DE3102919C2

DE3102919C2 - Strahlungsheizer für Herde mit ebenen Kochplatten

Info

Publication number: DE3102919C2
Application number: DE3102919A
Authority: DE
Inventors: Joseph Anthony Droitwich Worcestershire McWilliams
Original assignee: MICROPORE INTERNATIONAL Ltd DROITWICH WORCESTERSHIRE GB
Current assignee: MICROPORE INTERNATIONAL Ltd DROITWICH WORCESTERSHIRE GB
Priority date: 1980-02-01
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1990-05-10
Anticipated expiration: 2001-01-30
Also published as: US4350875A; IT8119429A1; SE452941B; AU534968B2; JPS56121281A; SE8100661L; ATA38381A; BE887317A; ZA81635B; NZ196104A; IT8119429A0; JPH0145720B2; CA1141413A; AT399575B; DE3102919A1; FR2475191A1; CH640681A5; IT1169030B; AU6680281A; FR2475191B1

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Strahlungsheizerelemente für Herde mit ebenen Kochplatten, wobei die Strahlungsheizer zwei oder mehr Heizelemente aufweisen. Insbesondere handelt es sich um die Begrenzung der Temperatur des Strahlungsheizers und/oder der ebenen Kochfläche über den Strahlungsheizern, um eine Überhitzung zu vermeiden. Die von Strahlungsheizern mit einem Heizelement bekannte Anordnung eines Überhitzungsschutzschalters oberhalb des Heizelementes führt zu Schwierigkeiten, wenn es sich bei dem Strahlungsheizer um einen solchen handelt, der innerhalb der Einheit zwei oder mehr Heizelemente aufweist, bei denen mindestens eines unabhängig betreibbar ist. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, daß sich ein verlängerter Überhitzungsschutzschalter (16) über das erste Heizelement (10) erstreckt, jedoch thermisch gegenüber dem zweiten Heizelement (12) oder weiteren Heizelementen isoliert ist. Dadurch wirkt der Überhitzungsschutzschalter (16) nur mit dem ersten Heizelement (10) zusammen. Die thermische Isolierung kann dadurch erreicht werden, daß ein Teilstück (30) des Überhitzungsschutzschalters (16), welches das zusätzliche Element oder die zusätzlichen Elemente (12) kreuzt, in einen Block (26) aus thermisch isolierendem Material eingeschlossen wird, oder daß mittels eines wärmeleitenden Rohrstückes die dort von den äußeren Heizelementen erzeugte Wärme abgeführt wird auf die Schale aus Metall. Bei einer dritten alternativen Ausführungsform wird die effektive Gesamtlänge

Description

Gegenstand der Erfindung Ist ein elektrischer Strahlungsheizer zur Verwendung In Herden mit ebenen Kochplatten, der zwei oder mehr Heizelemente aufweist, Insbesondere richtet sich die Erfindung auf die Ausbildung eines Thermoschutzschalters bei dem Strahlungsheizer.

Haushaltsherde weisen heute häufig völlig ebene Abdeckplatten auf, die normalerweise aus Glaskeramik bestehen. In freiem Abstand sind unter diesen Platten ein oder mehrere, Im allgemeinen kreisförmige Strahlungshelzer angeordnet. Die eigentlichen Heizelemente der Strahlungsheizer sind dabei auf thermisch und elektrisch Isolierenden Trägermaterial len angeordnet. Bei Gebrauch der Herde werden Kochgeschirre auf die Stellen der ebenen Abdeckplatte oder Kochplatte des Herdes gestellt, die von den darunter befindlichen Heizern erwärmt werden. Im Falle von sogenannten Strahlungsheizern erfolgt die Erwärmung durch Wärmestrahlung und Wärmeleitung durch die Luft. Das Isoliermaterial verhindert Im wesentlichen den Wärmeabfluß nach unten und den Selten, so daß die Wärme überwiegend an die darüber liegenden Stellen der ebenen Kochplatte abgegeben wird. Da das für die ebenen Kochplatten verwendete Material im wesentlichen nicht wärmeleitend ist, erhitzen sich nur die von unten unmittelbar mit Wärme beaufschlagten Stellen. Um Wärmeabfluß zu Stellen, die normalerweise nicht von darauf gestellten Kochgeschirren abgedeckt sind, zu vermeiden, sind die Heizelemente umgebende Außenränder aus thermisch isolierendem Material vorhanden.

