DE2442717C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kochplatte für Elektroherde mit einem Überhitzungsschutz nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Eine derartige Kochplatte ist aus der DE-AS 11 20 099 bekannt geworden. Dort ist ein Überhitzungsschutz-Bime­ tallschalter an dem unteren Abschlußdeckel der Kochplatte so befestigt, daß das Bimetallelement nicht zu hohen Temperaturen ausgesetzt ist und nur dem Einfluß der zu schützenden Kochplatte unterliegt. Er ist daher an der Außenseite des Abschlußdeckels, jedoch im Bereich der Heizzone der Kochplatte angeordnet.

Aus der DE-AS 11 76 770 ist ein Leistungstakter für elek­ trische Wärmegeräte bekannt geworden, bei dem ein Kaltlei­ ter (PTC-Widerstand) zur Einstellung oder selbsttätigen Regelung der Leistungszufuhr von elektrischen Wärmegerä­ ten, auch Kochplatten, Verwendung findet. Der Kaltleiter wird dabei nicht der Temperatur der Kochplatte direkt ausgesetzt, sondern von einer Hilfs-Beheizung beheizt, so daß er die Charakteristik eines Leistungssteuergerätes bekommt. Zur Temperaturerfassung der Kochplatte selbst ist diese Einrichtung nicht geeignet.

Aus der DE-AS 11 55 855 ist ebenfalls die Verwendung eines PTC-Widerstandes bei Elektrowärmegeräten bekannt geworden. Er ist zur Temperaturregelung eingesetzt, nämlich im Inneren eines elektrisch beheizten Kochgefäßes.

Elektrische Kochplatten werden häufig für hohe Belastungen ausgelegt, zum Teil für mehr als 10 Watt pro Quadratzenti­ meter. Bei unsachgemäßem Gebrauch können daher die Leer­ laufleistungen zu Temperaturen von mehr als 600°C führen. Auf der anderen Seite werden heute zunehmend mehr Einbau­ herde hergestellt, bei denen die einzelnen Kochplatten in eine auch andere Elemente enthaltende Kombination einge­ setzt werden. Dabei steht oft nur ein sehr geringer Ein­ bauraum zur Verfügung. Auch bestehen angrenzende Bauteile aus brennbaren Materialien, so z. B. Holz- oder Plastikma­ terial. An und für sich werden für den Koch- und Bratvor­ gang bei einwandfreiem Geschirr keine hohen Temperaturen der Kochplatte benötigt. Da aber die normal verwendeten Töpfe und Bratpfannen in der Regel nicht ganz einwandfrei sind und nicht gleichmäßig auf der Kochplatte aufliegen, muß die Oberflächentemperatur der Kochplatte bei der Arbeit 420°C erreichen können, damit der gewünschte Ar­ beitsvorgang auch tatsächlich durchgeführt werden kann. Gleichzeitig sollten die Regler oder Steuerorgane der Kochplatte so eingerichtet sein, daß die Kochplatte unab­ hängig vom jeweiligen Temperaturniveau stets die volle Leistung abgeben kann. Deshalb ist ein Überhitzungsschutz durch Abregeln der Leistung im Bereich der oberen Arbeits­ temperatur der Platte nicht die günstigste Lösung. Ande­ rerseits bringen die hohen Leerlaufleistungen, die je nach Art der Platte und je nach Art der Steuerung im Bereich von 600 bis 800 Watt liegen können, wie oben bereits erwähnt, erhebliche Gefahren für den Verbraucher und für die Einbauumgebung der Kochplatte, zumal die Leerlauf­ leistungen Dauerleistungen sein können, die zu hohen Temperaturen führen, weil die Abfuhr der erzeugten Wärme nicht in ausreichendem Maße stattfinden kann.

Es ist bekannt, daß aufgrund der bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten des Wärmeflusses (s. "Grundlagen der technischen Thermodynamik" von Norbert Elsner, Bertelsmann Universitätsverlag, 1973, Abschnitt 12,2) Temperaturände­ rungen an verschiedenen Orten zeitlich verzögert sind. Dementsprechend war beim Stand der Technik bisher stets versucht worden, den Zugriff von Temperaturbegrenzern auf die Kochplatte so direkt und unmittelbar wie irgend mög­ lich zu machen, um Überhitzungserscheinungen möglichst rechtzeitig erfassen zu können und durch Abschaltung Überhitzungszustände zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Kochplatte für Elektroherde mit Überhitzungsschutz zu schaffen, bei der im oberen Temperaturbereich noch mit voller Leistung gearbeitet werden kann, ohne daß eine Schädigung der die Kochplatte umgebenden Teile als Folge eines Leerlaufes der Kochplatte zu befürchten ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo angestrebt wurde, die Temperatur der Kochplatte selbst möglichst schnell und exakt zu erfassen, war bei der Erfindung der wesentliche Gedanke, durch den Temperatur­ fühler nicht die Temperatur der Kochplatte selbst zu erfassen, sondern die Temperatur des Einbauraumes. Eine Grundlage dieses Gedankens ist die Tatsache, daß die Kochplatte selbst in der Zeit bis zum Ansprechen des Überhitzungsschutzes überlastet werden kann, ohne Schaden zu nehmen. Empfindlich und kritisch ist dagegen die Peripherie der Kochplatte, die durch den Widerstand ge­ schützt wird.

