DE3113414C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrokochplatte mit einem Kochplattenkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Elektrokochplatte ist aus der US-PS 23 59 983 bekannt.

Übliche Kochplatten haben einen aus Gußmaterial, insbesondere Gußeisen oder Gußstahl bestehenden Kochplattenkörper, an dessen Unterseite spiralenförmig verlaufende Nuten ausgebildet sind, die durch Rippen voneinander getrennt sind. In diese Nuten sind wendelförmige Heizwiderstände in einer Einbettmasse eingelegt und mit dieser verpreßt.

Diese Kochplatten haben sich seit Jahrzehnten in Millionen Stückzahlen bewährt und sind auch heutzutage noch eine der wirtschaftlichsten, praktischsten und zuverlässigsten Arten, Kochgut zu erhitzen. Es wäre jedoch wünschenswert, einer­ seits die Herstellung der Kochplatten weiter zu vereinfachen und die Kochplatten bezüglich ihrer schnellen Aufheizung und ihres Energieverbrauches weiter zu optimieren.

Die aus der US-PS 23 59 983 bekannte Elektrokochplatte besitzt einen Kochplattenkörper aus einem metallischen Sintermaterial, in das ein elektrischer Rohrheizkörper eingebettet ist. Das Sintermaterial besteht aus einem Gemisch aus Eisenpulver und Graphit. Der Rohrheizkörper besteht seinerseits aus einem elektrischen Heizelement, das von einer hochverdichteten elektrischen Isoliermasse umgeben in einer metallischen Umhüllung eingeschlossen ist. Bei der Herstellung des Kochplattenkörpers wird zunächst der Rohrheizkörper in eine Form eingelegt und in das pulverförmige Sintermaterial eingebettet, wobei die Anschlüsse des elektrischen Heizelementes herausgeführt werden. Sodann wird das Material zu einem scheibenförmigen Kochplattenkörper verpreßt und anschließend bei einer Temperatur von ca. 1100°C gesintert. Dabei erhält der Kochplattenkörper eine glatte und ansehnliche Oberfläche.

Aus der DE-OS 24 18 161 ist es bei einer aus keramischen Material bestehenden Kochplatte bekannt, die eigentliche Kochfläche des Grund­ körpers, auf welcher das Kochgeschirr abgestellt wird, mit einer gegen mechanische Einwirkungen widerstandsfähigen Schicht zu versehen, die zweckmäßig ebenfalls aus einem keramischen Material besteht. Dieses keramische Material, das härter und somit abriebfester sein soll als das keramische Material für den Grundkörper wird auf die zu schützende Fläche des Grundkörpers im Spritzverfahren aufgebracht. Über dem in das keramische Material eingebetteten Heizdraht befindet sich ein Schutz- bzw. Erdungsgitter.

Die US 33 49 224 zeigt eine Kochplatte, deren Rohrheizkörper in ein bewußt porös gestaltetes Material eingebettet ist, um die Wärmeträgheit gering zu halten. Die Partikel des Materials können metallisch oder nicht-metallisch sein und rostfreien Stahl, Kupfer, Messing, Aluminium etc. ent­ halten. Sie können durch Sintern, Schweißen oder Löten verbunden sein. Die Porosität wird z. T. durch Ausschmelz- oder Ätztechniken erzielt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine bezüglich ihrer Herstellbarkeit und in bezug auf geringen Energieverbrauch und schnelle Anheizung verbes­ serte Elektrokochplatte zu schaffen, die bei geringem Verbrauch an hochwertigen Materialbestandteilen einen verbesserten Oberflächenschutz hat.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Die horizontale Schichtung unterschiedlicher Materialzusammensetzung ergibt Festigkeits- und/oder thermische Vorteile.

Es wird auch mit geringem Verbrauch an hochwertigen Legierungsbestandteilen ein Oberflächenschutz erhalten.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es zeigen jeweils im Querschnitt:

Fig. 1 und 4 zwei Ausführungsbeispiele von Elektrokochplatten,

Fig. 2, 3 und 5 bis 10 Details weiterer Ausführungsbei­ spiele und

Fig. 11 bis 13 Details von Randgestaltungen von Elektrokochplatten.

