DE3602541C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizwendelträger mit einer aus Keramikfaser-Werkstoff bestehenden, an einer Seite mit einer Nut versehenen Trägerplatte und einer in die Nut eingelegten und darin fixierten Heizwendel.

Ein solcher Heizwendelträger ist aus der DE 29 50 302 A1 be­ kannt. Die Fixierung der Heizwendel erfolgt bei diesem Heiz­ wendelträger durch eine Verformung des Trägerkörpers und/oder der Heizwendel. Insbesondere wird die Trägerplatte mit einer Nut versehen, deren Querschnitt geringer ist als der Querschnitt der Heizwendel, und es wird die Heizwendel in die Nut der noch nicht verfestigten Trägerplatte unter Verformung ihres Materials eingedrückt. Andere Maßnahmen sehen vor, die Heiz­ wendel selbst nach dem Einlegen in die Nut durch Verpressen von außen her zu verformen, damit sie in der Nut durch Ver­ klemmen fixiert wird.

Der Nachteil dieses bekannten Heizwendelträgers besteht darin, daß entweder die zu seiner Herstellung erforderliche Behandlung der noch nicht endgültig verfestigten Trägerplatte besondere Vorsichtsmaßnahmen erfordert und daher problematisch ist oder daß andererseits Verformungen an der mehr oder weniger elasti­ schen Heizwendel keine sehr feste Verbindung zwischen der Heizwendel und der Trägerplatte ergeben.

Aus der DE 31 29 239 A1 ist weiterhin ein Heizwendelträger bekannt, bei dem eine mit einzelnen, seitlich herausgedrückten Windungen versehene Heizwendel in eine Preßform eingelegt wird, in die dann das die Trägerplatte bildende Material eingefüllt und durch Verpressen zur Trägerplatte verfestigt wird. Dabei werden die vorstehenden Abschnitte der Heizwendel in das Mate­ rial der Trägerplatte eingebettet. Die Herstellung eines solchen Heizwendelträgers ist durch die notwendige Vorbehandlung der Heizwendel und das Einlegen der Heizwendel in die Form vor dem Verpressen aufwendig. Außerdem wird eine nur sehr unsichere Fixierung der Heizwendel erzielt, weil die nur wenig in das Material der Trägerplatte eingreifenden Windungsabschnitte der Heizwendel leicht ausbrechen können. Daher ist auch vorgesehen, die Oberfläche der Trägerplatte beispielsweise durch Besprühen mit Kieselsol zu härten. Allerdings besteht dabei die Gefahr, daß das Kieselsol zu tief in die Trägerplatte eindringt und dadurch dessen thermische Isolierfähigkeit beeinträchtigt. Um ein zu tiefes Eindringen des Materials in die Trägerplatte zu verhindern, wird dort vorgeschlagen, die Trägerplatte aus mehreren Schichten aufzubauen, von denen nur die äußere hydro­ phil ist, während der Hauptteil der Trägerplatte aus einem hydrophoben Material besteht, wie pyrogener Kieselsäure, damit das wäßrige Kieselsol nur in die äußere Schicht eindringen kann und von dem hydrophoben Hauptteil der Trägerplatte abge­ wiesen wird.

Die Maßnahme, die Oberfläche eines Heizwendelträgers mit einem Kieselsol-Überzug zu versehen, ist auch aus der US 35 00 444 bekannt. Hierbei handelt es sich um die Behandlung eines Heiz­ wendelträgers, dessen Heizwendel fast vollständig in die Trä­ gerplatte eingebettet ist. Die Herstellung dieses bekannten Heizwendelträgers erfolgt dadurch, daß wiederum die Heizwendel in eine Form eingelegt und dann die Trägerplatte durch Ansaugen einer Faser-Aufschlämmung, so daß die von der Faser- Aufschlämmung gebildete Trägerplatte die Heizwendel fast voll­ ständig umgibt. Die hier vorgesehene Oberflächenbehandlung mit Kieselsol hat wieder den Zweck, die Festigkeit, insbesondere die Abrieb-Festigkeit, der Trägerplatte zu erhöhen.