Durch die Temperaturniveau-Senkung und die Zeitverzögerung gegenüber Temperaturerhöhungen der Kochplatte lassen sich unter Verwendung eines an sich bekannten Kaltleiters mit einer unter der Arbeitstemperatur der Kochplatte liegenden Sprungtemperatur erhebliche Vorteile erzielen. Arbeitet die Kochplatte bei einer unterhalb der oberen Arbeitstem­ peratur liegenden tatsächlichen Temperatur, dann bleibt auch die Temperatur, auf die sich der Kaltleiter während des Betriebs der Kochplatte erwärmt, stets unter der Sprungtemperatur. Wird beispielsweise ein Bratgeschirr verwendet, das nur an einzelnen Stellen an der Kochplatte aufliegt, dann erreicht die Temperatur der Platte in der Regel maximal eine obere Arbeitstemperatur von ca. 700 K (ca. 420°C), ohne wesentlich darüber anzusteigen, weil die Abstrahlung so stark ist, daß die von der Platte erzeugte Wärmeenergie ohne weitere Temperaturerhöhung abgestrahlt werden kann. Unterhalb der Kochplatte steigt die Tempera­ tur zwar ebenfalls noch an, infolge der Abstrahlung der erzeugten Wärme wird die Sprungtemperatur des Kaltleiters jedoch noch nicht überschritten. Befindet sich dagegen kein Kochgeschirr auf der Platte, dann reicht die Abstrah­ lung der Platte selbst nicht mehr aus, um die erzeugte Wärmemenge bei der oberen Arbeitstemperatur abzustrahlen. Die Folge davon ist ein weiterer Temperaturanstieg in der Platte und in deren Umgebung. Durch die zeitliche Verzöge­ rung des Temperaturanstiegs im Bereich des Kaltleiters steigt die Temperatur des Kaltleiters noch nicht oder noch nicht wesentlich an. Dies hat zur Folge, daß die Kochplat­ te ohne weiteres für kurze Zeit eine überhöhte Temperatur zwischen ca. 720 bis 820 K (ca. 450 bis 550°C) annehmen kann, ohne daß der Kaltleiter seine Sprungtemperatur erreicht, z. B. dann, wenn ein Kochgeschirr für kurze Zeit abgenommen wird oder wenn eine Kochplatte angestellt wird, bevor ein Kochgeschirr auf die Platte aufgesetzt wird. Hält die übermäßige Temperatur in der Kochplatte jedoch für längere Zeit an, z. B. dann, wenn vergessen wurde, die Kochplatte abzuschalten, dann staut sich auch die erzeugte Wärme unterhalb der Kochplatte an, da sie aus dem Raum unterhalb der Platte nicht im gewünschten Maß abgeführt werden kann. Dieser Wärmestau führt zu einem Temperaturan­ stieg des Kaltleiters über seine Sprungtemperatur hinaus, was zur Folge hat, daß sich sein Durchgangswiderstand plötzlich erheblich erhöht. Dabei kann die Sprungtempera­ tur des Kaltleiters je nach Einbau und Steuerungsart so gewählt werden, daß die Restleistung, die zur Kochplatte führt, die Umgebungstemperatur nicht mehr erhöht. Erst dann, wenn die Stromzufuhr zur Kochplatte abgeschaltet wird, sinkt die Temperatur in der Umgebung des Kaltleiters unter dessen Sprungtemperatur, so daß die Kochplatte bei Bedarf wieder mit voller Leistung betrieben werden kann.

Die Sprungtemperatur des Kaltleiters ist vorzugsweise so gewählt, daß sie innerhalb eines Bereichs liegt, in dem eine Gefährdung der an die Platte angrenzenden wärme­ empfindlichen Teile noch nicht zu befürchten ist. Eine Sprungtemperatur zwischen ca. 420 und 470 K (ca. 150 und 200°C), vorzugsweise zwischen ca. 433 und 453 K (ca. 160 und 180°C), hat sich als vorteilhaft erwiesen. Im Einzel­ fall können die Sprungtemperaturen auch etwa vorliegenden besonderen Umständen angepaßt werden, insbesondere auch unterhalb oder oberhalb des angegebenen Bereiches liegen.