Die in Fig. 1 dargestellte Elektrokochplatte 11 hat einen Kochplattenkörper 12, der die Grundform einer flachen, kreisrunden Scheibe mit einer oberen ebenen Kochfläche 13 besitzt. Der Kochplattenkörper 12 hat einen mittleren, kreisförmigen Durchbruch 14, der von einer am Kochplattenkörper durch Einpressung und Umbördelung festgelegten Blechhülse 15 umgeben ist, die zur Aufnahme eines nicht dargestellten, mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten, dosenförmigen Temperaturfühlers dient, der in der Hülse 15 beweglich angeordnet ist und sich an die Unterseite eines auf der Kochfläche 13 stehenden Koch­ gefäßes anlegen kann.

Der Kochplattenkörper 12 besteht aus Sintermaterial, dessen Werkstoff als Basis Eisenpulver und Kupfer, Chrom, Nickel, Aluminium, Mangan etc. enthält. In das Sintermaterial ist ein Rohrheiz­ körper 16 eingebettet, der einen sehr kleinen Querschnitt in der Größenordnung von 4 mm Außenabmessungen hat und dreiecksförmig verformt ist, wobei eine längere Dreiecks­ seite der Kochfläche 13 zugekehrt ist. Der Rohrheizkörper 16 enthält wendelförmige Heizwiderstände 17, die in einer bei der Herstellung und Bearbeitung des Rohrheizkörpers hochverdichteten Einbettmasse umgeben sind.

Der Rohrheizkörper ist in die Form einer ebenen Spirale verformt und ganz von dem Sintermaterial umgeben, wobei sich auf der Unterseite entsprechend den Rohrheizkörpern verlaufende ringförmige Rippen 18 ergeben, die ent­ sprechend der Rohrheizkörperausbildung einen dreiecks­ förmigen Querschnitt haben. Auf diese Weise ist jeweils der gesamte Rohrheizkörper von einer relativ dünnen Schicht von Sintermaterial umgeben, die auf allen Seiten des Rohrheizkörpers etwa gleich dick ist, so daß sich günstige Bedingungen beim Pressen und Sintern ergeben. Die jeweilige Wandstärke, d. h. der Abstand von dem Rohrheizkörper zur Oberfläche, beträgt zwischen 2 und 3 mm.

Am Außenumfang ist ein relativ kurzer abwärts gerichte­ ter, im wesentlichen zylindrischer Flansch 19 vorgesehen, der eine Aufnahmeausnehmung für einen in den Fig. 11 und 13 näher dargestellten und erläuterten Einbauring 20 hat.

In Fig. 2 ist ein Schnitt längs einer Rippe 18 gezeigt. Es ist dargestellt, daß der Rohrheizkörper 16 zur He­ rausführung seines Anschlusses nach unten abgebogen ist und einschließlich seines Metallmantels aus dem Koch­ plattenkörper herausragt und einen Anschlußstutzen 21 bildet. Am Ende des Mantels ist ein Isolierstück 22 aufgesetzt, aus dem ein Anschlußdraht 23 hervorragt, der im Kern mit der Heizwendel verbunden ist.

Diese Art der Herausführung des Anschlusses des Rohr­ heizkörpers hat den Vorteil, daß im Bereich des Sinter­ körpers der Rohrheizkörper ganz von seinem Mantel um­ schlossen ist und das abgebogene Ende 21 beim Verpressen durch entsprechende Öffnungen herausgeführt werden kann.

