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Die
vorliegende Erfindung betrifft elektrische Strahlungsheizungen,
die z.B. in Kochgeräten
hinter einer Materialplatte, z.B. aus Glaskeramik, verwendet werden.
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Elektrische
Strahlungsheizungen für
die Verwendung hinter glaskeramischen Kochfeldflächen sind allgemein bekannt.
Solche Heizungen können einen
schalenartigen Träger
mit einer darin befindlichen Basisschicht aus Isoliermaterial, wie
mikroporöses
thermisches und elektrisches Isoliermaterial, umfassen. Es ist wenigstens
ein elektrisches Heizelement vorgesehen, das auf der Oberfläche der
Basisschicht getragen wird. Eine Art eines allgemein anerkannten
Heizelements ist ein längliches,
elektrisch leitendes Band, das hochkant getragen wird und in der
Oberfläche
der Basisschicht befestigt ist.
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Es
ist bekannt, eine temperaturempfindliche stabförmige Vorrichtung bereitzustellen,
die wenigstens teilweise über
die Heizung von einem Rand davon verläuft und über dem/den Heizelement(en)
liegt. Eine solche temperaturempfindliche Vorrichtung hat die Aufgabe,
den Betrieb der Heizung zu steuern, um zum Beispiel zu verhindern,
dass das glaskeramische Material der Kochfeldfläche eine hohe Temperatur erreicht,
bei der sie beschädigt
werden könnte.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, die temperaturempfindliche stabförmige Vorrichtung
mit einer Außenröhre aus
Metall zu versehen. Eine solche Metallaußenröhre ist robuster als Außenröhren aus Quarz,
Quarzglas oder Keramikmaterialien, die bisher häufig für stabartige temperaturempfindliche
Vorrichtungen verwendet wurden. Die Verwendung einer Röhre aus
Metall, die folglich elektrisch leitend wäre, in unmittelbarer Nähe zum Heizelement
bzw. zu den Heizelementen ist jedoch problematisch. Bei Außenröhren aus
Quarz, Quarzglas oder Keramikmaterialien wird bekanntlich ein Metallabschluss
oder eine Quetschhülse
an ihrem distalen Ende innerhalb der Heizung vorgesehen. Mit einer
solchen Anordnung ist es leicht, einen angemessenen Zwischenraum zwischen
dem/der Metallabschluss oder Quetschhülse und dem/den Heizelement(en)
zu gewährleisten, indem
eine lokale Region unter dem Metallabschluss oder der Quetschhülse vorgesehen
wird, die frei von Heizelementmaterial ist. Dies ist mit einer temperaturempfindlichen
Vorrichtung mit einer Metallaußenröhre über die
volle Länge
jedoch nicht möglich
und es ist daher ein Mittel erforderlich, um einen bestimmten elektrischen
Mindestabstand zwischen der Metallröhre und dem einen oder mehreren
Heizelement(en) über
die volle Länge
der Metallröhre
aufrechtzuerhalten. Das Problem wird verschärft, wenn die stabartige temperaturempfindliche
Vorrichtung nur an einer peripheren Randregion der Heizung abgestützt wird, wobei
eine distale freie Endregion der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung in einer zentralen Region innerhalb der Heizung nicht
abgestützt wird.
Wenn die Heizung eine mechanische Erschütterung erfährt, kann sich das freie Ende
der stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung folglich in Richtung
auf das Heizelement verschieben.
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Aufgrund
von Herstellungstoleranzen ist die stabartige temperaturempfindliche
Vorrichtung, wenn sie auf der Heizung montiert ist, möglicherweise
nicht parallel zur Basis der Heizung, so dass das freie Ende der
Vorrichtung näher
zum Heizelement als das gegenüberliegende
Ende der Vorrichtung ist.
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Ferner
kann es bei einer Heizung mit einer stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung, die über
(einem) Heizelement(en) liegt, zu einem lokalen Anstieg der Temperatur
in solchen Regionen des/der Heizelemente(s) kommen, das/die direkt
unter der stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung liegt/liegen.
Dies kann zu einem vorzeitigen Betrieb der temperaturempfindlichen
Vorrichtung führen
und außerdem
zu einem vorzeitigen Ausfall des/der Heizelemente(s) beitragen.
