DE2760339C3 - Elektrischer Strahlungsheizkörper für Glaskeramikkochplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Strahlungsheiz­ körper für Glaskeramikkochplatten nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Das Hauptpatent 25 51 137 beschreibt einen Strah­ lungsheizkörper, dessen mit einem Heizleiter versehe­ nes Heizfeld von einem Ring aus Isoliermaterial umge­ ben ist, der auf einer Isolierung aufliegt, an deren Ober­ fläche der Heizleiter angebracht ist. Es wäre erstrebens­ wert, bei einer solchen vorteilhaften Ausbildung eines Strahlungsheizkörpers auch Mehreinheiten-Kochgerä­ te zu schaffen, bei denen die einzelnen Heizfelder ein­ zeln und zusammen schaltbar sind.

Die DE-PS 26 53 389 beschreibt ein Kochgerät, bei dem mehrere Heizfelder aneinander in ihrer Form an­ gepaßt und durch den einzelnen Heizfeldern zugeord­ nete Schaltorgane einzeln oder zusammen schaltbar sind, um so ein Mehreinheiten-Kochgerät zu schaffen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strahlungsheiz­ körper für Glaskeramikkochplatten nach dem Hauptpa­ tent derart weiterzubilden, daß er auch als Mehreinhei­ ten-Kochgerät verwendbar ist. Dabei sollen die Vorteile des Hauptpaten­ tes in Bezug auf die Herstellung, Montage, Transport und Reparatur sowie geringe Verlustwärme bei niedriger Bauhöhe erhalten bleiben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Aus den Merkmalskomplexen h) und i) werden keine Rechte hergeleitet.

Durch die Form der Ringe kann die Form der einzelnen Heiz­ felder bestimmt werden. Die Isolierunterlage kann vorzugs­ weise aus einer oder mehreren den Boden der Trägerschale bedeckenden Isolierschichten und den Umfang jedes Heizfel­ des umgebenden Ringen aus Isoliermaterial bestehen, die bis an die Glaskeramik reichen. Die Ringe können die Scheibe, auf der die Heizleiter angeordnet sind, in ihrem Randbereich übergreifen und so auch beim Transport sicher festlegen. Der Ring besteht aus einem mechanisch höher be­ lastbaren Material als die übrige Isolierung. Dadurch werden Rißbildungen im Rand vermieden, wozu auch die von der übrigen Isolierung getrennte Ausbildung des Ringes wesentlich beiträgt. Trotzdem isoliert der Ring das Heizfeld nach außen hin, also bei einem Mehreinheiten- Kochgerät auch gegen die benachbarten Heizfelder.

Vorzugsweise kann der Ring in seinem von dem Tragteller geführten Randbereich von dem Tragteller zumindest teil­ weise übergriffen sein. Hierdurch wird die gesamte, auch den Ring umfassende Isolation mit dem Tragteller zu einer Einheit verbunden.

Die Isolierung besteht zumindest teilweise aus schüttfähigem Isoliermaterial, vorzugsweise aus feinverteilter Kieselsäure. Dieses Schüttmaterial hat zwar aus­ gezeichnete Isoliereigenschaften und Temperaturbeständig­ keit, ist jedoch mechanisch nicht sehr fest und könnte insbe­ sondere in Randbereichen zur Rißbildung neigen.

Die einzelnen Heizfelder können, wie aus der DE-PS 26 53 389 bekannt, in ihrer Form aneinander angepaßt sein. Dabei können die die Heizfelder bildenden Scheiben mit darauf angeordneten Heizleitern eine runde oder viereckige Gestalt haben, und auch die Ringe können eine vielfältige Gestalt haben, z.B. kreisrund oder viereckig. In dem zwei Heizfelder überbrückenden Bereich könnte der stegförmige, dazwischen liegende Ringbereich eine außen viereckige und innen runde Gestalt haben.

Obwohl es möglich ist, die Scheibe auf übliche Weise aus­ zubilden und beispielsweise die Heizleiter in Nuten dieser Scheibe einzulegen oder anderweitig an ihr zu befestigen, ist eine Ausführung der Scheibe besonders bevorzugt, bei der diese aus ihr ausgeformte Erhebungen aufweist, in die die Heizwiderstände teilweise eingebettet sind und im üb­ rigen im wesentlichen uneingebettet auf der Oberfläche des Isolierträgers verlaufen. Dabei kann auch der Ring an sei­ nem Umfang auf den Erhebungen aufliegen.

