DE3144661A1 - Heizplatte - Google Patents
HeizplatteInfo
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
- H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
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- Surface Heating Bodies (AREA)
Description
3 U 46.61
WACKER-CHEMIE "München"; ägfi. 25.10.1981
Q M B H LC-PAT/Dr.Ra/la
Va 8125-L
Die Erfindung betrifft eine Heizplatte auf Basis von verpreßtem anorganischem, hochdispersem Wärmedäamaterialj Härter und mittels
elektrischem Strom betriebenem Heizelement.
Das Heizelement wird bei den bekannten Heizplatten auf die Grundplatte aufgeklebt, meistenteils jedoch mechanisch, beispielsweise
durch Klammern oder Haltestifte und dgl. auf der Grundplatte befestigt. Zur Herstellung derartiger Heizplatten
wird mithin neben der Herstellung der Grundplatte eine Reihe weiterer Arbeitsschritte zur Montage des Heizelements benötigt.:
Aufgabe der Erfindung war es, eine Heizplatte vorzustellen, bei deren Herstellung zusätzliche Montagearbeitsvorgänge zum Aufbringen
des Heizelements weitgehend eingespart werden können. Weiterhin war es Aufgabe der Erfindung, eine Heizplatte mit
hohen Wärmedämmwerten vorzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Heizplatte auf Basis von
verpreßtem anorganischem, hochdispersem Wärmedämmaterial,
Härter und mittels elektrischen Stror.s betriebenem Heizelement, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Heizelement
zumindest zum Teil in das anorganische hochdisperse Wärmedämmaterial eingepreßt ist.
Als anorganisches hochdisperses Wärmedämmaterial werden im
Rahmen der Erfindung Mischungen eingesetzt, aus
30 - 100 Gew.-% feinteiligem Metalloxid
5 - 50 Gew.-% Trübungsmittel
0 - 20 Gew.-% Fasermaterial
0 - 20 Gew.-% Fasermaterial
0 - 1,5 Gew.-% Härter.
y .:-.;." O I 3U4661
-j"
Für die oberste Schicht der Heizplatte, in der das Heizelement eingepreßt ist (Einpreßschicht), werden Mischungen
eingesetzt aus
30 -■ 97 Gew.-% feinteiligem Metalloxid
0-50 Gew.-% Trübungsmittel 0 - 20 Gew.-% Fasermaterial
0-20 Gew.-% elektrisch isolierender, wärmeleitender
Substanz 1-15 Gew.-% Härter
Bevorzugt beträgt der Härteranteil in der für die Einpreßschicht vorgesehene Mischung mindestens 1,5 Gew.-%.
Der Anteil des Trübungsmittels in der Einpreßschicht wird nach Maßgabe des Verwendungszwecks der Heizplatte gewählt:
Wird die Heizplatte beispielsweise lediglich für Warmhaltevorrichtungen eingesetzt, wobei relativ geringe -Heizleistungen,
bezogen auf die Heizfläche, gefordert werden, enthält die Einpreßschicht einen relativ hohen Anteil an Trübungsmittel
(35 -50 Gew.-%). Für Heizplatten mit höherer Heizleistung bezogen
auf die Heizfläche, ist eine möglichst hohe Wärmeabstrahlung in Richtung des Wärmeflusses erwünscht. Für diese Fälle
wird die Einpreßschicht mit geringerem Anteil (bis zu 35 Gew.-%) oder ohne Trübungsmittel ausgestattet, wobei 0-10 Gew.-% Trübungsmittel
bevorzugt sind.
Oftmals weist daher, ohne daß dies zwingend erforderlich wäre, die Einpreßschicht eine andere Zusammensetzung, insbesondere
bezüglich ihres Trübungsmittels- und Härteranteils auf, als die eigentliche Wärmedämmschicht der Heizplatte.
