DE2621801C2

DE2621801C2 - Glaskeramik-Kochfeld mit gasbeheiztem Strahlbrenner

Info

Publication number: DE2621801C2
Application number: DE19762621801
Authority: DE
Inventors: Herwig 6500 Mainz Scheidler; Bernd 5000 Köln Schwank; Dietmar 6508 Alzey Wennemann
Original assignee: Schott Glaswerke 6500 Mainz; Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1976-05-15
Filing date: 1976-05-15
Publication date: 1982-09-09
Also published as: DE2621801A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kochfeld mit einem oder mehreren gasbeheizten Strahlbrennern, bei denen das Gas an der Oberfläche einer über dem Brennerraum für den Zutritt des Brenngasgemisches befindlichen perforierten Brennerplatte verbrennt, und mit einer in geringem Abstand über den Brennerplatten angeordneten Glaskeramik-Kochfläche, wobei jeder Strahlbrenner mit einer Zündeinrichtung und einer Zündsicherung, die im Bereich der Brennerpiatte zwischen dieser und der Glaskeramik-Kochfläche angeordnet sind, sowie mit einer Temperaturüberwachungseinrichtung mit wenigstens einem Fühler zur Temperaturbegrenzung der Glaskeramik-Kochfläche, einer Energieregeleinrichtung und einer die Brennerplatte umgebenden Ringwand versehen ist, die einen seitlichen Ableitstutzen für das Abgas aufweist und mit ihrer Oberkante an der Unterseite der Glaskeramik-Kochfläche anliegt

Ein derartiges Kochfeld für Gasherde und Mulden ist bereits bekannt (FR 22 82 604). Dabei sind mehrere Infrarot-Strahlbrenner mit einer entsprechenden Anzahl von Kochstellen in der Glasker-imik-Kochfläche vorgesehen. Die Strahlbrenner sind von einer Ringwand umgeben, die einen bis zur Glaskeramik-Kochfläche aufragenden Rand aufweist. Dadurch ist oberhalb der perforierten Breinerplatten ein Raum zur Aufnahme der Verbrennungsgase gebildet, durch den diese seitlich zu hinter der Kochfläche angeordneten Austrittsöffnungen abströmen.

Trotz der prinzipiellen Eignung der Strahlbrenner bzw. des Beheizungssystem ergeben sich in Verbindung mil einer Glaskeramik-Kochfiäche Schwierigkeiten in der praktischen Anwendung. Die speziellen Probleme ergeben sich daraus, daß einerseits die Glaskeramik-Kochfläche vor Überhitzuiig geschützt werden muß. andererseits aber die Ankochzeiten kurz und der Wirkungsgrad groß sein sollen, wobei auch eine gute Energieregelung bei hinreichender Zündsicherung zu beachten ist. Darüber hinaus müssen für die Kochflächen Vorschriften bezüglich der mechanischen, elektrischen und gastechnischen Sicherheit erfüllt werden.

Die Gasverbrennungstemperatur bzw. die Temperatur der strahlenden Keramik-Brennerplatte eines InfrarotStrahlbrerners muß für eine gute Wärmeübertragung /ur Glaskeramik-Kochfläche durch Strahlung mehr als 900"C betragen. Dabei sollte im Interesse einer guten Wärmeübertragung der Abstand zwischen der sirahlenden Brennerplatte und der Kochfiäche mög liehst gering sein. Die zulässige Maximaltemperalur von Glaskeramik-Kochflächen liegt üblicherweise bei ca. 700" bis 75OT Diese Temperatur wird bei Verwendung guter, planer Kochtöpfe wegen des guten Wärmetransporls nicht überschritten, wenn die Temperatur der strahlenden Brennerplatte 900° £" beträgt.

Bei schlechten, unplanen Topfen oder bei extremen Belastungen, beispielsweise im Falle eines leergekoch ten Topfes, können hingegen in wenigen Minuten an der Glaskeramik-Kochfläche Temperaturen von 900⁰C und mehr auftreten, Diese Überlemperäturen müssen durch die Temperaturüberwachungseinrichtung mit dem Temperaturbegrenzungsfühler sicher verhindert werden. Die Schwierigkeit liegt darin, daß bei der üblichen

Anordnung des Temperaturbegrenzungsfühlers dieser zwar eine Einhaltung der Maximaltemperatur der Glaskeramik-Kochfläche gewährleistet, hierbei aber die Ankochzeiten unzulässig verlängert werden und der Temperaturbegrenzungsfühler je nach Topfart und Belastung unterschiedlich anspricht.

