt einen Schnitt durch eine Abdeckplatte mit zwei Sicken 34a, 34A zur Aufnahme thermischer Ausdehnung, welche sich beide abwärts erstrecken. Fig. 14 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 13, wobei sich beide Sicken nach oben erstrecken. Der Kochtopf 40 wird durch eine der beiden Sicken 34a, 34Z> getragen und steht somit sehr stabil auf der Abdeckplatte.

Es können eine Vielzahl von kreisförmigen Sicken 34 zur Aufnahme thermischer Spannungen vorgesehen sein. Die Abmessungen der Sicken können je nach dem Temperaturanstieg in der Abdeckplatte und je nach dem thermischen Expansionskoeffizienten der Abdeckplatte gewählt werden. Bei einer kreisförmigen Sicke 34 gemäß Fig.9 kann diese einen Krümmungsradius von 3 mm haben und eine Höhe von 2 mm haben.

Fig. 15 bis 17 zeigen eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Abdeckplatte, wobei der mittlere Bereich 31 innerhalb der kreisförmigen Sicke 34 konvex nach oben gekrümmt ist. Die Sicke 34 ist höher als die Aufwölbung in der Mitte 3ia des Bereichs 31, so daß letztere nicht mit dem Boden des Kochtopfes 40 bei thermischer Deformation gemäß der gestrichelten Linie in F i g. 17 in Berührung kommt.

Der Induktor 20 und die Abdeckplatte 30 stehen im Bereich 31t stets in Berührung miteinander. Demgemäß wird der Abstand dzwischen dem Induktor 20 und dem Kochtopf 40 im wesentlichen konstant gehalten.

Die Krümmung des Bereichs 32 ist nach oben ausgebildet, da von der Peripherie des Bereichs 31 her eine Kraft hin zur Mitte hin ausgeübt wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich der mittlere Bereich 31 nach unten krümmt und den Induktor 20 berührt. Die Krümmung kann somit nur nach oben stattfinden. Die Höhe h der Stufe 33 und der Abstand g zwischen der Mitte der Aufwölbung 31a und dem höchsten Punkt der kreisförmigen Sicke 34 müssen so gewählt werden, daß eine optimale thermische Spannung und thermische Deformation entsteht Sie werden zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Sickenhöhe d, der Dicke f und dem Durchmesser D des Bereichs 31 ausgewählt. Bei einer Ausführungsform beträgt der Durchmesser D des Bereichs 31 220 mm und die Plattendicke f 0,8 mm. Die Sickenhöhe d beträgt 2 mm. In diesem Fall hat die Stufe 33 eine Höhe Λ von 10 mm und der Abstand # zwischen der höchsten Erhebung des Bereichs 31a und dem höchsten Punkt der Sicke 34 beträgt etwa 0,5 mm. Gemäß Fig. 18 sind zwei kreisförmige Sicken 34a (für einen großen Kochtopf) und 346 (für einen kleinen Kochtopf) vorgesehen. Gemäß Fig. 19 ist eine recht-

eckige Sicke vorgesehen. F i g. 20 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdeckplatte, wobei der tiefste Punkt des konvexen Bereichs 34 durch den Induktor 20 unterstützt wird. Der Kochtopf 40 steht aul dem Bereich 3ib (Fig. 21) oder auf dem peripheren flachen Bereich 32 der Abdeckplatte 30 (Tig. 22). Der mittlere Bereich31ades Bereichs31 kann '"ährend des Heizvorgangs nicht in Berührung mit dem Induktor 20 gelangen. Bei diesen Ausführungsformen ist der Bereich 31 der Abdeckplatte konvex in Richtung der Sicke 34 durchgekrümmt. Es ist jedoch auch möglich, gemäß Fi g. 23 eine konvexe Krümmung in umgekehrter Richtung zur Sicke vorzusehen, solange eine Berührung mit dem Induktor 20 während des Heizens ausgeschlossen ist.

Bei den Ausführungsformen gemäß F i g. 24 bis 26 weist die Abdeckplatte 30 je drei Vorsprünge 37 in Form von örtlichen Aufwölbungen auf, welche in

gleichem Abstand entlang einem Kreis 36 angeordnet sind. Der Kreis 36 hat einen geringeren Radius als der Boden des Kochtopfes. Die Edelstahlplatte hai eine Dicke von etwa 1 mm. Sie wird durch Pressen hergestellt. F i g. 24 zeigt ovale Vorsprünge, deren Höhe die anderen Konkav-konvexen Krümmungen überragt und einen Wert von mehr als dem 0,5- bis 1 fachen der Dicke hat, z. B. etwa 0,8 mm. Die Breite der Vorsprünge beträgt etwa das lOfache der Dicke der Platte und die Länge der Vorsprünge beträgt etwa das 30fache der Dicke der Platte. Der Kochtopf 40 wird durch die drei Vorsprünge der Abdeckplatte 30 unterstützt. Die Entwicklung von Geräuschen und Schwingungen wird so unterbunden. F i g. 25 zeigt kreisförmige Vorsprünge 37 anstelle ovaler Vorsprünge. Gemäß F i g. 26 sind drei Vorsprünge 37 auf einer ringförmigen Sicke 34 vorgesehen. Es können mehr als drei Vorsprünge vorgesehen sein.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   t. Induktionskochgerät mit einem flächenhaften Induktor zum direkten Beheizen eines mindestens teilweise aus ferromagnetischem Material bestehenden Gefäßes, das auf eine dünne mit einem wärmeisolierenden Zwischenraum zum Induktor angeordnete Deckplatte aus Edelstahl aufsetzbar ist, deren unter dem Gefäß liegender Bereich durch eine ringförmige Stufe gegenüber dem übrigen Bereich der Deckplatte bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (30) einstückig ausgebildet ist.
2. 2. Induktionskochgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich zwischen dem unter dem Gefäß liegenden Bereich (31) und den übrigen Bereichen der Deckplatte (30) Sicken (34) vorgesehen sind.
3. 3. Induktionskochgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb der ringförmigen Stufe (33) gelegene Bereich der Deckplatte konkav oder konvex gewölbt ist
4. 4. Induktionskochgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß auf der Deckplatte (30), vorzugsweise auf der ringförmigen Sicke (34), eine Vielzahl von Vorsprüngen (37) für die Unterstützung des Gefäßes (40) vorgesehen sind.