Gegebenenfalls werden der Einpreßschicht noch elektrisch isolierende,
wärmeleitende Substanzen zugesetzt. Beispiele hierfür sind Gesteinspulver wie Granitpulver, Quarzmehl oder alkaliarme
Fällungskieselsäuren. Die Teilchengrößen liegen vorzugsweise im Bereich von 0,01 - 1 ram.
Beispiele für feinteiliges Metalloxid, das sowohl für die
eigentliche Wärmedämmschicht als auch für die Einpreßschicht
der Heizplatte Verwendung findet, sind pyrogen erzeugte Kieselsäuren einschließlich·Lichtbogenkieselsäuren, alkaliarme
Fällungskieselsäuren, analog hergestelltes Aluminiumoxid, Titandioxid und Zirkondioxid. Die feinteiligen Metalloxide
weisen spezifische Oberflächen von 50-700 m /^,vorzugsweise
70-4-00 m /g, auf. Die Primärteilchengrößen liegen vorzugsweise
im Bereich von 2-50 nm.
Als Trübungsmittel kommen Ilmenit, Titandioxid, Siliciumcarbid, Eisen-II-Eisen-III-Mischoxid, Chromdioxid, Zirkonoxid,
Mangandioxid sowie Eisenoxid in Betracht. Die Trübungsmittel . weisen vorteilhafterweise ein Absorptionsmaximum im Infrarotbereich
zwischen 1,5 lind 10 pm. und ■ Teilchengrößen zwischen
1 und 10 Jim auf.
Beispiele für Fasermaterial sind Glaswolle, Stehwolle, Schlakkenwolle,
keramische Fasern, wie sie aus Schmelzen von Aluminiumoxid und/oder Siliciumoxid gewonnen werden, Asbestfasern
und andere.
Als Härter werden beispielsweise die Boride des Aluminiums, des Titans, des Zirkons, des Kalziums, Silicide, wie Kalziumsilicid
und Kalzium-Aluminiumsilicid, insbesondere jedoch Borcarbid eingesetzt.
Zumindest im Falle des Einsatzes von Boriden als Härter ist
es bevorzugt, basische Oxide, insbesondere Magnesiumoxid, Kalziumoxid oder Bariumoxid in Mengen von 1,5 bis 10-fachen
des Härtergehalts zuzusetzen.
Die Mischungen werden durch einfaches Vermischen der Komponenten
in der gewünschten Zusammensetzung gewonnen. Es können jedoch auch sogenannte agglomerierte Mischungen, insbesondere auf
Basis pyrogen erzeugter Kieselsäure, eingesetzt werden. Hierbei wird in der Weise verfahren, daß das Trübungsmittel bereits
31U661
!• J|[
beim Herstellungsprozeß der Kieselsäure, bei dem die Kieselsäure noch in Form der Primärteilchen vorliegt, kontinuierlich
im angestrebten Mischungsverhältnis zugesetzt wird.
Als mittels elektrischen Stroms betriebene Heizelemente können im Eahmen der Erfindung alle Heizelemente eingesetzt
werden, die auch bisher bereits für Heizplatten eingesetzt wurden. Insbesondere zu nennen sind Heizspiralen bzw. Heizwendeln
aus Widerstandsdraht.
Die Heizelemente sind ,'mindestens teilweise oder ganz in der Einpreßschicht
eingepreßt. Heizwendeln werden zumeist mindestens zu 1/3 ihres Wendeldurchmessers eingepreßt. Der eingepreßte Teil
der Heizwendel ist dabei vollständig von dem Heizplattenmaterial umgeben, so daß eine Verankerung entsteht, die zerstörungsfrei
nicht mehr gelöst werden kann. Die Anordnung der Heizwendel auf der Heizplatte ist an sich beliebig. Sie kann beispielsweise
eine Spiral- oder Zick-Zackform annehmen. Ebenso können die Stromanschlüsse der Heizwandel an beliebigen Stellen liegen,
z. B. diametral gegenüber, benachbart oder am Rande oder in der
Mitte.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Heizplatte erfolgt durch Verpressen des hochdispersen Wärmedämmaterials zusammen mit dem
bereits in der erwünschten Weise vorgeformten Heizelement und anschließendem Aushärten durch Erhitzen auf 500-800° C.