Um trotz höchstmöglicher thermischer Isolation die mecha­ nischen Eigenschaften, insbesondere die Abriebfestigkeit, zu verbessern, können vorteilhaft Teile der Isolierung und/oder der Ringe mit einer Oberflächenbeschichtung ver­ sehen sein und kann ggf. die nach oben weisende Fläche der Scheibe mit einer gut abstrahlenden Beschichtung versehen sein. Diese Merkmale sind auch in dem prioritätsgleichen Patent 27 29 930 unter Schutz gestellt. Daher wird im vor­ liegenden Patent dafür nur Schutz im Zusammenhang mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beansprucht. Es wird auch darauf hingewiesen, daß Oberflächenbeschichtungen von Isolierkör­ pern, die auch Infrarot-reflektierende Metalloxide enthal­ ten, aus der US-PS 37 18 497 bekannt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweise abgebrochenen zentralen Schnitt durch eine Strahlungsheizeinheit eines Glaskermik­ kochgerätes,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des darin verwendeten Isolierträgers,

Fig. 3 ein vergrößertes Detail entsprechend dem strich­ punktierten Kreis III in Fig. 1 und

Fig. 4 eine Variante in Darstellungsweise nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Glaskeramikkochplatte 18 dargestellt, die die Kochfläche eines im übrigen nicht weiter dargestel­ lten Elektrokochgerätes bildet. Unter der Glaskeramikkoch­ platte ist eine Heizeinheit 11 angeordnet, und zwar vor­ zugsweise mittels nicht dargestellter Federelemente an die Unterseite der Glaskeramikkochplatte angedrückt. Die Heiz­ einheit 11 besitzt einen Tragteller 12 aus Blech, der aus einem unteren Blechteil 41 in Form einer flachen Schüssel mit ebenem Boden und einem oberen Blechteil 45 in Form eines Ringes mit Z-förmigem Querschnitt besteht. Beide Blechteile sind an ihren aufeinanderliegenden Ringflanschen miteinander verbunden.

Für das Mehreinheiten-Kochgerät ist der Trag­ teller 12 mit einer Isolierung 50 ausgekleidet, die mehrere schüsselförmige Ausnehmungen zur Aufnahme von Isolierträ­ gern oder Scheiben 21 abgrenzt. Die Isolierung 50 enthält zwei parallel zum Boden 46 der Trägerschale verlaufende Isolierschichten oder -scheiben 19a, 19b und einen aus Isoliermaterial bestehenden Ring 23. Diese Isolierschich­ ten, die zusammen mit der Scheibe 21 eine Isolierunterlage für Heizleiter 22 bilden, können aus unterschiedlichsten Materialien aufgebaut sein. Da normalerweise die Wärmeiso­ lationseigenschaften bei hochwärmebeständigen Isolationen, die hier zu verwenden sind, mit zunehmender mechanischer Festigkeit abnimmt, kann bei den Isolierschichten 19a, 19b, da sie festigkeitsmäßig praktisch unbelastet sind, ein Material relativ geringer mechanischer Festigkeit, aber hoher Wärmeisolierfähigkeit verwendet werden. Dabei besteht die unterste Schicht 19b auch beispielsweise aus einem nicht oder nur schwach verdichteten Schüttmaterial (bei­ spielsweise fein verteilter Kieselsäure) oder, da hier die "kälteste" Stelle der Heizeinheit ist, aus einem Material nicht so hoher Wärmebeständigkeit. Dagegen ist der Ring 23, der eine gewisse Tragfunktion hat, mechanisch etwas höher belastbar. Er kann aus einem faserigen Isoliermaterial bestehen, beispielsweise aus einer Alumi­ niumoxidfaser, die, unter Zusatz entsprechender Bindemittel verpreßt, eine pappartige Struktur erhält. Ein ähnliches Material ist unter der Be­ zeichnung "Fiberfrax" im Handel. Es können jedoch auch andere mineralische Fasern als Grund­ lage für die Isolierung verwendet werden.