Ferner ist für den praktischen Einsatz neben einer Temperaturbegrenzung der Kochfläche auch eine feinfühlige Einstellbarkeit init verschiedenen Energiestufen für unterschiedliche Töpfe und Gerichte erforder-Hch, wobei die Begrenzung der Kochflächentemperatur sowie kurze Ankochzeiten als Zielsetzung mit einzubeziehen sind. Eine entsprechende feinfühlige Regelung mittels Temperaturfühler im Bereich der heißen Kochzone unter Berücksichtigung der verschiedensten Kochgeräte bereitet bisher bei den bekannten gasbeheizten Glaskeramik-Kochflächen große Schwierigkeiten.

Weitere Schwierigkeiten sind darin zu sehen, daß für die verschiedenen Gasherdtypen, die hinsichtlich der Größe der Glaskeramik-Kochfläche und der Anordnung der Strahlbrenner variieren können, die Anordnung der Bauteile der Energieregeieinrichtung, drr Temperaturüberwachungseinrichtung mit dem Temperaturbegrenzungsfühler, der Zündeinrichtung und der Zündsicherung für den jeweiligen Typ separat festgelegt werden muß, damit eine ordnungsgemäße Funktion sichergestellt ist. Hieraus ergeben sich erhebliche Montagekosten und Probleme bei der konstruktiven und fertigungstechnischen Lösung.

Die durch die FR 22 82 604 bekannte Ringwar.d ist als hohlzylindrische Isolierung aus einem hitzebeständigen keramischen Fasermaterial ausgeführt. Von Nachteil hierbei ist, daß einerseits ein Fühler zur sicheren Temperaturbegrenzung bzw. Einhaltung der Maximaltemperatur getrennt von dem Strahlbrenner und außerhalb der Ringwand angeordnet ist und andererseits mechanische Probleme ungelöst bleiben, weil es bei auftretenden Stoßbelastungen durch den schweren und insbesondere durch die Verrohrung steifen Brenner sehr leicht zum Bruch kommen kann und die Festigkeitsvorschriften nicht erfüllt sind.

Schließlich kann es durch die starre, enge Verbindung zwischen Brenner und Isolationsnng im Laufe der Betriebszeit dazu kommen, daß der Ring sicher verformt und/oder von der Kochfläche abhebt, so daß ein Spalt entsteht, durch den Abpas unkontrolliert ausströmen und außerhalb des Ringes angeordnete Fühler. Anschlüsse oder dgl. unzulässig aufheizen kann und damit eine zuverlässige Temperaturüberwachung und -begrenzung nicht gewährleistet ist.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen für Glaskeramik-Kochfelder beliebiger Große und Form geeigneten, einfach und zuverlässig /u montierenden gasbeheizten Strahlbrenner /u schaffen. bei dem die temptraturempfindlichen Elemente der Temperaturbegrenzung, der Zündeinrichtung und der Zündsicherung sowie ggf. der Energieregeieinrichtung zo angeordnet sind, daß ihre einwandfreie Funktionsweise einhauunabhängig ohne umsiäml'iihc Emstellungsarbeiten und somit ohne zusätzlichen konstrukti ven Aufwand und Gefahr von Anurdnungsfehlern sichergestellt isL

Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Temperaturbegrenzungsfühler Im Bereich der Brennerplattc und innerhalb des von der Ringwand Umgrenzten Raumes ungeordnet und an der Rindwand befestigt ist, daß die Ringwand federnd gegen die Glaskeramik-Kochfläche angedrückt ist und daß jeder Strahlbrenner zusammen mit der Ringwand, der Zündeinrichtung, der Zündsicherung und dem Temperaturbegrenzungsfühler als kompakte einbaufertige Baueinheit ausgeführt ist, in der die Zündeinrichtung, die Zündsicherung und der Temperaturbegrenzungsfühler fest angeordnet und in ihrer Funktionsposition einbauunabhängig festgelegt sind.

