DE2442717C2 - - Google Patents
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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.
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