Es ist üblich und in einigen Ländern vorgeschrieben, daß Strahlungsheizer Thermoschutzschalter aufweisen

ίο müssen, um das Heizelement und die darüber angeordnete ebene Abdeckplatte vor Überhitzung zu schützen. Es ist zwar möglich, die Strahlungsheizer so auszubilden, daß ein Thermoschutzschalter nicht erforderlich ist, beispielsweise durch eine entsprechend niedrige Leistungsaufnahme in Watt, aber dadurch wird die Heiz- und Kochleistung erheblich erniedrigt, so daß es nur in Ausnahmefällen vertretbar 1st, auf einen Thermoschutzschalter über Uberhitzungsschutzschalter zu verzichten. Aus Sicherheitsgründen 1st es wünschenswert, eine entsprechende Sicherung gegenüber Temperaturen zu haben, die zu einer Zerstörung oder Verfärbung der Glaskeramikplatten derartiger Herde führen. Bei Temperaturen oberhalb 600⁰C an der Oberfläche der Glaskeramikplatten (das entspricht etwa 700° C In der Nähe der Strahlungsheizer) treten Verfärbungen im Glaskeramikkörper auf.

In dem Teil der DE-OS 30 04 187 der auf die britische Stammanmeldung Nr. 79 04 289 zurückgeht, sind Strahlungsheizer für Herde mit ebenen Kochplatten beschrieben, die mehrere einander benachbarte Heizelemente

JO aufweisen und bei denen ein Uberhitzungsschutzschalter oberhalb der Heizelemente angeordnet Ist, der sich mindestens über eines der Elemente erstreckt und gegenüber dem zweiten Element thermisch Isoliert 1st.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung Ist es, bei einem Strahlungsheizer mit zwei oder mehr Heizelementen eine Anordnung und Ausbildung eines Thermoschutzschalters zu schaffen, die ein störungsfreies Arbeiten ermöglicht, obwohl das Heizelement mindestens ein von dem oder den anderen unabhängig heizbares Heizelement auf-

■to weist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die konstruktive Ausbildung von Strahlungshelzern zur Verwendung In Herden mit ebenen Kochplatten gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind In den Unteransprüchen beschrieben.

Bei Strahlungshelzern mit zwei oder mehreren benachbarten Heizelementen unterschiedlicher Leistung reicht es aus, einen Uberhitzungsschutzschalter für das Heizelement mit der größten Heizleistung vorzusehen, wenn der Thermoschutzschalter so ausgebildet und angeordnet Ist, daß er ausschließlich auf die von diesem Heizelement erzeugte Wärme anspricht. Schwierigkelten und Probleme ergeben sich dann, wenn die anderen Heizelemente ebenfalls auf den Thermoschutzschaller einwirken und diesen zum Ansprechen bringen können. Thermoschutzschalter oder Uberhitzungsschutzschalter haben meist eine längliche Form und erstrecken sich quer über das Heizelement. Erfindungsgemäß wird der oberhalb des ersten Heizelementes mit der größten Energieaufnahme und oberhalb des zweiten oder weiterer Helzelemente angeordnete Uberhitzungsschutzschalter in dem Teilstück über dem zweiten oder weiteren Heizelementen mit geringer Leistung thermisch gegenüber diesen Elementen Isoliert, so daß der Thermoschutzschalter nur auf vom ersten Heizelement, das unabhängig von den anderen Heizelementen betreibbar ist, erzeugte Wärme anspricht.

Die thermische Isolierung des Thermoschutzschalters kann erfindungsgemäß auf unterschiedliche Welse erfol-

gen. Eine der Möglichkelten besteht darin, daß man den Teil des Thermoschutzschalters, der der von den zusätzlichen Heizelementen ausgehenden Wärme ausgesetzt ist, diesen Heizelementen gegenüber thermisch isoliert. Dies kann in einfacher Welse durch einen Block aus thermisch Isolierendem Material erfolgen, der so ausgebildet 1st, daß er sich nahtlos in den Strahlungsheizer einfügt und die zu schützenden Teile des Überhitzungsschutzschalters umschließt. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden die gegenüber Wärmebeeinflussung zu schützenden Teile des Thermoschutzschalters mit einem thermisch leitfähigen Material umgeben, das so geformt ist und in Verbindung mit wärmeaufnehmenden Teilen steht, daß die unerwünschte Wärme abgeleitet wird und nicht auf den Thermoschutzschalter einwirkt. Zweckmäßigerweise wird die Wärme an eine Stelle außerhalb des Heizelements abgeleitet.

Die erfindungsgemäße Ausbildung Ist insbesondere geeignet für Strahlungsheizer mit einem zentralen Heizelement, das von einem oder mehreren ringförmigen weiteren Heizelementen umgeben ist. Die Ausbildung und Anordnung des Thermoschuizschalters ist jedoch auch für Strahlungsheizer mit zwei benachbarten Heizelementen innerhalb des Strahlungsheizers geeignet, bei dem der Platz für den Thermoschutzschalter vorgegeben ist und nicht beliebig veränderbar ist, um den Einfluß des zw< ^: ten Heizelementes auszuschließen.