Die Zeitverzögerung des Temperaturanstiegs des Kaltleiters wird durch eine räumlich getrennte Anordnung des Kaltlei­ ters von der Kochplatte erreicht, bei der eine direkte Wärmeübertragung mittels guter Wärmeleiter vermieden ist bzw. eine untergeordnete Rolle spielt. Dadurch wird auch gleichzeitig erreicht, daß sich der Heizleiter bei einem Betrieb der Kochplatte auf gleicher Temperaturhöhe oder bei einem Temperaturanstieg der Kochplatte stets auf einem niedrigeren Temperaturniveau befindet. Hierbei kann der Kaltleiter bei einer Ausführungsform der Erfindung so angeordnet sein, daß er in der Hauptsache von der Koch­ platte erwärmt wird, so z. B. durch verzögerte Wärmeleitung oder durch Wärmestrahlung. Andererseits kann der Kaltlei­ ter auch so angeordnet sein, daß er im wesentlichen die Temperatur seiner Umgebung annimmt, so z. B. durch Konvek­ tion der ihn umgebenden Luft oder durch Rückstrahlung anderer Bauteile. Es sind auch fließende Übergänge zwi­ schen diesen beiden Einbaumöglichkeiten ohne weiteres gegeben.

Der Körper eines Seitenanschlußstücks der Kochplatte kann, wie bekannt, aus keramischem Isoliermaterial bestehen, und der PTC kann innerhalb dieses Anschlußstückes angeordnet sein. Vorteilhaft ist auch die Anordnung des Seitenan­ schlußstücks unter dem seitlichen Rand der Kochplatte. Einerseits liegt diese Stelle unmittelbar in der Nähe von gefährdeten Bauteilen. Die niedrig eingestellte Sprungtem­ peratur, d. h. die niedrig eingestellte Sicherheitsgrenze, läßt damit hohe Leistungen beim sachgemäßen Gebrauch der Kochplatte zu, schützt aber in jedem Fall vor unsachge­ mäßem Gebrauch, der zu einer übermäßigen Erwärmung der gefährdeten Bauteile führen könnte.

Der Kaltleiter, der vorteilhafterweise in Form einer an sich bekannten Kaltleiterplatte vorliegt, kann Teil eines elektrischen Kontaktelementes, insbesondere eines Steck­ kontaktes, sein.

Weitere Merkmale bevorzugter Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevor­ zugten Ausführungsform in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

• In der Zeichnung ist ein Teilschnitt einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist eine übliche elektrische Kochplatte 1 auf, bei der zum Anschluß der Heizspirale ein von der Spirale kommender Verbindungsdraht 2 durch eine Durchführungstülle 3 zur isolierten Durchführung des Verbindungsdrahts durch ein unteres Abdeckblech 4 geführt ist. Von der Durchfüh­ rungstülle 3 verläuft ein am Abdeckblech 4 befestigtes Tragblech 5 radial nach außen und führt gleichzeitig etwas von der Platte weg. An dem Tragblech 5 ist ein Seitenan­ schlußstück 6 aus Steatit-Material befestigt. Das An­ schlußstück 6 enthält Kontaktelemente in Form einer Steck­ verbindung mit Klemmfedern 7 und 8 zum Einstecken und Festhalten der zu verbindenden Leitungen. Die Anordnung der Kontaktelemente ist in der Zeichnung schematisch darge­ stellt.

Im Innenraum des Anschlußstücks 6 ist eine keramische Kaltleiterplatte 9 angeordnet, die eine Sprungtemperatur von ca. 170°C besitzt. Die Kaltleiterplatte wird vom Anpreßdruck der Klemmfeder 8 der Steckverbindung gegen ein an der Innenwand des Anschlußstücks 6 liegendes elektrisch leitendes Verbindungsstück 12 gedrückt, dessen Kontakt­ fläche zum Kaltleiter 9 versilbert ist. Zwischen Kaltlei­ ter 9 und Klemmfeder 8 ist ein Verbindungsstreifen 10 eingeschoben, dessen Ende ebenfalls versilbert ist, um einen guten Kontakt mit der Kaltleiterplatte 9 zu gewähr­ leisten. Der Verbindungsstreifen 10 ist mit dem Verbin­ dungsdraht 2 verschweißt. Das Verbindungsstück 12 ist als Kulissenbügel ausgebildet und weist an seinem vom Kalt­ leiter 9 abweisenden Ende eine Öffnung zum Einstecken einer Aderendhülse 11 auf, die zwischen Feder 7 und oberen Teil des Verbindungsbügels 12 einschiebbar ist. Die bei­ derseitigen Klemmfedern 7 und 8 sind im Anschlußstück getrennt voneinander angeordnet, so daß die elektrische Verbindung von der Aderendhülse 11 über den Verbindungsbü­ gel 12 zum Kaltleiter 9 und zum Verbindungsstreifen 10 verläuft. Die anderen Zuleitungen der Heizspirale können herkömmlich angeschlossen sein. Es können, wenn erwünscht, aber auch dort Kaltleiter zwischengeschaltet sein.