Dieses Problem wurde in der GB-A-2340715 angegangen, in der die
Oberfläche der
Basis aus thermischem Isoliermaterial, die das/die Heizelement(e)
abstützt,
mit einer flachen Aussparung unterhalb der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung versehen ist. Ein bandförmiges Heizelement, das teilweise
in der Basis eingebettet ist, ist in der flachen Aussparung in einem
geringeren Maße
teilweise eingebettet als in der Oberfläche der Basis auf beiden Seiten
der Aussparung. Dies führt
zu einem Heizelement mit einer im Wesentlichen planaren Oberseite;
zwar resultiert dies in einer niedrigeren Temperatur des Teils oder
der Teile des Heizelements direkt unterhalb der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrich tung, doch wird das Problem in Verbindung mit der Gewährleistung
eines zufrieden stellenden Mindestabstands zwischen der Außenröhre, insbesondere
aus Metall, der stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung
und dem/den darunter liegenden Heizelement(en) nicht angegangen.
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Die
EP-A-0 948 238 beschreibt eine elektrische Strahlungsheizung mit
einer Basis aus thermischem und elektrischem Isoliermaterial, wenigstens einem
Heizelement und einer stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung,
die teilweise über
die Heizung verläuft.
Die Basis hat ein im Wesentlichen zusammenhängendes konkaves Profil.
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Die
EP-A-0 081 073 beschreibt eine elektrische Strahlungsheizung mit
einer Basis aus einer thermischen und/oder elektrischen Isolierung,
einem Heizelement und einem Wärmesensor,
der wenigstens teilweise über
das Heizelement vorsteht. Der Wärmesensor
erstreckt sich in die Nähe
eines trogartig ausgehöhlten
Teils der Isolierung.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das obige Problem zu
lösen oder
zu minimieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine elektrische Strahlungsheizung bereitgestellt,
die Folgendes umfasst:
eine Basis aus thermischem und elektrischem
Isoliermaterial mit einer Oberfläche,
die wenigstens ein elektrisches Heizelement abstützt;
eine stabartige temperaturempfindliche
Vorrichtung, die sich längs über die
Heizung von einem Rand davon und über dem wenigstens einen elektrischen Heizelement
erstreckt;
wobei die Oberfläche
der Basis eine längliche
Aussparung mit schräg
verlaufenden Seiten aufweist, die unterhalb und entlang der Länge der
stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung verläuft, wobei
das wenigstens eine elektrische Heizelement in der länglichen
Aussparung getragen wird und diese überquert, so dass ein oberer
Rand des wenigstens einen Heizelements im Wesentlichen einer Kontur
der Oberfläche
der Aussparung folgt und wobei der obere Rand des wenigstens einen
Heizelements in einer Region unterhalb der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung in einem vorbestimmten Abstand von der stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung
vorgesehen ist und sich in einer geringeren Höhe relativ zum oberen Rand
des wenigstens einen Heizelements in Regionen auf beiden Seiten der
länglichen
Aussparung befindet, wobei das wenigstens eine Heizelement in den
Regionen auf beiden Seiten der länglichen
Aussparung auf einer im Wesentlichen planaren Oberfläche der
Basis vorgesehen ist, wobei:
das wenigstens eine elektrische
Heizelement wenigstens ein längliches
elektrisch leitendes Band umfasst, wobei das wenigstens eine elektrisch
leitende Band hochkant abgestützt
wird;
die stabartige temperaturempfindliche Vorrichtung (16)
teilweise über
die Heizung (2) verläuft;
und
die längliche
Aussparung eine Breite hat, die mit zunehmender Entfernung vom Rand
der Heizung zunimmt.
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Die
stabartige temperaturempfindliche Vorrichtung kann aus Metall bestehen
und eine Metallröhre
umfassen.
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Die
stabartige temperaturempfindliche Vorrichtung kann ein erstes Ende,
das in einer Randregion der Heizung abgestützt wird, und ein zweites Ende
haben, das in einer Innenregion der Heizung im Wesentlichen nicht
abgestützt
wird.
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Die
längliche
Aussparung kann eine Tiefe haben, die mit zunehmender Entfernung
vom Rand der Heizung zunimmt.