Bei den Heizelementen für die erfindungsgemäßen Strahlungsheizer handelt es sich um ungeschützte blanke Drahtspiralen, die auf einem mikroporösen thermisch und elektrisch isolierendem Material angeordnet s^nd. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Heizdrahtwendel an der Stelle, an der wegen der unmittelbaren Nachbarschaft des Thermoschutzschalters möglichst keine Wärme erzeugt werden soll, auseinandergezogen und gestreckt und In dieser Form durch das Teilstück unterhalb des Thermoschutzschalters geführt. Dadurch wird weniger Raum für den Widerstandsheizdraht benötigt und der Block zur thermischen Isolierung des Überhitzungsschutzschalters kann etwas dicker ausgebildet werden, als wenn der Heizdrahtwendel an der Unterseite des Blockes hindurchgeführt wird.

Bfci Strahlungsheizern, bei denen das äußere Heizelement eine Lücke Im Ring aufweist, wird erfindungsgemäß diese Lücke zur Durchführung des Überhitzungsschutzschalters nach außen benutzt, wobei an der Durchführungsstelle zusätzlich eine Wärmeisolierung des Thermoschutzschalterteilstückes vorhanden ist. Diese erfolgt durch einen den Thermoschutzschalter führenden Block aus thermisch und elektrisch Isolierendem Material.

Als Überhitzungsschutzschalter oder Thermoschutzschalter wird eine Ausführung des üblichen Bimetalltyps verwendet. Dieser enthält in einem Quarzrohr entsprechende Streifen oder Drähte von Metallegierungen unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten, so daß beim Erreichen bestimmter Temperaturen, die als Grenze zum Überhitzen gesetzt sind, durch diesen Thermoschutzschalter 16 der mechanische Schalter 22 betätigt wird, um die Stromzufuhr ?u den Heizelementen zu unterbre- ' dien. Derartige Thermoschutzschalter sind handelsüblich und beispielsweise erhältlich vnn der Firma ¹ hcrm-o-dlsc. Mansfield, Ohio. I¹SA.

I:in Auslührungsbelsplel der I rfindung wird anhand -.!er Zeichnungen näher erläutert

Abbildung 1 ist eine: Aufsicht auf ilen Strahlune^hei-■er

\bhildunu 2 ist ein Schnitt entlang der I i nie II -11 tics Strahlungsheizers nach Abbildung 1.

Abbildung 3 Ist ein vergrößerter Teilschnitt entlang der Linie III-III von Abbildung 1.

Abbildung 4 ist der gleiche Schnitt wie der von Abbildung 3, zeigt jedoch eine alternative Ausbildungsform der thermischen Isolierung der Aus/Einschalteinrichtung.

Der Strahlungsheizer 1, der in den Fig. 1 und 2 wiedergegeben 1st, weist eine Schale 2 aus Metall auf mit einer darin angeordneten Trägerplatte 4 aus elektrisch und thermisch isolierendem Material. Innerhalb der Seitenwand 6 der Metallschale 2 ist ein Außenrand 8 aus thermisch Isolierendem Material vorgesehen. In entsprechend geformten Nuten 5 an der oberen Oberfläche des

ι Trägers 4 sind zwei elektrische Heizelemente 10, 12 angeordnet, die voneinander durch den Steg 14 getrennt sind. Oberhalb des größeren Heizelements 10 ist ein Überhitzungsschutzschalter 16 angeordnet, der auf den Schalter 22 wirkt, um Üb rhitzungen zu vermeiden.

Das Heizelement 10 ;->i unabhängig von den anderen steuerbar und erhält Energie über die Stromanschlußstellen 18. Wenn bei Betrieb nur eine kleinere kreisförmige Heizfläche benötigt wird, um ein Kochgeschirr zu erwärmen, wird nur das Heizelement 10 benutzt. Wird eine

> größere Heizfläche, beispielsweise für ein ova'es Geschirr oder eine größere kreisförmige Heizfläche benötigt, werden beide Heizelemente 10 und 12 betrieben, wobei das Heizelement 12 oder die weiteren Elemente nur zusammen mit dem Element 10 benutzt werden können. Übli-

> cherweise hat das Heizelement 10 eine Leistungsaufnahme von 1400 Watt, während das andere Heizelement 12 für eine Leistungsaufnahme von 800 Watt ausgelegt ist. Jedes Heizelement Hl. 12 besteht aus einer ungeschützten blanken Widerstandsheizdrahtwendel und ist auf der Trägerplatte 4 mittels nicht gezeigter Klammern befestigt. Die blanke Widerstandsheizdrahtwendel jedes der beiden Heizelemente besteht aus den für diese Zwecke bekannten und üblichen Metallegierungen, vorzugsweise einer Eisen-Chrom-Aluminlum-Leglerung.