Diese bekannten Heizwendelträger sind für Keramik-Kochfelder bestimmt. Da bei Keramik-Kochfeldern die mit der Heizwendel versehene Seite der Trägerplatte durch eine nichtleitende Keramikplatte abgedeckt ist, ist die Fixierung der Heizwendel in der Nut der Trägerplatte nicht kritisch.

Heizwendelträger, deren Trägerplatte aus Keramikfaser-Werkstoff bestehen, wären an sich auch sehr gut für Kochplatten geeignet, die im Unterschied zu Keramik-Kochfeldern durch eine Stahlplatte abgedeckt sind. Für eine solche Verwendung muß jedoch die Heiz­ wendel in der Nut der Trägerplatte so sicher befestigt sein, daß sie auch bei erheblichen mechanischen Beanspruchungen, wie sie durch Druck, Erschütterung oder Sturz verursacht werden, einwandfrei in der Keramikfaser-Platte fixiert ist und keine Gefahr besteht, daß sie durch Verformungen mit der elektrisch leitenden Abdeckplatte in Berührung kommt. Andererseits soll die Heizwendel aber auch nicht weitgehend in die Trägerplatte eingebettet sein, damit sie ihre Wärme durch Strahlung an die Stahlplatte abgeben kann.

Die Verfestigung der Oberfläche der Trägerplatte mittels Kiesel­ sol bereitet Schwierigkeiten, weil sie auch zu einer unerwünch­ ten Versprödung des Keramikfaser-Werkstoffes führt. Selbst wenn gemäß DE 31 29 239 A1, die Trägerplatte aus mehreren Schichten aufgebaut wird, von denen nur die äußere Kieselsol aufnimmt, besteht noch immer die Gefahr, daß sich aus dem ver­ sprödeten Körper Teilchen lösen, die bei Kochplatten in den in der Nähe des Faserkörpers angeordneten Thermostat gelangen und dadurch die Funktion der Platte stören.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Heiz­ wendelträger der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Heizwendel in der Nut der Trägerplatte sicher gehalten ist, ohne jedoch in das Material der Trägerplatte eingebettet zu sein, ohne daß die Fixierung der Heizwendel die Herstellungskosten eines solchen Heizwendelträgers nennenswert erhöht und ohne daß die vorteilhaften Eigenschaften des elastischen Keramikfaser-Werkstoffes nennenswert beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Heizwendel mit der Trägerplatte durch einen Kieselsol-Überzug verbunden ist, der in feiner Verteilung eine ionisch neutrale, mineralische Substanz enthält.

Bei dem erfindungsgemäßen Heizwendelträger dient demnach der Kieselsol-Überzug nicht primär zu einer Verfestigung der Ober­ fläche der Trägerplatte, sondern zur Bildung einer Schicht, durch welche die Heizwendel auf ihrer ganzen Länge mit der Trägerplatte verbunden ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß sich die Heizwendel auch nicht abschnittsweise von der Träger­ platte lösen und etwa mit einer den Heizwendelträger abdeckenden Stahlplatte in Kontakt kommen kann. Dabei werden die nachtei­ ligen Folgen einer Kieselsol-Imprägnierung für den Keramikfaser- Werkstoff der Trägerplatte auf überraschend einfache Weise durch die Beimengung einer ionisch neutralen, mineralischen Substanz zu der Kieselsol-Lösung vermieden. Durch den Zusatz einer solchen Substanz, insbesondere von Talkum, vorzugsweise in einer Menge von etwa 30%, bildet der Überzug eine harte bis zähe Kruste, die staubfrei ist und im Bereich der Außen­ wandung auftretenden Drücken ohne weiteres standhält. Dieser Zusatz verhindert weiterhin ein tieferes Eindringen des Kiesel­ sols in den filzartigen Keramikfaser-Werkstoff, so daß ohne Anwendung komplizierter zusätzlicher Maßnahmen der Kern der Platte elastisch bleibt. Durch den elastisch gebliebenen Kern der Keramikfaser-Platte ist gewährleistet, daß selbst dann keine abgesprungenen Splitter oder Teilchen entstehen, wenn die von dem Überzug gebildete Kruste durch eine punktförmige Belastung aufbrechen sollte.