Auf der oberen Isolierschicht 19a und innerhalb des Steges oder Ringes 23, jedoch in einer Ringausnehmung des Ringes 23 mit seinem Rand eingeschlossen, liegt je Heizfläche des Mehreinheiten-Kochgerätes eine kreisrunde oder viereckige Scheibe 21. Bei einem üblichen Heizkörper für einen Glaske­ ramikherd liegen die Abmessungen der Scheibe in der Größen­ ordnung von 15 cm Durchmesser und 5 mm Dicke. Diese Scheibe 21 besteht ebenfalls aus einem gepreßten faserigen Isolier­ material mit sehr hoher Wärmebeständigkeit und trägt an seiner Oberseite die spiralförmig verlaufenden, aus Draht­ wendeln bestehenden Heizleiter 22, wodurch ein ringförmiger Heizbereich geschaffen wird, der lediglich eine unbeheizte Mittelzone 25 frei läßt.

Die Heizwiderstände 22 liegen mit dem größten Teil ihrer Erstreckung auf der Oberfläche 43 der Scheibe 21 oder geringfügig darüber. Von der im wesentlichen ebenen Ober­ fläche 43 stehen Erhebungen 54, 55 vor, die radial verlau­ fen. Die Erhebungen 54 laufen vom Außenrand bis zur unbe­ heizten Mittelzone durch, während die Erhebungen 55 ca. auf halbem Wege dahin enden. So ist sichergestellt, daß die Abstände zwischen den Erhebungen in einem bestimmten Be­ reich bleiben. Diese Erhebungen sind durch Prägung des Isolierträgers bei seiner Herstellung durch Pressen der mit Bindemitteln versehenen Fasermasse hergestellt. Dabei werden die Heizwiderstände mit eingepreßt, so daß sie die Erhebungen durchdringen und in diesen festgehalten sind. Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, sind die Heizwiderstände im Bereich der Erhebungen vorzugsweise um etwas mehr als die Hälfte ihres Wendelumfanges eingebet­ tet, wobei jedoch ihre oberen Windungen, und zwar fast die gesamte obere Hälfte, sowie das Innere der Wendel frei bleibt.

Dadurch werden zwar die Heizwiderstände außerordentlich gut festgehalten, jedoch in ihrer Wärmeabstrahlung kaum behin­ dert. In dem gesamten Bereich zwischen den Erhebungen können die Heizwiderstände ungehindert abstrahlen, und im Bereich der Erhebungen ist jeweils nur der untere Windungs­ teil an der Abstrahlung gehindert. Es wird somit ein sehr wirksames Heizelement geschaffen, das beste Abstrahlungs­ verhältnisse nach oben gewährleistet.

Die Scheibe 21 sollte, beispielsweise durch entsprechende Materialwahl oder stärkere Verpressung des Materials, eine höhere mechanische Festigkeit haben als die übrige Isolie­ rung. Er bildet daher eine Scheibe, die zwar immer noch eine gewisse pappartige Struktur hat, jedoch bei der Her­ stellung, Montage und Reparatur ohne weiteres handhabbar ist. Die Heizwiderstände sind so fest auf dieser Karte, daß nicht zu befürchten ist, daß sie sich in irgendeiner Weise durch Erschütterungen oder Wärmedehnungen lösen.

Die die Erhebungen 54, 55 bildenden Prägungen ergeben auf der Unterseite des Isolierträgers Vertiefungen 56. Vorzugs­ weise sind an der Oberseite der oberen Isolierschicht 19a ebenfalls Ausnehmungen 57 vorgesehen, so daß diese sich evtl. kreuzenden Ausnehmungen einen Luftraum schaffen, der zusätzlich zur Isolierung beiträgt. Der elektrische An­ schluß der Spiralen führt vorzugsweise durch den Isolier­ träger durch nach unten, so daß die Anschlußdrähte 58 beispielsweise in einer der Ausnehmungen 56 verlaufen kann. Die entsprechenden Anschlußstifte oder Zungen können schon beim Verpressen durch das noch weiche Material des Isolierträ­ gers hindurch gedrückt werden. Der Isolierträger wird nach dem Verpressen normalerweise noch einem Trocknungs- oder Brennvorgang ausgesetzt.

Die Montage der Heizeinheit erfolgt derart, daß in das untere Blechteil 41 zuerst die Isolierschichten 19a und 19b der Isolierunterlage eingeschüttet und/oder, wenn es sich um vorgepreßte Scheiben handelt, eingelegt werden und darauf die Scheibe 21 gelegt wird. Die Anschlußdrähte 58 werden seitlich durch eine Ausnehmung 59 im Bereich der Trennlinie zwischen den Blechteilen 41, 45 hinausgeführt. Danach wird der Ring 23 aufgesetzt und die Heizeinheit durch Aufsetzen und Befestigen des oberen Blechteils 45 fertiggestellt. Der Ring 23 besitzt auch einen nach oben vorstehenden Ringbereich 24, der sich an die Unterseite der Glaskeramikplatte anlegt und wird von dem nach innen ge­ richteten Flansch 26 des Blechteils 45 in dem Tragteller 12 gehalten.