Der Überhitzungsschutzschalter 16 ist vom üblichen Bimetalltyp und enthält in einem Quarzrohr 28 entsprechende Streifen oder Drähte von Metallegierungen unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten (Inconeldraht), so daß beim Erreichen bestimmter Temperaturen, die als Grenze zum Überhitzen gesetzt sind, durch diesen Thermoschutzschalter 16 der mechanische Schalter 22 betätigt wird, um beide Heizelemente 10, 12 von der Stromquelle zu trennen. Prinzipiell ist es möglich, einen Überhitzungsschutzschalter an jedem Heizelement vorzusehen. Es wurde jedoch festgestellt, daß es ausreichend Ist. wenn ein Thermoschutzschalter !6 oberhalb der Heizelemente 10. 12 angeordnet ist und dieser thermisch vom zweiten Heizelement 12 isoliert ist. Um dies zu erreichen, wird ein Teilstück 30 des Überhitzungsschutzschalters 16 von einem Block 26 aus thermisch isolierendem Material umschlossen, der sich an der dafür vorgesehenen Stelle raumfüllend zwischen dem Außenrand 8 und dem Trennsteg 14 erstreckt. Der Thermoschutzschalter 16 reicht auf der gegenüberliegenden Seite des Heizelementes bis zum Trennsteg 14.

Das zuvor beschriebene Grundprinzip der Verwendung zweier getrennter und unabhängig voneinander betrelbbai^r Heizelemente In einem Strahlungshel/er kann aber auch andere Formen aufweisen ;iis das zuvor beschriebene. Das beschriebene kreisförmige Strahlungselement weist zwei kreisförmige llcizzonen unterschiedlicher Größe auf. Nach dem gleichen Prinzip lassen sich aber auch quadratische oder rechteckige Strahlunpshclzcr aus-

bilden. Bei Herden mit ebenen Kochplatten, bei denen die Abdeckplatte im wesentlichen thermisch nicht leitend ist, ist es besonders vorteilhaft, einen thermisch Isolierenden Trennsteg 14 aus entsprechend thermisch Isolierendem Material zwischen den beiden Heizelementen 10, 12 anzuordnen, wie es In Flg. 1 gezeigt Ist, um voneinander getrennte Heizzonen auszubilden. Der Trennsteg 14 ist kreisförmig ausgebildet und trennt den Heizbereich, der nach außen durch den Außenrand 8 begrenzt ist, in einen Zentralbereich und eine diesen umschlleßende ringförmige äußere Zone. Ohne einen solchen Trennsteg 14 wäre ein seitlicher Wärmeabfluß aus den Heizflächen möglich, so daß unerwünschte Wärmeverluste auftreten können.

In den Abbildungen 1 bis 3 Ist gezeigt, daß der lsolierende Block 26 aus thermisch isolierendem Material so ausgebildet Ist, daß er auf dem zweiten äußeren Heizelement 12 aufliegt und eine Nut aufweist zur Aufnahme des Quarzrohres 28 des Überhltzungsschutzschalters 16. Der isolierende Block ist so hoch ausgebildet, daß er im wesentlichen genau so hoch ist wie das Niveau des äußeren Randes 8 und des Trennsteges 14, so daß sich an dieser Stelle des Strahlungsheizers eine durchgehende Fläche zwischen dem Trennsteg 14 und dem Außenrand 8 an der Oberfläche des Strahlungsheizers ergibt. Der Block 26 kann an seiner Unterseite Nuten oder Kanäle 34 aufweisen, wie es beispielsweise In Abbildung 2 gezeigt 1st, zur Aufnahme des Heizelementes 12. Es ist aber auch möglich, den Block an der Unterseite massiv zu lassen, die Heizdrahtwendel des Elementes 12 an der entsprechenden Stelie auseinanderzuziehen und den Draht unter dem Block 26 hindurchzuführen, wie es in der Abbildung 3 gezeigt Ist. Diese Ausführungsform hat den großen Vorteil, daß die in der Nähe des Überhltzungsschutzschalters 16 an dieser Stelle durch das Heizelement 12 erzeugte Wanne generell vermindert ist, so daß Wärmeverluste an dieser Stelle vermieden werden.