Für den Einbau der Kaltleiterplatte in das Anschlußstück sind keine zusätzlichen Teile erforderlich. Auch liegen im Anschlußstück die Bedingungen vor, die für die gewünschte Funktion des Überhitzungsschutzes bevorzugt sind, nämlich tiefes Temperaturniveau im Verhältnis zur Plattentempera­ tur durch Anordnung unterhalb der Platte und Befestigung des Anschlußstücks an der Platte mit Hilfe von Bauteilen, bei denen eine schnelle und verlustarme Wärmeübertragung von der Platte zum Anschlußstück nicht möglich ist. Da­ durch wird außerdem noch die Zeitverzögerung des Tempera­ turanstiegs erzielt.

Arbeitet die Kochplatte bei voller Belastung und befindet sich auf der Kochplatte ein dieser Wärme entziehender Verbraucher, dann steigt ihre Temperatur in der Regel nicht wesentlich über 400°C an, während die Temperatur des unterhalb der Platte befindlichen Raumes nicht über ca. 150°C ansteigt. Beim Leerlauf der Platte kann deren Tem­ peratur schnell bis auf ca. 600°C ansteigen, ohne daß sich die Temperatur in der Umgebung des Kaltleiters zunächst wesentlich erhöht. Ein kurzzeitiger starker Temperaturan­ stieg bei der Kochplatte führt also noch nicht zum Sprung des Kaltleiters. Erst eine längere Überhitzung der Platte führt durch einen Wärmestau im Einbauraum 14 unterhalb der Platte zu einer Temperaturerhöhung in der näheren Umgebung des Kaltleiters bis über die Sprungtemperatur, was dann eine starke Erhöhung des Durchgangswiderstandes des Kalt­ leiters zur Folge hat. Die Restleistung der Kochplatte wird dabei soweit gedrosselt, daß keine Gefahr mehr für wärmeempfindliche Teile in der Einbauumgebung der Koch­ platte besteht.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung befindet sich das Anschlußstück und damit der Kaltleiter im wesentlichen direkt unter dem Außenrand 13 der Kochplatte 1. Bei einem Temperaturanstieg der Koch­ platte auf unerwünscht hohe Temperaturen strahlt der Plattenrand 13 an seiner Unterseite in entsprechend erhöh­ tem Maße Wärme ab. Durch entsprechende Anordnung des Anschlußstücks unterhalb des Plattenrandes und dadurch, daß besondere Abschirmteile zwischen Anschlußstück und Plattenrand vorgesehen oder auch vermieden werden können, ist es möglich, sowohl den Grad der Zeitverzögerung als auch den Temperaturniveauunterschied im Bereich der Sprungtemperatur auf die gewünschte Höhe einzustellen.

Claims (7)

1. Elektrische Kochplatte für Elektroherde mit einem Überhitzungsschutz, der an der Kochplatte (1) be­ festigt und an einer Stelle im Einbauraum (14) ange­ ordnet ist, die ein geringeres Temperaturniveau auf­ weist als das der Kochfläche, dadurch gekennzeichnet, daß

• a. in die Zuleitung der Kochplatte (1) ein PTC-Element (9) geschaltet ist, dessen Sprungtemperatur unter 470 K (ca. 200°C) liegt,
• b. das PTC-Element mit Abstand von der Kochplatte (1) und
• c. an einer vor direkter Strahlung und Kontaktwärme­ übertragung von der Kochplatte (1) her thermisch abgeschirmten, jedoch
• d. die Temperatur des Einbauraumes (14) erfassenden Stelle angeordnet ist.

2. Elektrische Kochplatte nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Körper eines Seitenanschluß­ stücks (6) der Kochplatte (1) in an sich bekannter Weise aus keramischem Material besteht und das PTC-Element (9) in diesem Seitenanschlußstück (6) angeordnet ist.

3. Elektrische Kochplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Element (9) auf eine Sprungtemperatur zwischen ca. 420 K und 470 K (ca. 150 bis 200°C), vorzugsweise 430 K bis 450 K (ca. 160- 180°C) eingestellt ist.

4. Elektrische Kochplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Element (9) als Platte ausgebildet ist.

5. Elektrische Kochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Element (9) unter dem Seitenrand (13) der Kochplatte (1) angeordnet ist.

6. Elektrische Kochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Element (9) Teil eines elektrischen Kontaktelementes, insbe­ sondere eines Steckkontaktes (7, 8, 9, 12) ist.

7. Elektrische Kochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Element ca. 15 bis 30 mm unterhalb der Ebene angeordnet ist, in der die Heizspirale der Kochplatte (1) liegt.