Durch das federnde Anliegen der jeweils einen Abgasraum umschließenden Ringwände ist ein immer gleichbleibender Abstand des Temperaturbegrenzungsfühlers zu der zu schützenden Kochfläche gewährleistet Gleichzeitig wird erreicht, daß die Ringwand, da sie sehr leicht ausgeführt sein kann und nur wenig angedrückt sverden muß, bei mechanischen Stoßbelastungen die Festigkeit der Kochfläche nicht nachteilig beeinflußt Die Federung ist ferner von Vorteil und für einen problemlosen Einsatz der Baueinheiten wichtig, wenn die Abgasstutzen in ein gemeinsames Abgasrohr und/oder in einen gemeinsamen Raum unter der Kochfläche geführt werden sollen, beispielsweise weil das Abgas zur Beheizung einer Warrr altezone benutzt werden soii.

Dadurch, daß auch die Fühler für die Zündsicherung, die Zündeinrichtung und ggf. der Fühler für die Energieregeleinrichtung im Raum zwischen der Brenner-latte und der Glaskeramik-Kochfläche an der Ringwand befestigt sind, ist es einfach, alle diese Einzelelemente in ihrer geometrischen Anordnung und funktionell aufeinander abzustimmen und auf Dauer in dieser Lage zu halten.

Die Baueinheit nach der Erfindung kann in mehreren Grur.dtypen aufgebaut sein, je nach der angestrebten Funktionsweise und der gewünschten Genauigkeit der Energieregelung. Werden mehrere Baueinheiten nicht mit jeweils separaten Glaskeramik-Scheiben, sondern mit einer gemeinsamen Glaskeramik-Platte versehen, so entsteht auf einfache Weise eine nvshrflammige funktionsgerechte Kochfläche.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das >^ie Herstellung einer vollautomatischen gasbeheizten Glaskeramik-Kochfläche ermöglicht, wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser Zeichnung stellt

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Kochfeld gemäß der Erfindung und

F 1 g. 2 eine Draufsicht dar.

Unter einer die Kochfläche 1 bildenden Glaskeramik-Abdeckscheibe I befindet sich ein im Prinzip an sich bekannter Infrarot Strahlbrenner 2. Dieser Strahlbrenner besieht aus dem Gehäuse 3, dem Brennerraum 4 einer perforierten Brenncrplatte 5 mit mittiger Öffnung 6. der, Mischrohr 7 mit Düse 8 sowie einer die Brennerplatte umgebenden Ringwand 9.

Über einen tempjraturbedingten elastischen Dichiring 10 wird der Strahlbrenner federnd an die Unterseite der Gldskeramik-Kochfläche angedrückt. In der Ringwand befindet sich ein Ausschnitt mit Stutzen 11. dessen freier Querschnitt so bemessen ist. daß er ein ungehindertes Abströmen der Abgase ermöglicht, Durch die Höhe der Ringwand wird stets ein konstanter Abstand zwischen der strahlenden Brenrierplatte und der Glaskeramik'Kochfläche, vorzugsweise von 10 bis 15 mm, eingehalten.

In der Ringwand befinden sich mehrere Öffnungen. Ein Bohrlochpaar 12, ca. 5 bis 10 mm unterhalb der

Ringwandoberkanle, dient zur Aufnahme eines Temperaturbegrenzer in Form eines stabförmigen Ausdehnungsthermostals 13. Dieses Bohrlochpaar ist so angeordnet, daß der Ausdehnungsthermostat quer über dem abgasseitigen Segment der Brennerplatte liegt. In dieser Anordnung spricht der Thermostat bei hinreichender Eigenempfindlichkeit auf alle Extrembelastungen sicher an.

Eine weitere Bohrung 14, ca. 10 bis 20 mm neben der Abgasöffnung, enthält die Zündkerze 15, durch die durch taktweises Funken das GaS entzündet Werden "kann. Ungefähr 10 mm neben der Zündkerzenbohrung befindet sich in einer weiteren Bohrung 16 ein Thermoelement 17, dessen Spitze sich in einem Abstand von 5 bis / mm oberhalb des Randes der Brennerplatte befindet. Dieses Thermoelement sorgt in an sich bekannter Weise auf thermoelektrischem Prinzip für eine ausreichende Zündsicherung. Anstelle des Thermoelementes kann ohne sonstige Änderung eine Fühlerelektrode für eine Ionisalions-Zündsicherung eingesetzt werden.