Der Wärmeübergang von der Heizwendel auf die metallische Abdeck­ platte von Kochplatten erfolgt im wesentlichen durch Wärme­ strahlung. Es ist daher anzustreben, daß die Heizwendel von der sie tragenden Platte möglichst wenig abgeschirmt wird. Daher sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Tiefe der Nut nur etwas größer ist als der halbe und die Breite der Nut etwas kleiner ist als der ganze Durchmesser der Windungen der undeformierten Heizwendel.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung steht also die Heiz­ wendel annähernd mit dem halben Umfang ihrer Windungen über die Oberfläche der Trägerplatte vor, so daß die der Oberfläche der Abdeckplatte gegenüberliegende, Wärmestrahlung emittierende Oberfläche der Heizwendel bedeutend vergrößert ist. Die sichere Fixierung der Heizwendel durch den Kieselsol-Überzug gestattet eine solche vorstehende Anordnung der Heizwendel. Dabei unter­ stützt die gegenüber dem Windungsdurchmesser der Heizwendel leicht verengte Nut die Fixierung der Heizwendel.

Neben dem Heizwendelträger selbst ist Gegenstand der Erfindung auch eine Kochplatte, die mit einem solchen Heizwendelträger ausgestattet ist.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung des Heizwendelträgers liegt auch darin, daß er nach einem besonders einfachen Verfahren herstellbar ist. Dieses Verfahren besteht darin, daß die Trägerplatte mit einer Nut hergestellt wird, deren Tiefe etwas größer ist als der halbe und deren Breite etwas kleiner ist als der ganze Durchmesser der Windungen der Heizwendel, daß dann die Heizwendel unter leichter Deformation ihrer Windungen in die Nut eingelegt wird, so daß sie unter Spannung darin gehalten ist, und daß dann die Trägerplatte mit der Spiralenseite nach unten in wäßriges Kieselsol, dem etwa 30 Gewichtsprozent einer staubfreien, ionisch neutralen, mine­ ralischen Substanz, insbesondere Talkum, beigemischt sind, eingetaucht und danach getrocknet wird.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich dieses Herstellungs­ verfahren auf wenige einfache Schritte beschränkt, nämlich auf das Einlegen der Heizwendel in die Nut der vollständig ver­ festigten und daher problemlos zu behandelnden Trägerplatte, wobei die Abmessungen der Nut ein kraftschlüssiges Halten der Heizwendel gewährleistet, und auf ein anschließendes einfaches Eintauchen in das wäßrige Kieselsol, um den Kieselsol-Überzug zu erzeugen, durch den die Heizwendel auf ihrer ganzen Länge mit der Keramikfaser-Platte verbunden wird. Die Verfahrens­ schritte machen auch deutlich, daß die mit "etwas größer" bzw. "etwas kleiner" auf den halben bzw. ganzen Durchmesser der Windungen der nicht deformierten Heizwendel bezogenen Angaben über die Dimensionen der Nut besagen, daß die Nut ausreichend tief und ausreichend eng sein muß, um gerade noch ein kraft­ schlüssiges Festhalten der Heizwendel zu gewährleisten, ohne daß die Heizwendel unnötig weit von der Nut aufgenommen wird oder unnötig stark deformiert werden muß. Die hierfür benö­ tigten, optimalen Abmessungen lassen sich leicht in Abhängigkeit von den Dimensionen und elastischen Eigenschaften der Heiz­ wendel ermitteln. Die Beimischung von Talkum oder dergleichen verhindert ein übermäßiges Eindringen des Bindemittels in die Keramikfaser-Platte und verleiht dem Überzug besonders günstige Eigenschaften bezüglich Härte und Staubfreiheit.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Die der Zeichnung und der Beschreibung zu entneh­ menden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kochplatte nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den nach der Erfindung ausge­ bildeten Heizwendelträger der Kochplatte nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Heizwendelträgr nach Fig. 2 in vergrößertem Maßstab.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Kochplatte weist einen Heizwendelträger auf, der aus einer Trägerplatte 1 und einer in einer Nut 10 der Trägerplatte befestigten Heizwendel 9 besteht. Der Heizwendelträger ist in ein unteres Gehäuseteil 2 eingesetzt, das längs seines Umfanges eine Schulter 3 aufweist, auf der die Trägerplatte 1 auf­ liegt. An seiner Oberseite ist der Heizwendelträger von einer Stahlblechplatte 4 abgedeckt, die längs ihres Umfanges auf einem nach oben vorstehenden Rand 5 der Trägerplatte 1 aufliegt und mit einem nach unten abgebogenen Randabschnitt 6 einen außerhalb der Schulter 3 nach oben ragenden Rand­ abschnitt 7 des unteren Gehäuseteiles 2 übergreift. Die Abdeckplatte 4 und das Gehäuseteil 2 sind durch eine Spann­ schraube 8 miteinander verbunden, und dadurch von beiden Seiten gegen die Trägerplatte 1 verspannt.