In Fig. 3 ist ein anderer Anschluß dargestellt, bei welchem der Rohrheizkörper nicht abgebogen ist, sondern sein Mantel im Bereich einer von unten her in den Koch­ plattenkörper hineingreifenden Ausnehmung 24 bzw. am Ende einer Rippe endet. Der Anschlußstift 23a ist winkelförmig nach unten abgebogen und in einem Isolierstück 25 geführt, das über die Unterseite der Kochplatte hinausragt und den Stift 23 mittig austreten läßt.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das in bezug auf die Form der Rohrheizkörper und der sie umgebenden dreiecksförmigen Rippen 18 der Ausführungsformen nach Fig. 1 gleicht. Die Elektrokochplatte 11a hat jedoch keinen mittle­ ren Durchbruch, sondern eine relativ dünne, scheibenförmige, gegenüber der Kochfläche 13 etwas zurückversetzte Mittelzone 14a. Es kann sich hierbei also um eine leistungsgesteuerte oder auf andere Art geregelte Platte handeln.

Statt des kurzen Randflansches 19 hat diese Ausführungsform einen längeren, im wesentlichen zylindrischen, abwärts ragenden Flansch 19a, der mit seiner Unterkante ein Auflager für eine untere Blech-Kochplattenabdeckung 26 bildet.

Statt des Einbauringes 20 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein flach abwärts gerichteter, am oberen Außenumfang vorstehender Flansch 27 vorgesehen, der auf einer Einbauplatte oder Herdmulde aufliegen kann.

Durch eine strichpunktierte Linie ist ein Metallgitter 28 an­ gedeutet, das im gesinterten Kochplattenkörper 12a dicht unter­ halb der Kochfläche 13 parallel zu dieser einschließlich der Mittel­ zone 14a verläuft. Dieses Metallgitter besteht aus einem Drahtnetz oder Gewebe aus legiertem Stahldraht und ist, bei­ spielsweise beim Ausschneiden und Pressen in die endgültige Form, so verpreßt worden, daß an den Knotenpunkten der sich kreuzenden Drähte die Dicke des Drahtnetzes nicht mehr, wie bei normalen Drahtgeweben, über das doppelte der Drahtstärke beträgt, sondern unter diesem Wert liegt, vorzugsweise beim 1,2 bis 1,5fachen der Drahtstärke. Es ist sogar möglich, mit entsprechendem Druck die Dicke des Gitters bis nahe an die Drahtstärke heranzubekommen. Dabei werden an den Knotenpunkten die Drähte verformt, und zwar jeweils beide Drähte. Sie ver­ lieren dabei kaum wesentlich an Festigkeit, ermöglichen aber eine Unterbringung einer starken Armierung bei geringster Dicke. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei dieser Verpressung das anderenfalls sehr sperrige und sich leicht verwerfende Drahtgitter ausgezeichnet in die gewünschte Form ausgerichtet wird und nicht mehr zum Verwerfen neigt.

Durch das eingelegte Metallgitter wird der Kochplattenkörper aus Sintermaterial so versteift, daß er wesentlich an Bruch­ festigkeit gewinnt und so aus relativ dünnwandigem Material hergestellt werden kann.

In Fig. 5 ist ein Kochplattenkörper 12b gezeigt, bei dem ein Metallgitter 28b der beschriebenen Art unter den Rohr­ heizkörpern verläuft und dabei der spiraligen Form der Rippen 18 mit dreiecksförmigem Querschnitt folgt. Das so verpreßte und eingesinterte Metallgitter versteift die Unterseite des Koch­ plattenkörpers und erhöht so die Bruchfestigkeit bei Belastung von oben her.

Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt bei gleicher Grundform mit dreiecksförmigen Rohrheizkörpern 16 und zugehöri­ gen Rippen 18c mit dazu passendem Querschnitt zwei Metallgitter 28c und 28d, von denen eines dicht über dem Rohrheizkörper und das andere dicht unterhalb des Rohrheizkörpers verläuft.

Der Rohrheizkörper ist dabei also in einen Käfig aus dem Me­ tallgitter eingeschlossen, der an der Oberseite im wesentlichen eben ist und damit der ebenen Dreiecksseite der Rohrheizkörper folgt und an der Unterseite ebenfalls den beiden kurzen Dreiecks­ seiten des Rohrheizkörpers folgt. Der Rohrheizkörper wird vor­ zugsweise vor dem Einlegen in die Preßform in diesem Käfig einge­ schlossen, der an den sich einander berührenden Stellen 29 zwischen dem Rohrheizkörper durch eine Punktschweißung zusammen­ geheftet ist. Im Randbereich sind beide Metallgitter parallel zu­ einander nach unten abgekantet und ragen dabei in den kurzen Flansch 19 entsprechend Fig. 1 hinein.