In Fig. 1 ist eine Ausführung dargestellt, bei der ein Temperaturbegrenzer bzw. Temperaturregler 28 derart ange­ ordnet ist, daß sein stabförmiger Temperaturfühler 27 diametral durch den zwischen den Heizwiderständen 22 und der Unterseite der Glaskeramikplatte 18 gebildeten Strah­ lungs- oder Innenraum 29 hindurchragt. Der Temperaturfühler läuft dabei durch eine Öffnung des Blechteils 45 und des Ringes 23 hindurch. Bei dieser Ausführungsform muß aller­ dings wegen der Berührungssicherheit bei einem evtl. Bruch der Glaskeramikkochplatte der Temperaturfühler elektrisch isoliert, beispielsweise mit einem Quarzrohr überzogen sein. Aus diesem Grunde kann bei der Ausführungsform nach Fig. 4, die im übrigen gleich aufgebaut ist, der Tempratur­ fühler 27, 28 so angeordnet sein, daß er ebenfalls in der Trennlinie beider Blechteile 41, 45 hindurchragt und in einer Ausnehmung an der Unterseite des Ringes 23 und an der Oberseite der Isolierschicht 19a liegt. Auch die Scheibe 21 besitzt eine diametrale Ausnehmung 64 für den Temperatur­ fühler 27, so daß dieser relativ gut die Beheizungstempera­ tur abfühlen kann, da der Isolierträger wegen seiner höhe­ ren mechanischen Festigkeit und daher etwas geringeren thermischen Isolierwirkung sehr schnell die Temperatur der Beheizung annimmt.

Durch diese Ausführung bleibt der Strahlungsraum 29 weit­ gehend frei, und es kann ein Erdungsgitter 65 eingefügt werden, das auf einer Schulter des Ringes 23 liegt und kurz unter der Glaskeramikkochplatte einen Berührungsschutz gegen die unter Spannung stehenden Heizleiter 22 bildet.

Da die gesamte Isolierunterlage einschließlich der Scheibe 21 nur so weit verdichtet werden sollte, als dies für die mechanische Festigkeit unbedingt wichtig ist, kann die Oberfläche der Isolierteile bei Berührung noch etwas Abrieb zeigen. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, die Oberflächen der Isolierteile besonders zu behandeln, sie beispielsweise mit einem erhöhten Bindemittelzusatz zu versehen oder sie mit einem wärmebeständigen Lack zu spritzen. Es ist ferner sehr vorteilhaft, die Oberseite des Isolierträgers mit einem in Bezug auf Wärmestrahlung möglichst schwarz wirken­ den Lack zu versehen, um die Wärmeabstrahlung nach oben zu verbessern.

Wenn die Heizkörper eine kreisrunde Gestalt haben, dann ist es auch sinnvoll, die Scheiben und die sie umgebenden Ringe kreisrund zu gestalten. Es kann jedoch von Vorteil sein, zur besseren Anpassung an die normale Viereranordnung einer Kochplatte rechteckige oder quadratische Heizkörper zu verwenden. In diesem Fall könnte der Ring zur Überbrückung eine außen viereckige und innen runde Gestalt bei Verwen­ dung von runden Isolierträgern haben oder es könnte auch ein viereckiger Isolierträger Verwendung finden. Es ist sogar möglich, wegen der relativ guten Festlegung der Heizwiderstände auf der Oberfläche des Isolierträgers die Spiralen in eckiger Anordnung zu verlegen, so daß vier­ eckige Heizfelder entstehen. Im Falle eines viereckigen Isolierträgers bzw. Ringes bei nach wie vor rundem Heiz­ ringbereich könnten in den entstehenden unbeheizten Ecken Überwachungs- oder Abfühlgeräte für die Temperaturüber­ wachung angeordnet werden. Es sei noch einmal auf die besonders vorteilhafte Möglichkeit hingewiesen, ein schütt­ fähiges Isoliermaterial im Bereich der Isolierschichten 19a, 19b zu verwenden, das neben einer besonders einfachen Herstellung den Vorteil einer sehr hohen Wärmeisolierfähig­ keit hat. Dies wird durch die Anbringung des Heizleiters auf einer mechanisch recht festen und einen dichten Ab­ schluß bildenden Scheibe 21 ermöglicht. Es ist auch vor­ teilhaft, daß beispielsweise bei unterschiedlichen Netz­ spannungen oder Heizleistungen jeweils nur eine andere Scheibe mit Heizleitern hergestellt werden muß, während der übrige Heizkörper gleich bleiben kann und somit in hohen Stückzahlen in Serie herstellbar ist. Auch für die Vorrats- und Reparaturteilhaltung ist dies wichtig. Die Scheibe 21 braucht nur kleinsten Platz bei allen Fertigungsschritten, bei seiner Prüfung und anderen Arbeitsverfahren. Mit den radial austretenden Zuleitungen läßt sich die Scheibe 21 nicht nur besonders gut anschließen, sondern ist auch ohne weiteres stapelbar, so daß der Transport vereinfacht wird.