Die Trägerplatte 1 besteht aus einem Keramikfaser-Werkstoff und ist an ihrer der Abdeckplatte 4 zugewandten Seite mit der Heizwendel 9 versehen, die in Fig. 2 durch eine strichpunktierte Linie schematisch angedeutet ist. Wie aus Fig. 3 näher ersichtlich, hat die Nut 10 der Trägerplatte 1, in die die Heizwendel 9 eingelegt ist, eine Tiefe, die etwas größer ist als der halbe Durchmesser der Windungen der Heizwendel 9, wogegen ihre Breite etwas kleiner ist als der ganze Durchmesser, so daß die Heizwendel im Bereich ihres zur Plattenoberfläche parallelen Durchmessers zwischen den Wandungen der Nut klemmend, also kraftschlüssig gehalten ist. Die Trägerplatte 1 ist an der der Deckplatte 4 zuge­ wandten Seite zusammen mit der Heizwendel 9 mit einem in der Zeichnung nicht erkennbaren Kieselsol-Überzug versehen, der die Windungen der Heizwendel insbesondere dort benetzt, wo sie an der Keramikfaser-Trägerplatte anliegen. Auf diese Weise wird eine sichere Verbindung zwischen allen Windungen der Heizwendel 9 und der Trägerplatte 1 hergestellt. Durch einen Zusatz von Talkum in dem Kieselsol-Überzug ist gewähr­ leistet, daß das Kieselsol nicht tief in den Keramikfaser- Werkstoff der Trägerplatte eindringt, so daß deren Elasti­ zität erhalten bleibt. Außerdem erhält der Überzug dadurch eine hohe Festigkeit und wird staubfrei, so daß auch bei Beanspruchung der Kochplatte durch Druck und Stoß kein Abrieb und insbesondere auch keine abgesprungenen oder abgesplitterten Teilchen entstehen können, welche die Funk­ tion der Kochplatte beeinträchtigen könnten. Auch werden dadurch Beschädigungen des Heizwendelträgers in solchen Fällen vermieden, in denen Heizwendelträger als solche an Hersteller von Kochplatten und dergleichen versandt werden müssen.