Die Temperalurbegrenzung, Zündung und Zündsicherung kann auch auf anderem Wege erreicht werden, wobei dann diese anderen Bauteile wiederum an definierten Stellen der Strahlfläche sitzen und aufeinander abgestimmt sind. So ist es z. B. möglich, einen Ausdehnungsthermostat mit zwei Schaltpunkten zu versehen, dessen unterer die Zündsicherung gewährleistet und dessen oberer Schaltpunkt die Temperaturbegrenzung sicherstellt. Andererseits kann zur Zündung auch ein bis mindestens 1250⁰C temperaturbeständiger, spezieller Glühdraht verwendet werden, der dann ca. 10 bis 15 mm neben der Abgasöffnung und ca. 10 mm oberhalb sowie ca. 5 mm vom Rand der Brennerplatte angeordnet ist.

Ebenso kann als Temperaturbegrenzer auch ein stab-oder ringförmiger Salzschmelz-Ausdehnungsfühler, ein nach dem Prinzip von NTC oder PTC oder nach dem Thermospannungsprinzip wirkender Fühler verwendet werden, wie andererseits die Zündsicherung -to auch fotoelektrisch oder mit einem NTC- oder PTC-Fühler erfolgen kann.

Die mittige öffnung 6 der Brennerplatte dient zur Aufnahme eines Thermostatfühlers zur Energiesteuerung. Die Anordnung dieses Fühlers ist sehr kritisch, da bereits kleinste geometrische Veränderungen zu einer deutlichen Verschlechterung der Ankoch- und Festkochverhältnisse führen und/oder ein automatisches Kochen völlig unmöglich machen.

Als Thermostatfühler kann beispielsweise ein Flüssigkeitskapillarrohr-Thermostat 18 mit einer Temperaturbelastbarkeit von ca. 300⁰C verwendet werden. Dieser wird unterhalb der Glaskeramik-Koehfläche in einem Abstand von ca. 2 bis 5 mm in Halterungen der mittigen, z. B. durch ein Rohr gebildeten Öffnung 6, fixiert. Das Rohr trägt auf der Oberseite und auf dem gesamten Umfang eine zwei bis vier Millimeter dicke Schicht aus einem tsolationsmaterial, wie z. B. Aluminium-Silikatfasern, und ist federnd an die Glaskeramik-Koehfläche angedrückt. Gleichmäßig auf den Umfang verteilt, ca. 2 mm unterhalb der Oberkante, enthält das Rohr vier gegenüberliegende Schlitze mit einem freien Querschnitt von ca. 5 bis 8 mm¹. Durch diese Schlitze strömt ein Tei! des Abgases, das in Verbindung mit der Temperatur der auf dem Rohr liegenden Glaskeramik-Koehfläche den Fühler erhitzt. Der erhitzte Fühler schaltet so je nach vorgewähltem Schaltpunkt den vollen Gasstrom zu öder ab und ermöglicht somit ein vollautomatisches Kochen.

Werden Fühler anderer Bauart, anderer Funktionsweise, wie z. B. NTC-Fühler oder dgl., oder mit höherer Temperaturbelastbarkeit verwendet, können sie in der gleichen aber auch in anderen Anordnungen, aber ebenfalls an vorgegebenen Stellen, genau fixiert werden Auch diese Fühler verwenden ebenfalls einen Teil des Abgases zur Temperatursteuerung des Kochgutes. Würde nur die Temperatur des Topfes bzw. die der Unter dem lopl befindlichen Giaskeramik-Kochfiäche zur Steuerung verwendet, würde das System aufgrund einer zu langen Regelstrecke schwingen und keine genauen Temperatureinstellungen möglich sein. Ein ümittelbarer Kontakt des Meßfühlers an die Glaskeramik-Koehfläche ist dann möglich, wenn durch entsprechende elektrisch/elektronische Schaltung für eine hinreichende Rückführung gesorgt wird.

Durch entsprechende manuelle Stellknöpfe zur Energieii.'äuerung und/oder bei Verwendung zeitgesteuerter, externer Energieregler kann die Baueinheit auch problemlos vollautomatisch betrieben werden.