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Die
längliche
Aussparung kann derart sein, dass ein im Wesentlichen konstanter
Winkel der schräg
verlaufenden Seiten der länglichen
Aussparung beibehalten wird, während
die Tiefe der länglichen
Aussparung mit zunehmender Entfernung vom Rand der Heizung zunimmt.
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Die
längliche
Aussparung kann im Wesentlichen eine Muschel- oder Kammmuschelform
haben.
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Das
wenigstens eine elektrisch leitende Band kann gewellt und mit einer
Mehrzahl von voneinander beabstandeten Schenkeln versehen sein, die
an das wenigstens eine elektrisch leitende Band angeformt oder daran
befestigt sind, wobei sich die Schenkel von dem wenigstens einen
elektrisch leitenden Band hochkant erstrecken und wenigstens teilweise
in der Oberfläche
der Basis eingebettet sind. Die Schenkel können in der Oberfläche der
Basis auf im Wesentlichen dieselbe Tiefe in der länglichen
Aussparung teilweise eingebettet sein wie anderswo auf der Basis.
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Die
Basis kann mikroporöses
thermisches und elektrisches Isoliermaterial umfassen und in einem
schalenartigen Träger,
z.B. aus Metall, vorgesehen sein.
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Die
elektrische Strahlungsheizung kann für eine Platzierung unterhalb
einer Kochfeldfläche,
z.B. aus glaskeramischem Material, angepasst werden.
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Mit
der erfindungsgemäßen Erfindung
wird das wenigstens eine elektrische Heizelement in Form von wenigstens
einem elektrisch leitenden Band so an der Oberfläche der Basis befestigt und
auf ihr getragen, dass es in die längliche Aussparung an einer schräg verlaufenden
Seite davon hinabsteigt, unterhalb der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung in einem vorbestimmten Abstand davon verläuft und
dann aus der länglichen
Aussparung auf der gegenüberliegenden
schräg
verlaufenden Seite davon aufsteigt. Folglich wird ein notwendiger
elektrischer Mindestabstand zwischen dem wenigstens einen elektrisch
leitenden Band und der stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung
erreicht, der wichtig ist, wenn die Vorrichtung aus Metall besteht. Ferner
kann durch die Bereitstellung einer zunehmenden Tiefe der länglichen
Aussparung mit zunehmender Entfernung vom Rand der Heizung der benötigte elektrische
Mindestabstand aufrechterhalten werden, wenn die stabartige temperaturempfindliche Vorrichtung
auf der Heizung abwärts
schräg
in Richtung auf die Basis der Heizung verlaufend montiert ist oder
wenn die stabartige temperaturempfindliche Vorrichtung in Richtung
auf die Basis der Heizung abgelenkt wird, wie es zum Beispiel der
Fall ist, wenn die Heizung eine mechanische Erschütterung
erfährt. Durch
Realisieren einer zunehmenden Breite der länglichen Aussparung mit zunehmender
Entfernung vom Rand der Heizung wird ein im Wesentlichen konstanter
und geeigneterweise flacher Winkel der schräg verlaufenden Seiten der Aussparung
beibehalten, mit der begleitenden Zunahme der Tiefe der Aussparung
mit zunehmender Entfernung vom Rand der Heizung, wodurch das An-
und Absteigen des wenigstens einen elektrisch leitenden Bandes in
die und aus der Aussparung erleichtert wird.
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Durch
die Anordnung der vorliegenden Erfindung wird auch ein lokaler Anstieg
der Temperatur des wenigstens einen elektrisch leitenden Bandes
in (einer) Region(en) davon direkt unterhalb der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung minimiert oder reduziert.
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Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und eine deutlichere Darstellung ihrer Umsetzung
wird nun beispielhaft auf die Begleitzeichnungen Bezug genommen.
Dabei zeigt:
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1 eine
Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektrischen
Strahlungsheizung;
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2 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 1;
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3 einen
Schnitt entlang der Linie B-B in 1; und
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4 eine
perspektivische Darstellung der elektrischen Strahlungsheizung aus 1.