Hier kann also der fertig vorbereitete "Käfig" in die Form ein­ gelegt und dann mit dem Sintermaterial verpreßt werden. Dabei kann die Dicke des Sintermaterials über dem Rohrheizkörper und über dem oberen Metallgitter 28c wesentlich größer sein als die Dicke unterhalb der Rohrheizkörper, die gerade so dick zu sein braucht, daß das Metallgitter 28d gerade noch bedeckt ist.

In Fig. 7 ist eine weiterentwickelte Ausführungsform von Fig. 6 dargestellt, bei der zusätzlich zu der beschriebenen Ausbildung ein im wesentlichen ebenes Metallgitter 28e dicht unterhalb der Kochfläche 13 des Kochplattenkörpers 12e läuft und so eine obere Armierung bildet. Hier ist also der gesamte Kochplattenkörper mit einer nahezu alle Bereiche erfassenden Armierung versehen, so daß Sintermaterial selbst sehr dünn gehalten werden kann und auch Materialien verwendet werden können, die in erster Linie aufgrund ihrer thermischen und korrosionsbeständigen Eigenschaften unter Zurückstellung der Festigkeitseigenschaften ausgesucht sind.

In Fig. 8 ist ein Kochplattenkörper 12f dargestellt, der auf einer relativ dünnen, an Ober- und Unterseite ebenen Scheibe aus Sintermaterial besteht, an die die Rohrheizkörper 16 mit dreiecksförmigem Querschnitt von unten her angepreßt sind, indem sie dort mit einem entsprechend ausgeformten Metall­ gitter 28f umgeben sind, das im Bereich zwischen den Rohr­ heizkörpern, die wegen der günstigen Wärmeübertragung bei allen Ausführungsformen relativ weit voneinander angeordnet werden können (Abstand entsprechend dem zwei- bis dreifachen Rohrheizkörperdurchmesser), in das Material des Kochplattenkör­ pers 12f eingesintert sind. Dadurch wird das Metallgitter 28f im Kochplattenkörper festgelegt und preßt die Rohrheizkörper fest an die Unterseite des Kochplattenkörpers. Diese Ausfüh­ rungsform hat den Vorteil einer außerordentlich geringen Wärmeträgheit.

In Fig. 9 ist eine Ausführung dargestellt, die verwendet wer­ den kann, wenn es auf eine geringe Wärmeträgheit nicht so sehr ankommt. Hier besteht der Kochplattenkörper 12g aus einer relativ dicken oben und unten ebenen Scheibe, bei der jeweils dicht unter der Oberfläche der Kochfläche 13 und der Unter­ seite 30 ein Metallgitter 28g verläuft. Zwischen diesen ebenfalls ebenen Metallgittern ist der spiralig gewickelte Rohrheizkörper 16 der bereits beschriebenen Gestalt angeordnet.

In Fig. 10 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Kochplattenkörper 12h wie bei Fig. 9 als relativ dicke ebene Scheibe ausgebildet ist, bei der jedoch das untere Metallgitter 28h eine der Rohrheizkörperform angepaßte, d. h. im Querschnitt zickzackförmige Gestalt hat.

Die Fig. 11 bis 13 zeigen Ausführungsformen des Außenrandes des Kochplattenkörpers.