Es ist zwar erwünscht, aber nicht unbedingt notwendig, daß der isolierende Block 26 das Quarzrohr 28 vollständig einschließt, um zufriedenstellende Resultate zu erreicher..

Der Block 26 kann aus keramischem Material in Filmform gebildet sein, aber es kann sich auch um ein mikroporöses thermisches Isoliermaterial handeln, das aus feinverteiltem Siliciumdioxid besteht. Dieser Werkstoff besteht vorzugsweise aus Kleselsäureaerogel. einem Trübungsmittel wie Titandloxid, Aluminiumoxid, Chromoxid, Zirkonoxid, Eisenoxid oder Ruß und kann als Verstärkungsmittel Glasfasern, Mineralwolle oder Alumi niumsillkaifasern enthalten.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform für die Isolierung des Teilstückes 30 des Überhitzungsschutz schalters 16. Bei dieser Ausbildungsform wird das Quarz rohr 28 von einem Rohr 32 aus thermisch lelifähigen Material umschlossen. Dieses Rohrstück besteht vorzugsweise aus einem Metall, beispielsweise Kupfer. Da« Rohrstück 32 erstreckt sich bis über den Außenrand f und steht In Verbindung mit der Metallschale 2, so dafi Wärme aus der Umgebung des Isolierblockes 26 niehl auf das Quarzrohr 28 übergeht, sondern nach außen abgeleitet wird. Die Form des Rohrstückes 32 ist nlchl kritisch, entscheidend ist das Vermögen, Wärme aus dem Bereich des äußeren Heizelementes 12 an dieser Stelle abzuführen.

Andererseits Ist es jedoch auch möglich, um die erzeugte Wärmemenge zu reduzieren, das Heizelement 12 an dieser Stelle auseinanderzuziehen und unterhalb des Rohrstückes 32 isoliert hindurchzuführen oder den Überhitzungsschutzschalter 16 über dem Wall 36 an den gekrümmten Enden der Heizelemente anzuordnen, um auf diese Welse der Beeinträchtigung des Überhitzungsschutzschalters 16 durch das Heizelement 12 und damit verbundene Energieverluste zu vermelden.

Bezugszeichenliste

1 Strahlungsheizer

2 Schale aus Metall

4 Trägerplatte aus elektrisch und thermisch isolierendem Material

5 Nuten

6 Seitenwand der Metallschale
8 Außenrand

10, 12 Heizelemente, Widerstandshelzdrahtwendel,
Heizspirale

14 Steg, Trennsteg

16 Überhitzungsschutzschalter

18, 20 Stromanschlußstellen

22 mechanischer Schalter

26 Isolierender Block

28 Quarzrohr

30 Teilstück des Überhltzungsschutzschalters

32 Rohrstück

34 Kanäle

36 Spalt, Abstand zwischen den Enden der gekrümmten Heizspirale an den Punkten ihrer maximalen Krümmung

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlungsheizer mit mindestens zwei benachbarten Heizelementen, von denen mindestens eines unabhängig von dem anderen mit Energie versorgt werden kann, wobei das zweite und weitere Heizelement nur zusammen mit dem ersten Heizelement betrieben werden können, mit einem oberhalb der Heizelemente angeordneten Überhltzungsschutzschalter, der gegenüber dem zweiten oder weiteren Heizelementen thermisch isoliert 1st, so daß er nur auf vom ersten Heizelement erzeugte Wärme anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Uberhitzungsschutzschalter (16) über die gesamte Fläche des ersten Heizelementes (10) und über mindestens einen Teil des zweiten oder weitere Heizelemente (12) erstreckt und das Teilstück (30) des Überhltzungsschutzschalters (16), das sich über dem zweiten oder weiteren Heizelementen (12) befindet, thermisch gegenüber der vom zweiten oder weiteren Heizelementen (12) erzeugten Wärme Isoliert Ist.

2. Strahlungsheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilstück (30) des Überhitzungsschutzschalters (16), das sich über das zweite oder die weiteren Hetzelemente (12) erstreckt, von einem Block (26) aus thermisch Isolierendem Material umschlossen Ist.

3. Strahlungsheizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilstück (30) des Überhitzungsschutzschalters (16), das sich über das zweite oder die weiteren Heizelemente (12) erstreckt, von einem Rohrstück (32) aus wärmeleitendem Material umschlossen Ist, so daß eine Wärmeableitung aus diesem Bereich erfolgt.

4. Strahlungsheizer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeableitende Rohrstück (32) bis zur Seitenwand (6) einer den Strahlungsheizer (1) umfassenden Metallschale (2) reicht und mit dieser verbunden Ist.