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Eine
elektrische Strahlungsheizung 2, zum Beispiel für den Gebrauch
unterhalb einer Kochfeldfläche 4,
die z.B. aus glaskeramischem Material besteht, umfasst einen schalenartigen
Träger 6 aus
Metall mit einer darin befindlichen Basisschicht 8 aus thermischem
und elektrischem Isoliermaterial, wie z.B. mikroporöses thermisches
und elektrisches Isoliermaterial. Es wird ein elektrisches Strahlungsheizelement
bereitgestellt, das ein längliches,
gewelltes, elektrisch leitendes Band 10 umfasst, z.B. aus
einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung, mit voneinander beabstandeten
Schenkeln 12, die daran angeformt oder befestigt sind und
sich hochkant davon erstrecken. Das Band 10 wird hochkant
auf der Basisschicht 8 montiert und durch wenigstens teilweises Einbetten
der Schenkel 12 in der Oberfläche der Basisschicht 8 befestigt.
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Eine
Umfangswand 14 aus Isoliermaterial ist in der Heizung vorgesehen
und hat eine Oberfläche, die
so angeordnet sein kann, dass sie mit einer Rückseite der Kochfeldfläche 4 in
einem Kochgerät
in Kontakt kommt.
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Es
wird eine stabartige temperaturempfindliche Vorrichtung 16 bereitgestellt,
die eine Metallaußenröhre umfasst
und teilweise über
die Heizung von einem Rand davon verläuft. Die stabartige temperaturempfindliche
Vorrichtung 16 wird am Rand der Heizung getragen und hat
ein freies Ende 18, das in einer Innenregion der Heizung
nicht abgestützt
wird.
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Die
stabartige temperaturempfindliche Vorrichtung 16 kann sich
unterschiedlich ausdehnende Komponenten umfassen, die einen Schalter 20 an
einer Peripherie der Heizung betätigen.
Alternativ kann die stabartige temperaturempfindliche Vorrichtung 16 eine
Metallröhre
umfassen, die eine elektrische Komponente (nicht gezeigt) mit einem
elektrischen Parameter umschließt,
der sich mit der Temperatur ändert.
Eine solche elektrische Komponente kann ein Widerstandstemperaturfühler wie
z.B. ein Platinwiderstandstemperaturfühler sein, dessen elektrischer Widerstand
sich in Abhängigkeit
von der Temperatur ändert.
Die elektrische Komponente kann an eine externe Verarbeitungsschaltungsanordnung über Zuleitungsdrähte angeschlossen
sein, die durch die Metallröhre
der Vorrichtung 16 laufen.
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Eine
längliche
Aussparung 22 mit schräg verlaufenden
Seiten 24, 26 ist in der Oberfläche der Basisschicht 8 vorgesehen.
Die längliche
Aussparung 22 verläuft
radial vom Rand der Heizung und unterhalb und entlang der Länge der
stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung 16. Das
elektrisch leitende Band 10 ist so angeordnet, dass es
in der länglichen
Aussparung 22 getragen wird und diese überquert, so dass ein oberer
Rand 28 des Bandes 10 im Wesentlichen einer Kontur
der Oberfläche
der Aussparung 22 folgt. Der obere Rand 28 des
Bandes 10 in einer Region 30 unterhalb der temperaturempfindlichen
Vorrichtung 16 ist in einem vorbestimmten Abstand von der
temperaturempfindlichen Vorrichtung 16 angeordnet und in
einer geringeren Höhe
relativ zum oberen Rand 28 des Bandes 10 in den
Regionen 32, 34 auf beiden Seiten der Aussparung 22 vorgesehen.
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Das
elektrisch leitende Band 10 ist so angeordnet, dass seine
in der Basisschicht 8 eingebetteten Schenkel 12 im
Wesentlichen im gleichen Ausmaß in
der länglichen
Aussparung 22 eingebettet sind wie anderswo in der Basisschicht 8.
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Wie
vor allem in den 2 und 3 zu sehen
ist, steigt das elektrisch leitende Band 10, das auf der
Basisschicht 8 getragen und daran befestigt wird, in die
Aussparung 22 auf ihrer schräg verlaufenden Seite 24 hinab,
verläuft
in einem vorbestimmten Abstand unterhalb der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung 16 und steigt dann aus der Aussparung 22 auf
ihrer gegenüberliegenden
schräg verlaufenden
Seite 26 auf. Winkel und Abmessungen der schräg verlaufenden
Seiten 24, 26 der Aussparung 22 werden
gemäß einer
Tiefe, die für
die Aussparung 22 benötigt
wird, und zum Erleichtern des Drehens des Bandes 10 in
die und aus der Aussparung 22 ausgewählt.
