DE3716966C2 - Kochgefäß für Induktionsherde - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kochgefäß, insbesondere für Induktionsherde, der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.

Ein derartiges Kochgefäß ist aus dem DE 86 30 655 U1 bekannt. Beim bekannten Kochgefäß wird an der Bodenwandung eines inneren Gefäßkörpers aus einem korrosi­ onsbeständigen Stahlblech, wie es üblicherweise für Kochgefäße verwendet wird (d. h. austenitischer Chrom-Nickel-Stahl) eine durch Induktion erwärmbare Bodenplatte ange­ ordnet. An der Außenseite ist die Bodenplatte durch den Bodenwandbereich einer Au­ ßenschale eines doppelwandig ausgebildeten Gefäßkörpers abgedeckt. Die Außenscha­ le wird offensichtlich in üblicher Weise tiefgezogen, wobei auch die üblichen Wandstär­ ken von 0,6 bis 1 mm erzielt werden. Das bekannte Kochgefäß weist somit eine Schicht aus 0,6 bis 1 mm starkem, nicht magnetisierbarem Material zwischen der Induktionsquel­ le und der induzierbaren Platte auf. Wie diesem Gebrauchsmuster zu entnehmen (S. 4, 3. Abs.) ist, hat bereits der Erfinder des bekannten Kochgefäßes selbst festgestellt, daß die Ankoppelung durch diese nicht magnetisierbare Schicht sehr stark leidet. Als Alter­ native zur Verbesserung des Ankoppelungswirkungsgrades wird deshalb vorgeschla­ gen, die Bodenwandung aus der Außenkapsel auszuschneiden, so daß die magnetisier­ bare Wärmeverteilplatte nach außen hin freiliegt. Dadurch ist diese jedoch der Korrosion ausgesetzt, was für Kochgefäße nicht akzeptabel ist.

Ein deartiges Kochgefäß ist aus der EP 0 111 867 A1 bekannt. Das bekannte Kochgefäß ist in der für Edelstahltöpfe üblichen Weise mit einem Sandwich-Boden ausgerüstet, dessen wesentlichster Bestandteil die übliche Wärmeverteilplatte aus einem gut wärme­ leitenden Material, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer bildet. Nun ist jedoch Alu­ minium und Kupfer sowie der für den Gefäßkörper verwendete nicht-rostende Chrom- Nickel-Stahl durch Induktion nicht ausreichend erwärmbar, so daß derartige Töpfe für Induktionsherde nicht wirtschaftlich zu verwenden sind. Um dem abzuhelfen ist bei dem bekannten Kochgefäß eine magnetisierbare Platte aus Stahl vorgesehen, die zusätzlich an der Unterseite des Wärmeverteilbodens angeordnet ist. Der Stahl der magnetisierba­ ren Platte und das Aluminium des Wärmeverteilbodens haben jedoch extrem unter­ schiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Zu diesem Zweck sind zwischen der Wärmeverteilplatte und der magnetisierbaren Platte mindestens zwei oder drei Zwi­ schenschichten angeordnet. Eine der Zwischenschichten besteht aus einer aufplattierten Schicht aus nicht-rostendem, austenitischen Chrom-Nickel-Stahl. Um die nicht korro­ sionsfeste magnetisierbare Platte auch an ihrer Außenseite zu schützen, ist dieselbe Chrom-Nickel-Stahl-Schicht auch an der dem Herd zugewandten Oberfläche der ma­ gnetisierbaren Platte aufplattiert. Die Schichten zwischen der magnetisierbaren Platte und dem Wärmeverteilboden sollen mit abgestaffelten Wärmausdehnungskoeffizienten ausgerüstet sein, die zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Platte und des Wärmeverteilbodens liegen. Um jedoch ihre Pufferfunktion einigermaßen erfüllen zu können, ist eine gewisse Mindest-Materialstärke erforderlich, damit die bei der unter­ schiedlichen Ausdehnung auftretenden Scherkräfte aufgenommen werden können. Er­ fahrungsgemäß sind dafür Materialstärken erforderlich, die auf jeden Fall größer als 0,3 mm sind. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bereits eine Auflage aus austenitischem Stahl in diesem Materialdickenbereich die Induktion beeinträchtigt und somit den Wir­ kungsgrad des Kochgefäßes herabsetzt. In allen Ausführungsbeispielen ist weiterhin das bekannte Kochgefäß relativ kompliziert aufgebaut und somit kostenintensiv in der Her­ stellung.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Kochgefäß für Induktionsherde mit einem guten Wirkungsgrad bereitzustellen, das einfach aufgebaut und kostengünstig in der Herstellung ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß sich, entgegen der in der Fachwelt herrschen­ den Meinung, rostbeständiger, nicht-magnetisierbarer Stahl trotz der bekannten Ab­ schirmwirkung in zufriedenstellendem Maße für Induktionsherde einsetzen läßt, sofern die Wandstärke der abschirmenden Schicht 0,3 mm nicht übersteigt. Durch die erfin­ dungsgemäße Ausgestaltung ist das Kochgefäß optisch ansprechend, korrosionsge­ schützt, einfach in der Konstruktion und hat trotzdem einen guten Wirkungsgrad bei Verwendung auf Induktionsherden. Durch den wesentlich vereinfachten Schichtaufbau ist das erfindungsgemäße Kochgefäß weiterhin kostengünstig in der Herstellung. Es wurde weiterhin festgestellt, daß trotz der dünn ausgebildeten Schicht aus nicht­ rostendem Stahl die Platte des erfindungsgemäßen Kochgefäßes bei Erwärmung auf ihrer Unterseite noch plan gehalten werden kann, so daß das Kochgefäß, wenn notwen­ dig, auch auf üblichen Elektroherden verwendet werden kann.