Die Heizleiter 22 auf der Scheibe 21 sind normalerweise spiralförmig gelegte kreisrunde Drahtwendeln. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Drahtwendeln oval zu machen, und zwar mit ihrer geringsten Erstreckung in Rich­ tung auf die Glaskeramikkochplatte. Dadurch kann der Innen­ raum 29 auch bei größeren Wendeln eine ausreichende Größe erhalten, die u.U. auch für die Durchschlagfestigkeit notwendig ist. Es ist ja stets besonders schwierig, trotz guter Isolation und erforderlicher Durchschlagfestigkeit Heizeinheiten sehr geringer Dicke herzustellen, die gleich­ zeitig an ihrer Unterseite noch eine ausreichend geringe Temperatur haben, um an brennbare Teile von Küchenmöbeln angrenzen zu können.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Variante, könnten die Spiralen auf der oberen Scheibe (oder auch die gesamte Scheibe) an einzelnen Stellen etwas tiefer gelegt werden, beispielsweise um Platz für einen Stab-Temperaturfühler zu schaffen. Durch diese Vertiefung kann der notwendige Iso­ lierabstand erhalten bleiben, ohne daß die gesamte Strahl­ fläche tiefergelegt werden muß.

Claims (5)

1. Elektrischer Strahlungsheizkörper für Glaskeramikkoch­ platten mit

• a) einer aus einem hochtemperaturbeständigen Isolier­ material bestehenden Scheibe (21), auf der ein Heiz­ leiter (22) angeordnet ist,
• b) einem Tragteller (12) mit einer darin liegenden Isolierunterlage (19a, 19b), die zumindest teilweise aus schüttfähigem Isoliermaterial besteht, vorzugswei­ se aus feinverteilter Kieselsäure, und
• c) einem aus Isoliermaterial bestehenden Ring (23), der mit einer Oberfläche an der Unterseite der Glaskera­ mikplatte anliegt,
• d) wobei der aus einem me­ chanisch höher belastbaren Material als die übrige Isolierung (19a, 19b, 21) bestehende Ring (23) allein die Höhe des zwischen der Scheibe (21) und der Glaskeramikplatte gebildeten Raumes (29) bestimmt,
• e) die Ringunterseite an ihrem gesamten Umfang auf der Scheibe (21) aufliegt,
• f) der Ring (23) vom hochstehenden Rand des Tragtellers geführt wird und
• g) über die Oberkante dieses Randes hinausragt,

nach Patent 25 51 137, dadurch gekennzeichnet, daß

• h) auf der in einem Tragteller (12) liegenden Isolie­ rung (19a, 19b, 21) Ringe (23) angeordnet sind,
• i) die mehrere, mit Heizleitern (22) versehene Heizfel­ der eines Mehreinheiten-Kochgerätes abgrenzen, wobei
• k) für ein Mehreinheiten-Kochgerät in einem Tragteller (12) eine Isolierung (19a, 19b, 23) liegt, die mehrere schüsselförmige Ausnehmungen zur Aufnahme der Scheiben (21) abgrenzt.

2. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (23) in ihrem von dem Tragteller (12) geführten Randbereich von dem Tragteller (12) zumindest teilweise übergriffen ist.

3. Strahlungsheizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine untere Schicht des schütt­ fähigen Isoliermaterials schwach verdichtet ist.

4. Strahlungsheizkörper nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Iso­ lierung (19a, 19b, 21) und/oder der Ring (23) mit einer Oberflächenbeschichtung versehen ist und ggf. die nach oben weisende Fläche (43) der Scheibe (21) mit einer gut abstrahlenden Beschichtung versehen ist.