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Das
freie Ende 18 der stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung 16 kann
in Richtung auf die Basisschicht 8 verschoben werden, wenn
die Heizung 2 eine mechanische Stoßbelastung erfährt.
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Alternativ
oder zusätzlich
ist die stabartige temperaturempfindliche Vorrichtung 16,
wenn sie auf der Heizung montiert ist, zur Oberfläche der
Basisschicht 8 aufgrund von Herstellungstoleranzen möglicherweise
nicht parallel und verläuft
in Richtung auf die Basis 8 schräg abwärts. Zur Gewährleistung, dass
ein vorbestimmter elektrischer Mindestabstand zwischen der temperaturempfindlichen
Vorrichtung 16 und dem Band 10 jederzeit und unter
allen Umständen
vorhanden ist, wird ein größerer Abstand zwischen
dem Band 10 und der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung 16 an der freien Endregion 18 der
temperaturempfindlichen Vorrichtung 16 als an ihrem Ende
in der Nähe
des Randes der Heizung vorgesehen. Aus diesem Grund wird die längliche
Aussparung 22 z.B. durch eine Rampe so gestaltet, dass
sie eine Tiefe hat, die mit zunehmender Entfernung vom Rand der
Heizung allmählich
zunimmt. Dies ist insbesondere in den 2 und 3 zu
sehen. 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Heizung 2 in
einer Region in der Nähe
des Heizungsrandes, wohingegen 3 eine Querschnittsansicht
der Heizung in einer Innenregion der Heizung in der Nähe des freien
Endes 18 der stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung 16 ist.
Wie in 2 gezeigt, ist ein Abstand D1 zwischen der Region 30 des oberen
Randes 28 des Bandes 10 und der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung 16 in der Region der Heizung in der Nähe ihres
Umfangsrandes vorgesehen. Wie in 3 gezeigt,
ist ein Abstand D2, der größer als
der Abstand D1 in 2 ist, zwischen der Region 30 des
oberen Randes 28 des Bandes 10 und der temperaturempfindlichen
Vorrichtung 16 in der Innenregion der Heizung in der Nähe des freien
Endes 18 der stabartigen temperaturempfindlichen Vorrichtung 16 vorgesehen.
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Um
einen im Wesentlichen konstanten Neigungswinkel der schräg verlaufenden
Seiten 24, 26 der Aussparung 22 beizubehalten,
während
gleichzeitig die allmählich
zunehmende Tiefe der Aussparung 22 mit zunehmender Entfernung
vom Rand der Heizung berücksichtigt
wird, wird geeigneterweise vorgesehen, dass die Aussparung 22 mit
zunehmender Entfernung vom Rand der Heizung allmählich in der Breite zunimmt.
Demzufolge ist die Breite W1 der Aussparung 22 in einer
Region in der Nähe
des Randes der Heizung kleiner als die Breite W2 in einer Innenregion
der Heizung in der Nähe
des freien Endes 18 der temperaturempfindlichen Vorrichtung 16.
Die Aussparung 22 ist daher so gestaltet, dass sie in der Breite
konisch zuläuft
und in der Tiefe eine Rampe aufweist, so dass die daraus resultierende
Form im Wesentlichen der einer Muschel oder Kammmuschel entspricht.
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Eine
Endregion 36 der länglichen
Aussparung 22 kann in einer beliebigen gewünschten
Form, wie eine Wandform, enden oder eine abgestufte oder abgeschrägte Form
haben.
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Die
Anordnung der Aussparung 22 und der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung 16 ist ferner darin von Vorteil, dass sie jegliche
Tendenz des bandförmigen
Heizelements 10 für
einen Betrieb mit einer höheren
Temperatur in der Region direkt unterhalb der stabartigen temperaturempfindlichen
Vorrichtung 16 im Vergleich zu anderen Regionen in der Heizung
minimiert oder reduziert.