Anspruch 2 beschreibt einen besonders bevorzugten Werkstoff für die Platte.

Die bevorzugte Befestigungsmöglichkeit der Platten am Gefäß­ körper beschreibt Anspruch 3.

Die in Anspruch 4 beschriebene Dicke hat sich für eine gute Induktionserwärmung einerseits und andererseits für eine gute Wärmeverteilung als besonders zweckmäßig erwiesen. Da­ rüber hinaus hat sich herausgestellt, daß bei dieser Dicke die Unterseite, unterstützt durch die Schicht aus nichtrosten­ dem Stahl, so ausreichend plan bleibt, daß das Kochgefäß oh­ ne Probleme auf einem Elektroherd zu verwenden ist.

Die Ansprüche 4 bis 7 beschreiben besonders bevorzugte Dickenbereiche der Schicht.

Die Ansprüche 8 und 9 beschreiben alternative Werkstoffe für die Schicht.

Die Ansprüche 10 bis 12 beschreiben eine erste konstruktive Möglichkeit, die Schicht an der Platte zu befestigen.

Die Ansprüche 13 bis 21 beschreiben eine zweite konstrukti­ ve Möglichkeit, die Schicht an der Platte zu befestigen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kochgefäßes mit einer kapselartigen Schicht,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kochgefäßes mit einer kapselartigen Schicht,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kochgefäßes mit einer kapselartigen Schicht,

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kochgefäßes mit einer aufplattierten Schicht, und

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kochgefäßes mit einer aufplattierten Schicht.

Aus Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein Teil eines Kochgefäßes 1 mit einem Gefäßkörper 2 dargestellt. Der Gefäßkörper 2 ist aus einem üblicherweise für Kochgeschirre verwendeten, nichtrostendem Chrom- Nickel- Stahl hergestellt und weist eine Seitenwandung 2a und eine Bodenwandung 2b auf. An der Außenseite der Bodenwandung 2b ist eine Platte 3 an­ geordnet. Die Platte 3 besteht aus einem wärmeleitenden, durch Induktion erwärmbarem Material, insbesondere einem ferritischen, nicht rostbeständigen Stahl. Die Platte 3 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, aus Vollmaterial ge­ fertigt und mindestens um das 3fache, bevorzugt das 4- bis 10fache dicker als die Bodenwandung 2b. Die Platte 3 ist allseitig mit einer Lotschicht 4 umgeben, durch die die Platte 3 an der Bodenwandung 2b befestigt ist. An den nicht von der Bodenwandung 2b bedeckten Seiten der Platte 3 ist über die Lotschicht 4 eine Kapsel 5 befestigt. Die Kapsel 5 ist als zylindrischer Napf ausgebildet und bedeckt alle nicht von der Bodenwandung 2b bedeckten Seiten der Platte 3, wobei der obere freie Rand 5a an die Bodenwandung 2b anstößt. Alle Zwischenräume zwischen der Kapsel 5 und der Platte 3 sind durch die Lotschicht 4 ausgefüllt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß zwischen der Bodenwandung 2b und dem oberen freien Rand 5a der Kapsel 5 keine Feuchtigkeit ein­ dringen und zur Platte 3 aus nicht rostbeständigem Stahl durchdringen kann.