In Fig. 11 besitzt der Kochplattenkörper 12i an seinem Außen­ rand eine sich nach oben erweiterende konische Anlagefläche 31, auf der sich ein ebenfalls konischer Innenabschnitt 32 des Einbauringes 20 abstützt, dessen äußerer Abschnitt unter einem sehr flachen Winkel abwärts verläuft und im Bereich seines Außenrandes 33 abwärts gebogen ist. Die Anlagefläche 31 endet in einer aufwärts gerichteten Stufe 34, auf der sich die Unterkante des Innenabschnitts 32 abstützt, nachdem der Ring von unten her über den Kochplattenkörper gepreßt worden ist und in die sich oberhalb der Schulter 34 bildende Aus­ nehmung eingeschnappt ist. Bei dieser Ausführung liegt die oberste Kante des Einbauringes 20, d. h. der Knick zwischen dem Innenabschnitt 32 und dem Mittelabschnitt 35, nur wenig unter­ halb der Kochfläche 13 und ermöglicht so zusammen mit der breiten und flachen Ausbildung des Einbauringes 20 einen sehr flachen und wenig aus einer Arbeitsplatte hervorstehenden Kochplatteneinbau.

Bei der Ausführung nach Fig. 12 haben der Kochplattenkörper 12k und der Einbauring 20k die gleiche Grundform wie in Fig. 11 mit der Ausnahme, daß sich am Kochplattenkörper ein umlaufen­ der seitlicher Vorsprung 36 an die Kochfläche 13 außen an­ schließt, der die konische Anlagefläche 31k oben begrenzt und in einer ensprechenden Ausnehmung des Einbauringes 20k liegt. Durch diese Ausführung ist eine sichere Festlegung des Ein­ bauringes weitgehend unabhängig von der genauen Dimensionierung von Einbauring und Kochplatte sichergestellt.

Fig. 13 zeigt eine entsprechende Ausführung, bei dem der Vorsprung 36l eine solche Tiefe hat, daß sie nahezu so lang ist wie der übrige Teil der Anlagefläche 31l. Die Außenfläche des Vorsprungs 36l ist auch in gleicher Weise konisch, so daß sich der Absatz 37 zwischen der koni­ schen Anlagefläche 31l und dem Vorsprung 36l etwa in der Mitte des Innenabschnitts 32l des Einbauringes 20l befindet, der diese Gestaltung der Kochplatte entsprechend angepaßt ist.

Es ist zu erkennen, daß die Kochplatte erhebliche Vorteile hat. Sie bestehen in einer Wirkungsgradverbesserung gegenüber herkömmlichen Kochplatten und in einer einfachen Herstellbar­ keit weitgehend ohne spanabhebende Bearbeitung. Auch die Verwendung von Rohrheizkörpern, bei denen die Einbettung, in denen die Heizwendeln liegen, nicht nur vor der Verpres­ sung bereits hoch verdichtet ist, sondern zusätzlich bei der Verpressung eine weitere Verdichtung erfährt, sorgt für eine Kontaktwärmeübertragung auf kürzestem Wege. Es ist mög­ lich, für eine gleichmäßige Füllung die Metallgitter nicht dicht an dem Rohrheizkörper anliegen zu lassen, sondern aus ihm einzelne Kontaktbereiche herauszudrücken, die einen Ab­ stand des größten Teils des Metallgitters von dem Rohrheizkörper sicherstellen, so daß in die Zwischenräume das Sintermaterial besser eindringen kann. Bevorzugte Abmessungen sind bei einer Ausführung nach den Fig. 6 oder 7 eine Dicke der Platte im Bereich außerhalb der Rippen, also in dem Bereich, in dem die beiden Metallgitter parallel zueinander verlaufen und zusammengepunktet sein können, in der Größenordnung von 3,5 mm, eine Einbettung des Rohrheizkörpers, der Breitenabmessungen von ca. 5 mm und eine Höhe von 4 mm hat, derart, daß der Abstand von der Kochfläche 13 2,5 mm beträgt und eine Überdeckung des Rohrheizkörpers im Bereich der Rippe 18, d. h. auf den beiden kochflächenabgewandten Seiten des Rohrheizkörpers, in der Größenordnung von ca. 0,5 bis 0,6 mm, so daß sich eine Ge­ samtdicke von ca. 7 mm einschließlich der Rippen ergibt.

Dabei wird vorzugsweise als Metallgitter ein Stahldraht­ gitter mit einer Drahtdicke von 0,4 mm und einer Maschenweite von etwa 1,6 mm verwendet, das auf ca. 0,5 mm zusammengepreßt ist.