Die Herstellung eines solchen Heizwendelträgers ist beson­ ders einfach. Die Keramikfaser-Trägerplatte 1 kann in übli­ cher Weise durch Vakuumformung als Formkörper mit der ge­ wünschten Gestalt und insbesondere mit einer die vorgegebe­ nen Abmessungen aufweisenden Nut hergestellt werden. Die Heizwendel 9 läßt sich auf einfache Weise unter leichter Verformung, gegebenenfalls mittels eines entsprechend ausge­ bildeten Werkzeuges, in die Nut einlegen. Da die Heizwendel in der Nut auf ihrer ganzen Länge kraftschlüssig gehalten ist, kann die Trägerplatte mit der Heizwendel ohne weiteres umgedreht werden, so daß ihre mit der Heizwendel versehene Seite nach unten weist, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich die Heizwendel von der Trägerplatte löst. Die mit der Wendelseite nach unten weisende Trägerplatte wird dann in eine Aufschlämmung eingetaucht, die aus einem Gemisch von wäßrigem Kieselsol und feingemahlenem, handelsüblichem Talkum besteht, in der der Anteil von Talkum etwa 30 Ge­ wichtsprozent beträgt. Auf diese Weise entsteht ein Überzug, der nach dem Trocknen eine harte und staubfreie Kruste bildet, die im Bereich der Außenwandung des Heizwendelträ­ gers den dort auftretenden Drücken ohne weiteres standhält und im Bereich der Heizwendel deren Windungen dort benetzt, wo sie im Kontakt mit dem Keramikfaserkörper stehen. Der Kern des Heizwendelträgers bleibt dabei elastisch, so daß im Gebrauch keine abgesprungenen Splitter oder dergleichen entstehen, selbst wenn die Kruste durch eine punktförmige Belastung aufbrechen sollte.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das darge­ stellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern Abwei­ chungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dies gilt insbesondere für den Aufbau der Koch­ platte, für den alle einschlägigen Konstruktionen möglich sind. Dementsprechend kann dann auch der Heizwendelträger jede Gestalt haben, die für die Anwendung in einer bestimm­ ten Kochplatte erforderlich ist. So wäre es insbesondere auch denkbar, daß die in der Trägerplatte befestigte Heiz­ wendel mehrere, separat schaltbare Abschnitte in beliebi­ ger, räumlicher Anordnung hat.

Claims (4)

1. Heizwendelträger mit einer aus Keramikfaser-Werkstoff bestehenden, an einer Seite mit einer Nut versehenen Trä­ gerplatte und einer in die Nut eingelegten und darin fixierten Heizwendel, dadurch gekenzeichnet, daß die Heizwendel (9) mit der Trägerplatte (1) durch einen Kie­ selsol-Überzug verbunden ist, der in feiner Verteilung eine ionisch neutrale, mineralische Substanz enthält.

2. Heizwendelträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nut (10) etwas größer ist als der halbe und die Breite der Nut (10) etwas kleiner ist als der ganze Durchmesser der Windungen der undeformieten Heiz­ wendel (9).

3. Kochplatte mit einem Heizwendelträger nach Anspruch 1 oder 2.

4. Verfahren zur Herstellung eines Heizwendelträgers nach Anspruch 2 mit einer aus Keramikfaser-Werkstoff bestehen­ den, an einer Seite mit einer Nut versehenen Trägerplatte und einer in die Nut eingelegten und darin fixierten Heiz­ wendel, bei dem zunächst die Trägerplatte mit einer Nut hergestellt wird, deren Tiefe etwas größer ist als der halbe und deren Breite etwas kleiner ist als der ganze Durchmesser der Windungen der Heizwendel, und dann die Heizwendel unter leichter Deformation ihrer Windungen in die Nut eingelegt wird, so daß sie unter Spannung darin gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (1) nach dem Einlegen der Heizwendel (9) mit der Wendel­ seite nach unten in wäßriges Kieselsol, dem etwa 30 Gewichtsprozent einer staubfreien, ionisch neutralen, mineralischen Substanz, insbesondere Talkum, beigemischt sind, eingetaucht und danach getrocknet wird.