Die Kapsel 5 ist bevorzugt aus dem gleichen Chrom-Nickel-Stahl gefertigt wie der Gefäßkörper 2. Die Wandstärke der Kapsel 5 liegt unterhalb 0,3 mm, insbesondere unterhalb 0,26 mm, wobei für einen austenitischen Chrom-Nickel-Stahl ein Bereich zwischen 0,05 und 0,15 min bevorzugt ist.

Es ist jedoch auch möglich, die Schicht aus einem nichtrosten­ den Chromstahl mit mehr als 12% Chrom herzustellen. Es wur­ de gefunden, daß eine Schicht aus einem derartigen Chromstahl in einer Dicke kleiner als 0,26 mm, zweckmäßigerweise 0,2-0,25 mm, in Verbindung mit einer Dicke der Platte 3, die zwischen dem 4- bis 10fachen der Dicke der Bodenwandung beträgt, gute Ergebnisse zu erzielen sind. Dabei bleibt auch der Boden bei Erwärmung auf Elektroherdplatten plan, obwohl der Chromstahl einen geringeren Wärmeausdehnungs­ koeffizienten als der Chrom-Nickel-Stahl des Gefäßkörpers aufweist.

Aus Fig. 2 ist ein Kochgefäß 1' ersichtlich, das wiederum aus dem Gefäßkörper 2 mit Seitenwandung 2a und Bodenwandung 2b besteht. An der Bodenwandung 2b ist über eine Lotschicht 4' eine Platte 3' angelötet. Die Platte 3' weist einen tra­ pezförmigen Querschnitt auf, dessen längere Seite der Boden­ wandung 2b gegenüberliegt. Auch die Platte 3' ist ringsum von einer Lotschicht 4' umgeben, mit der die Platte 3' an der Bodenwandung 2b befestigt ist. An den nicht von der Bo­ denwandung 2b bedeckten Seiten ist die Platte 3' von einer Kapsel 5' umgeben, die den gleichen Querschnitt wie die Platte 3' aufweist und mit ihrem oberen freien Rand 5'a an den Gefäßkörper 2 anstößt. Durch diese Querschnittsform wird ein sanfterer, leichter zu reinigender Übergang zwi­ schen dem Boden und dem Gefäßkörper 2 geschaffen.

Werkstoffauswahl und Abmessungen entsprechend dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kochge­ fäßes mit einem Gefäßkörper 2 mit Seitenwandung 2a und Bo­ denwandung 2b. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die zy­ lindrische Platte 3 des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 verwendet. Die Platte 3 ist allseitig von einer Lotschicht 4'' umgeben, die wiederum zum Befestigen der Platte 3 an der Bodenwandung 2b und an einer Kapsel 5'' dient. Die Kapsel 5'' weist einen irrwesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf und enthält einen Anlagerand 6, mit dem sich die Kapsel eng an den Gefäßkörper 2 anlegen kann. Der Zwischenraum zwi­ schen der Kapsel 5'' und der Platte 3 ist vollständig mit Lot ausgefüllt, wobei sich im Bereich zwischen der zylindri­ schen Umfangsfläche 3a der Platte 3 und der konischen Innen­ wandung der Kapsel 5'' eine wesentlich stärkere Lotschicht befindet. Damit ist auch die Kapsel 5'' dicht mit dem Ge­ fäßkörper 2 in einer leicht zu reinigenden Weise verbunden, wobei die Platte 3 gut gegen Korrosion geschützt ist. Die verwendeten Materialien und ihre Abmessungen für das Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 3 wurden bereits anhand Fig. 1 beschrieben.