Statt eines in den Ausführungsformen beschriebenen und dargestellten dreiecksförmigen Rohrheizkörpers könnte auch ein Rohrheizkörper mit viereckigem, halbkreisförmigem oder auch rundem Querschnitt verwendet werden, obwohl das Dreieck wegen seiner besonders großen der Kochfläche zugewandten Seite bevorzugt ist.

Bei der Herstellung, die, abgesehen vom Einliegen der Rohr­ heizkörper und des Metallgitters bzw. der Einheit aus diesem in üblicher Weise vorgenommen werden kann, d. h. in den Verfahrensstufen Verpressen und Sintern im Ofen bei Tem­ peraturen deutlich unter der Schmelztemperatur (bei Eisen ca. 1100 bis 1200°C), sollte vorzugsweise mit Schutzgas gearbeitet werden. Durch die schichtenweise Ausbildung des Kochplattenkörpers können im Bereich der Außenflächen mechanisch besonders dichte und dadurch wenig bruchempfindliche Materialien verwendet werden, so daß ein Sandwich-Körper entsteht. Auch die Verwendung von nach der Sinterung korrosionsschützender Materialien auf den Außenseiten, insbesondere der Oberseite, ist möglich. Bei den Ausführungen nach den Fig. 6 bis 8, bei denen an der Unterseite der Rohrheizkörper nur eine sehr dünne, bzw. gar keine Sintermaterialschicht mehr vorhanden ist (auch bei den Fig. 6 und 7 könnte das Sintermaterial im Bereich der Rohr­ heizkörper an der Unterseite fehlen), ist es möglich, eine derartige untere Schicht zu verwenden, daß sie nahezu die Eigenschaften eines Lötmittels hat und beim Sintern die Metalldrähte mit dem Mantel des Rohrheizkörpers metallisch verbindet, z. B. durch einen besonders hohen Kupferanteil im Material. Ein besonders dichtes und mechanisch festes Sintermaterial entsteht bei einem Verpressen unter Vakuum.

Claims (7)

1. Elektrokochplatte mit einem Kochplattenkörper aus gesintertem Eisenpulver, das mit Zusätzen versehen ist, mit einer im wesentlichen geschlossenen Kochfläche, welcher Kochplattenkörper von darin eingebetteten elektrischen Rohrheizkörpern beheizt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze Kupfer, Chrom, Nickel, Aluminium oder Mangan sind und das Sintermaterial in zur Kochfläche paralleler Schichtung unterschiedlicher Materialzusammensetzungen aufweist, derart, daß es im Außenflächenbereich mechanisch besonders dicht ist.

2. Elektrokochplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrheizkörper (16) in an der Unterseite der Elektrokochplatte vorge­ sehenen nach unten vorspringenden, vorzugsweise dreiecksförmigen Rippen (18, 18c) des Kochplattenkörpers (12, 12a bis 12i) annähernd parallel zur Kochfläche liegend eingebettet sind.

3. Elektroplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrheizkörper (16) eine im wesentlichen dreiecksförmige Querschnittsform haben.

4. Elektrokochplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß des Rohrheizkörpers (16) an seinem Ende über einen rechtwinklig abgebogenen Anschlußstift (23a) erfolgt, der in einem Kanal eines Isolierstückes (25) geführt ist, das über die Unterseite der Kochplatte hinausragt und den Anschlußstift (23a) mittig austreten läßt.

5. Elektrokochplatte nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kochplatten­ körper (12, 12a, c, e) einen im Randbereich umlaufen­ den, nach unten vorstehenden Rand (19, 19a) hat.

6. Elektrokochplatte nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kochplatten­ körper (12a) einen umlaufenden, im wesentlichen hori­ zontalen oder flach abwärts gerichteten Randflansch (27) aufweist, der den Rand einer Öffnung in einer Einbauplatte übergreift.

7. Elektrokochplatte nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Koch­ plattenkörper (12a, b, c, e, f, g, h) wenigstens ein zumindest teilweise in diesen (12a, b, c, e, f, g, h) eingesintertes Metallgitter (28, 28d-h) verbunden ist.