Die Einpreßschicht kann gegenüber der eigentlichen Isolierschicht eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen. Demnach
werden gegebenenfalls unterschiedliche Mischungen miteinander verpreßt. Das Mengenverhältnis dieser Mischungen wird nach Maßgabe
der erwünschten Konstruktionshöhe gewählt. Im allgemeinen entspricht die Höhe der Einpreßschicht in etwa der Einpreßtiefe
des Heizelements.
Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäße Heizplatte ist durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:
a) Vorlegen eines geformten Heizelements in einem Preßwerkzeug
b) Überschichten des Heizelements.mit anorganischem, hoch-.dispersem
Wärmedämmaterial
c) Verpressen. des Produkts gemäß a) und b) zu einem Formteil
mit einer Dichte von 200 - 500 kg/m, bezogen auf Wärmedämmaterial
d) Erhitzen des gepreßten Formteils auf Temperaturen von 500-QOO0 C
' ■ , 2
Die Preßdrucke liegen im Bereich von etwa -1-1,5 IT/mm .
Die Einpreßtiefe für das Heizelement kann beispielsweise durch
ein entsprechend geformtes Preßwerkzeug eingestellt werden. Dieses Preßwerkzeug weist Vertiefungen auf, die gleichzeitig
die geometrische Form des Heizelements abbilden. Die Einpreßtiefe des Heizelements entspricht der Höhe, in der das Heizelement
über das Preßwerkzeug herausragt. Wird eine vollständige Ein pressung des Heizelements erwünscht, ist das Preßwerkzeug vorteilhafterweise
eben. Das Heizelement kann beispielsweise durch elektromagnetische Kräfte in der geometrischen Form gehalten
werden.
Für den Fall, daß die Einpreßschicht eine andere Zusammensetzung
aufweist, als die eigentliche Isolierschicht, ist es oftmals
zweckmäßig, die Mischung für die Einpreßschicht zusammen mit dem Heizelement vorzuverdichten, beispielsweise im Verhältnis 1:2,
um erst nach dem Verdichtungsschritt die Mischung für die Isolierschicht
in das Preßwerkzeug einzubringen.
Beim Verdichten bzw. Verpressen der Mischungen sollen die darin
eingeschlossenen Gase entweichen können. Daher erfolgt das Verdichten und Verpressen vorzugsweise unter Anlegen von Unterdruck.
Das Entgasen kann auch schon vor dem Verdichten bzw. Verpressen erfolgen oder beginnen.
31U661
Die erfindungsgemäße Heizplatte kann in an sich beliebiger
!Form hergestellt werden, beispielsweise quadratisch, rechteckig, rund, oval und dgl. Ebenso kann sie mit einem erhöhten
Rand ausgeformt sein.
Ferner kann die erfindungsgemäße Heizplatte mit auch für Heizplatten
üblichen Vorrichtungen ausgestattet sein wie Schutzschalen aus Metall oder Kunststoff, elektrischen Anschlüssen,
Sicherheitselementen wie Ubertemperaturschaltern und dgl.
Die erfindungsgemäße Heizplatte besitzt ausgezeichnete Wärmedämmeigenschaften
in der Isolierschicht. Sie kann deshalb in den relativ niedrigen Konstruktionshöhen hergestellt \-7erden. Sie
eignet sich insbesondere als Strahlerheizung für Glaskeramik-Kochplatten und dgl.
Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen näher erläutert:
Eine vorgeformte, mittels elektrischen Stroms zu betreibende
Heizwendel'wird in Vertiefungen des Unterstempels eines Preßwerkzeugs,
die die gewünschte Form des Heizelements abbilden, eingelegt. Der Unterstempel weist einen Durchmesser von 212 mm
auf, die Vertiefungen entsprechen dem halben Wendeldurchmesser (2,25'mm)Jn das Preßwerkzeug wird nun eine Wärmedämmisehung folgender
Zusammensetzung eingebracht:
62.0 g pyrogen erzeugte Kieselsäure
37.1 g Ilmenit
5,3 g Aluminiumsilikatfaser
1,6 g B^C
1,6 g B^C
Danach wird die Matrize mit dem Oberstempel verschlossen und evakuiert» Durch Verpressen der Mischung bei einem Enddruck von
1,2 ΪΓ/mm wird ein Formkörper mit einer Höhe von 17 mm und einer
, p 7
Dichte von 300 kgAr erhalten. Die Heizwendel ist in halber Höhe
in der Heizplatte eingebettet. Schließlich wird das Werkstück zur Härtung noch 1 Stunde bei 750° C getempert.
Es wird das gleiche Preßwerkzeug wie in Beispiel 1 benützt.
Auf die vorgeformte Heizwendel wird eine Mischung gebracht
aus
14,16 g pyrogen erzeugter Kieselsäure 1,60 g Aluminiumsilikatfaser
0,24 g B4C
Nach dem Einebnen dieser Schicht wird das restliche Matrizenvolumen mit einer Mischung aus:
52,65 g pyrogen erzeugter Kieselsäure
31,50 g Ilmenit 4,50 g Aluminiumsilikatfaser
1,35 S B4C
aufgefüllt. Im übrigen wird wie gemäß Beispiel 1 beschrieben verfahren.
Auf einen ebenen Unterstempel (0 = 212 mm) wird eine vorgeformte Heizwendel aufgelegt und durch elektromagnetische Kräfte in der
gewünschten Form (Doppelspirale) gehalten.
Auf die Heizwendel wird eine Mischung von
28,32 g pyrogen erzeugter Kieselsäure
3,20 g Aluminiumsilikatfaser \ 0,48 g B4C
aufgebracht. Nach dem Einebnen dieser Schicht wird das restliche Matrizenvolumen mit einer Mischung
43,29 g pyrogen erzeugter Kieselsäure
25,90 g Ilmenit 3,70 g Aluminiumsilikatfaser 1,11 g B4C
aufgefüllt. Im übrigen wird wie gemäß Beispiel 1 beschrieben •verfahren.
3U4661
Es wird eine Heizplatte erhalten, in der die Heizwendel vollständig
eingepreßt ist. Aufgrund der Zusammensetzung der Einpreßschicht wird eine Heizplatte mit ausgezeichneten IR-Abstrahleigenschaften
erhalten.
Claims (3)
- 3H4661Patentansp rüch e :.) Heizplatte auf Basis von verpreßtem anorganischem, hochdispersem Wärmedämmaterial, Härter und mittels elektrischem Strom "betriebenem Heizelement, dadurch gekennzeichnet , daß das Heizelement zumindest zum Teil in das anorganische, hochdisperse Wärmedämmaterial eingepreßt ist. (
- 2. Verfahren zur Herstellung der Heizplatte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:a) Vorlegen eines geformten Heizelements in einem Preßwerkzeugb) Überschichten des Heizelements mit anorganischem, hochdispersem Wärmedämmaterialc) Verpressen des Produkts gemäß a) und b) zu einem Formteil mit einer Dichte von 200 - 560 kg/m , bezogen auf Wärmedämmateriald) Erhitzen des gepreßten Formteils auf Temperaturen von 500-800° C
- 3. Verwendung der Heizplatte nach Anspruch 1 für Glaskeramik-Kochplatten
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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EP19820110294 EP0079076A1 (de) | 1981-11-10 | 1982-11-09 | Heizplatte |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813144661 DE3144661A1 (de) | 1981-11-10 | 1981-11-10 | Heizplatte |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE3144661A1 (de) |
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-
1981
- 1981-11-10 DE DE19813144661 patent/DE3144661A1/de not_active Withdrawn
-
1982
- 1982-11-09 EP EP19820110294 patent/EP0079076A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
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EP0079076A1 (de) | 1983-05-18 |
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