Die Herstellung der Kochgefäße nach den Fig. 1 bis 3 er­ folgt bevorzugt derart, daß zunächst die Kapsel auf der Platte befestigt und danach Kapsel und Platte gemeinsam auf den Gefäßkörper aufgelötet werden. Dabei verteilt sich das Lot im Ringraum zwischen der Umfangsfläche der Platte und der Kapsel derart, daß keine Flüssigkeit zur Platte vor­ dringen kann. Vorzugsweise ist die Kapsel mit ihrem Rand dicht mit dem Gefäßkörper verlötet.

Fig. 4 beschreibt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kochgefäßes mit einem Gefäßkörper 2, mit Seitenwandung 2a und Bodenwandung 2b. An der Außenseite der Bodenwandung 2b ist eine Platte 7 durch eine Lotschicht 8 befestigt. Die Platte 7 entspricht in Material und Abmessung der Platte 3. Auf der der Bodenwandung 2b abgewandten und dem Herd zuge­ wandten Seite der Platte 7 ist eine Schicht 9 aus nichtro­ stendem Stahl aufplattiert. Die Schicht 9 kann aus den glei­ chen Werkstoffen bestehen wie die Kapsel 5, wobei ihre Dicke sowohl bei Verwendung eines Chrom-Nickel-Stahls als auch bei Verwendung eines Chromstahls mit mehr als 12% Chrom bevor­ zugt kleiner als 0,26 mm ist und bevorzugt zwischen 0,1 bis 0,2 mm liegt. An der nicht von der Bodenwandung 2b bzw. der aufplattierten Schicht 9 bedeckten Umfangsfläche 7a der Platte 7 ist eine Umfangsschutzschicht 10 aufgebracht. Für die Umfangsschutzschicht 10 kann das gleiche Material wie für die aufplattierte Schicht 9, d. h. Chrom-Nickel-Stahl- bzw. Chromstahlblech verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, ein Buntmetall wie beispielsweise Kupfer oder Messing, aufzutragen, dessen abweichende Farbe als Signal für den Benutzer dienen kann, daß er es mit induktionsherd­ geeigneten Kochgefäßen zu tun hat. Auch eine galvanisch oder, bevorzugt, durch Flammspritzen aufgetragene Umfangs­ schutzschicht 10 ist möglich. Auch kann die Umfangsschutz­ schicht 10 aus einer Emailschicht bestehen, wobei diese Ausgestaltung besonders dann bevorzugt ist, wenn auch der Gefäßkörper mit einer äußeren Dekoremailschicht versehen werden soll. Dabei kann das Email der Umfangsschutzschicht an der Seitenwandung des Gefäßkörpers als Grundschicht hoch­ gezogen und zusätzlich im Bereich der Seitenwandung mit ei­ nem Dekoremail abgedeckt werden.

Die Herstellung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 4 er­ folgt derart, daß zunächst die Schicht 9 auf die Platte 7 aufplattiert wird. Dann wird die Umfangsfläche 7a der Plat­ te 7 und der aufplattierten Schicht 9 mit der Umfangsschutz­ schicht 10 versehen. Der so fertiggestellte Boden wird danach auf die Außenseite der Bodenwandung 2b aufgelötet.

Es ist jedoch auch möglich, wie Fig. 5 zeigt, zunächst eine Platte 7' mit einer aufplattierten Schicht 9' zu versehen und diese dann an den Gefäßboden 2b durch eine Lotschicht 8' anzulöten. Danach werden die Umfangsflächen 7'a der Platte 7, der aufplattierten Schicht 9' und die über die Umfangsfläche 7'a der Platte 7' hinausreichenden Reste der Lötschicht 8' mit einer Umfangsschutzschicht 10' abgedeckt. Dabei kann der Umfangsschutzschicht 10' der in Fig. 5 gezeichnete konische Verlauf mit abgerundeten Übergängen zur aufplattierten Schicht 9' und zum Gefäßkörper 2 gegeben werden. Auf diese Weise erübrigt sich das Abdrehen der ausgetretenen Lotreste der Lotschicht 8', was die Herstellung weiter verbessert.