Für das Abgas enjhält die Ringwand einen Abgasstutzen Auf diesen Stutzen kann ein zweites Rohr wie oben genannt angesetzt werden. 1. B in der Art, daß zwischen Stutzen und Rohr ein Spalt von ca. 2 bis 5 mm besteht, durch den nach dem Injektorprinzip Luft angesaugt wird. Hierdurch kann das Abgas auf einem Weg von nur wenigen Zentimetern auf unkritische Temperaturen abgekühlt werden, was für das freie Abströmen an einer rückseitigen Stellwand wichtig ist. Durch das Abgasrohr kann das Abgas definiert weitergeführt werden und unter Umständen auch zur Beheizung einer Warmhaltezone dienen. Die Federung der Ringwand verhindert hierbei eine starre Kopplung der Ringwand mit dem Abgasrohr.

Um die Umgebung des Raumes um den Brenner hinreichend kalt zu halten, kann die Ringwand und der Rohrstutzen mittels eines temperaturbeständigen Isolationsmaterials isoliert werden.

Diese Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ist nur beispielhaft und soll keineswegs die Erfindung hierauf beschränken. In allen weiteren möglichen Ausführungsformen der Baueinheit sind aber stets alle Maße und Funktionen der Teilelemente aufeinander abgestimmt einschließlich der Durchmesser und der Federung der umgebenden Ringwand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kochfeld mit einem oder mehreren gasbeheizten Strahlbrennern (2), bei denen das Gas an der Oberfläche einer über dem Brennerraum für den Zutritt des Brenngasgemisches befindlichen perforierten Brennerplatte (5) verbrennt, und mit einer in geringem Abstand über den Brennerplatten (5) angeordneten Glaskeramik-Kochfläche (1), wobei jeder Strahlbrenner (2) mit einer Zündeinrichtung (15) und einer Zündsicherung (17), die im Bereich der Brennerplatte (5) zwischen dieser und der Glaskeramik-Kochfläche (1) angeordnet sind, sowie mit einer Temperaturüberwachungseinrichtung mit wenigstens einem Fühler (13) zur Temperaturbegrenzung der Glaskeramik-Kochfläche (1), einer Energieregeleinrichtung (18) und einer die Brennerplatte (5) umgebenden Ringwand (9) versehen ist, die einen seitlichen Ableitstutzen (11) für das Abgas aufweist und mit ihrer Oberkante an der Unterseite der Glaskeramik-Kochfläche (1) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbegrenzungsfühler (13) im Bereich der Brennerpiatte (5) und innerhalb des von der Ringwand (9) umgrenzten Raumes angeordnet und an der Ringwand (9) befestigt ist. daß die Ringwand (9) federnd gegen die Glaskeramik-Kochfläche (1) angedrückt ist und daß jeder Strahlbrenner (2) zusarr. nen mit der Ringwand (9), der Zündeinrichtung (15), der Zündsicherung (17) und dem Temperaturbegrenzungsfühler (13) als kompakte, einbaufertige Baueinheit ausgeführt ist, in der die Zündeinrichtung (15) die Zündsicherung (17) und der 1 ^mperaturbegrenzungsfühler (13) fest angeordnet und in ih-er Fur'-.tionsposition einbauunabhängig festgelegt s'nd.

2. Kochfeld nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ringwand (9) und der Unterseite der Glaskeramik-Kochfläche (1) ein elastischer Dichtring (10) angeordnet ist.

3. Kochfeld nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbegrenzungsfühler (13) ein stabförmiger Ausdehnungsthermostat ist.

4. Kochfeld nach Anspruch 3, dadurch geken.v zeichnet, daß der stabförmige Ausdehnungsthermostat (13) eine Salzschmelzfüllung aufweist.

5. Kochfeld nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbegrenzungsfühler (13) von einem oder mehreren Thermoelementen gebildet ist.

6. Kochfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbegrenzungsfühler (13) in der Nähe des Ableitstutzens (11) für das Abgas angeordnet ist.

7 Kochfeld nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der TemperaturbegrenzungsfüMcr (13) ringförmig zwischen Brennerplatte (5) und der Glaskeramik-Kochfläche (1) angeordnet ist.

8 Kochfeld nach einem der Ansprüche I bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbegrenzungsfühler (13) gleichzeitig als Temperaturfühler für die Energieregeleinnchtung (18) vorgesehen nt,

9, Kochfeld nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbe^ grenzungsfühlef (13) gleichzeitig der Zündsicherung dient.

10* kochfeld nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturbegrenzungsfühler (13) nach dem NTC- oder PTC-Prinzip arbeitet