In Abwandlung der beschriebenen Ausführungsbeispiele können beispielsweise die anhand der einzelnen Zeichnungen be­ schriebenen Einzelheiten untereinander ausgetauscht werden. So kann auch die Kapsel nach Fig. 1 den Auflagerand nach Fig. 3 erhalten. Weiterhin ist möglich, die Umfangsflächen der Platte und der Kapsel nach Fig. 2 mit unterschiedlichen Neigungen auszubilden, so daß sich an dieser Stelle eine vergrößerte Lotschicht ergibt. Die Umfangsschutzschicht nach Fig. 4 kann die in Fig. 5 gezeichnete Form aufweisen. Für die Platte kann weiterhin jeder andere, durch Induktion erwärmbare Werkstoff eingesetzt werden.

Claims (21)

1. Kochgefäß, insbesondere für Induktionsherde, mit einem eine Seiten- und eine Bodenwandung aufweisenden Gefäßkörper aus nicht-rostendem Stahl und einem benachbart zur Bodenwandung an­ geordneten Boden, der eine als Wärmeverteilplatte ausgebildete, durch Induktion erwärmbare Platte enthält, durch eine Schicht aus nicht magnetisierbarem nicht-rostendem Stahl gegen Korrosi­ on geschützt und zum verteilten Einleiten der Wärme in die Bo­ denwandung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5, 5', 5'', 9, 9') aus nicht-rostendem Stahl dünner als 0,3 mm ist.

2. Kochgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3, 3', 7' 7') aus ferritischem Stahl besteht.

3. Kochgefäß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3, 3', 7, 7') auf die Bodenwandung (2b) aufgelötet ist.

4. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Platte (3, 3' 7, 7') mehr als das 3fache, bevorzugt das 4- bis 10fache der Dicke der Bodenwandung (2b) beträgt.

5. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5, 5', 5'', 9, 9') weniger als 0,26 mm dick ist.

6. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5, 5', 5'', 9, 9') 0,05 bis 0,15 mm dick ist.

7. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5, 5', 5'', 9, 9') 0,15 bis 0,25 mm dick ist.

8. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5, 5', 5'', 9, 9') aus Chrom-Nickel-Stahl besteht.

9. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5, 5', 5'', 9, 9') aus Chromstahl mit mehr als 12% Chrom besteht.

10. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht als Kapsel (5, 5', 5'') ausgebildet ist, die die Platte (3,3') an den nicht an der Bodenwandung (2b) anliegenden Seiten umgibt.

11. Kochgefäß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (5, 5', 5'') mit der Platte (3, 3') verlötet ist.

12. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3, 3') all­ seitig von einer Lotschicht (4, 4', 4'') umgeben ist.

13. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (9, 9') auf der der Bodenwandung (2b) abgewandten Seite der Platte (7, 7') aufplattiert ist, und daß die Umfangsflächen (7a, 7'a) der Platte (7, 7') mit einer Umfangsschutzschicht (10, 10') aus korrosionsbeständigem Material versehen ist.

14. Kochgefäß nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (9, 9' ) vor dem An­ bringen der Platte (7, 7') an der Bodenwandung (2b) auf­ plattiert wird.

15. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsschutzschicht (10, 10') aus Edelstahl besteht.

16. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsschutzschicht (10, 10' ) aus Buntmetall, vorzugsweise Messing oder Kupfer, besteht.

17. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsschutzschicht (10, 10') ein galvanischer Überzug ist, der vor dem Auf­ löten der Platte (7, 7') auf den Gefäßkörper (2) aufge­ tragen wird.

18. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsschutzschicht (10, 10') ein Flammspritzüberzug ist, der vor dem Auf­ löten der Platte (7, 7') auf den Gefäßkörper (2) aufge­ tragen wird.

19. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsschutzschicht (10, 10') nach dem Auflöten der Platte (7, 7') auf den Gefäßkörper (2) aufgetragen wird.

20. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsschutzschicht (10, 10') eine Emailschicht ist.

21. Kochgefäß nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsschutzschicht (10, 10') ein Teil einer auf die Seitenwandung aufge­ tragenen Dekoremailschicht ist.