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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kochgerät, insbesondere einen Kochbehälter wie
z. B. eine Bratpfanne, Pfanne oder Topf mit einer für einen Induktionskocher
geeigneten Bodenwand.
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Es
ist bekannt, dass Metallbehälter,
wie z. B. jene, die durch Aluminiumspritzgusstechnik hergestellt
werden, zwar ihre Funktionsfähigkeit
bei verschiedenen Arten von Wärmeübertragung
beibehalten und insbesondere für
Elektro-, Gas- oder Glaskeramikkocher geeignet sind, bei denen die
Wärme für den Behälter durch
direkten Kontakt mit einem elektrischen Widerstand erzeugt wird,
wobei die Flamme durch Gasverbrennung bzw. über eine spezielle Glaskeramikfläche entsteht,
doch sind diese nicht für Induktionskocher
geeignet, bei denen die Wärme
für das
Gerät durch
Nutzung der magnetischen Induktion entsteht, bei der durch das Magnetfeld
variabler Stärke
die in ihrer Umgebung vorhandenen Eisenmaterialien erhitzt werden.
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Daher
muss entweder das gesamte Gerät aus
einem ferromagnetischen Material hergestellt werden, wobei die damit
verbundenen Nachteile und Einschränkungen (Kosten, Gewicht und
Handhabung, Wärmebeständigkeit
und Dauerfestigkeit usw.) in Kauf genommen werden müssen, oder
es muss an der Bodenwand des Geräts
mindestens eine Platte aus einem ferromagnetischen Material befestigt
werden, die zur wirkungsvollen Aufnahme der durch elektromagnetische
Induktion entstehenden Wärmeenergie
befähigt
ist, da die so genannten Hystereseverluste in Wärmeenergie umgewandelt werden.
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Im
Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt, die zum Ziel
haben, die ferromagnetische Platte unter der Bodenwand eines aus
einem anderen Material, z. B. Austenitstahl oder Aluminium, bestehenden
Kochbehälters
einzubauen.
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Diesbezüglich seien
folgende Patentschriften genannt. Im Patent
ES-A-2002980 wird ein Kochbehälter vorgeschlagen,
an dessen Bodenwand eine Zwischenwärmediffusionsplatte und unter
der Platte eine Verkleidung aus ferromagnetischem Edelstahl befestigt
sind, wobei diese Elemente miteinander verschweißt sind. Im Patent
ES-A-2108284 wird
ein Küchengerät mit wärmeleitender
Bodenwand beschrieben, an deren Außenfläche beim Gießen ein Lochmetallblech
befestigt wird, dessen Öffnungen mit
fließendem
Metall gefüllt
werden. Im Patent
ES-A-2135632 wird
ein Kochgerät
mit einer Metallplatte bzw. -streifen mit Öffnungen vorgeschlagen, in die
Füllmittelteile
aus einem ferromagnetischen Material gefüllt werden, wobei das Ganze
mit einer Schweißraupe
zusammengefügt
wird, die mittels Laserstrahl an der Bodenwand eines aus Austenitstahl bestehenden
Behälters
angebracht wird. In der Patentanmeldung
DE-A-3713660 wird ein Kochgerät aus Aluminiumformguss,
vorzugsweise eine Bratpfanne, beschrieben, bei dem während des
Aluminiumformgussverfahrens mindestens ein festes Metallteil am
Außenteil
der Bodenwand befestigt wird. In der Patentanmeldung
EP-A-722688 wird ein Kochgerät beschrieben,
bei dem ein Teil unter Hochtemperaturdruck an der Außenfläche der
Bodenwand befestigt wird. In der Patentanmeldung
WO-A-97/09136 wird ein Verfahren
zur Herstellung eines Stück
Metalls beschrieben, das als Bodenwand eines Küchengeräts dienen soll, das durch Walzschmieden
unter plastischer Verformung des Metalls hergestellt wird, wobei
bei einer Variante dieses Herstellungsverfahrens der Einbau einiger
Metallteile vorgesehen ist, die durch Induktion erhitzt und beim
Schmiedeverfahren in das Stück
Metall integriert werden können.
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Aus
der
JP-A-2003 102616 ist
ein Kochgerät mit
einem Hauptkörper
aus einer Aluminiumlegierung und einer magnetischen Metallplatte
bekannt, die an der rückseitigen
Bodenfläche
des Hauptkörpers
befestigt ist. An der rückseitigen
Bodenfläche
des Hauptkörpers
sind eine vorstehende ringförmige Wand,
die den gesamten Außenumfang
der Platte in einer Höhe
umgibt, die größer ist
als die Plattenstärke,
sowie mehrere Vorsprünge
vorgesehen, die durch entsprechende Durchbohrungen in der Platte in
einer Höhe,
die größer ist
als die Metallplattenstärke,
eingesteckt sind. Die vorstehende ringförmige Wand und die Vorsprünge sind
derart gegen die Platte gepresst, dass eine Außenumfangskante der magnetischen
Metallplatte und die entsprechenden durchbohrten Außenumfangskanten
gut abgedichtet sind. Bei diesem Kochgerät ist von Nachteil, dass etwas
verformtes Material der vorstehenden ringförmigen Wand und der Vorsprünge nach
dem Zusammenpressen über
der Platte um deren gesamten Außenumfang
und um die Durchbohrungen herum zu liegen kommt, so dass die rückseitige
Bodenfläche des
fertigen Geräts
nicht eben ist, da die freiliegenden Bereiche der Platte gegenüber den
Bereichen des Hauptkörpers
zurück
gesetzt sind.
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Bezüglich des
zuvor angegebenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Ausführungsform
bereitzustellen, mit der an der Bodenwand zwischen einer ferromagnetischen
Platte und der Bodenwand eines Kochgeräts aus Aluminium, an dessen
Außenfläche die
erstere befestigt ist, eine feste und stabile Verbindung bezüglich der
vorhandenen Ausdehnungen und/oder Verformungen erzielt werden kann.
Insbesondere werden durch Bereitstellung einer einfachen Verbindung,
die lediglich aus der ferromagnetischen Platte und der Bodenwand
besteht, die schädlichen Auswirkungen,
die durch die am häufigsten
verwendeten Heizmittel entstehen, verringert, die dann entstehen,
wenn die Bodenwand verschiedene Schichten aus Materialien unterschiedlicher
Zusammensetzung aufweist, wie dies bei den meisten Anwendungen aus
dem Stande der Technik der Fall ist. Was die bei dem tatsächlichen
Gießverfahren
angewendeten Verbindungssysteme betrifft, so stellt der Aufbau des hierin
vorgeschlagenen Geräts
eine wesentliche Vereinfachung der Produktionsmittel und somit eine
wesentliche Kosteneinsparung dar.
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Gemäß dem Vorschlag
der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem vorgeschlagenen Kochgerät um ein
Kochgerät
mit einem Behälter
aus einem ersten Material, in das an der Bodenwand und deren Außenfläche eine Wärmeverteilungs-
bzw. -diffusionsplatte aus einem zweiten verschiedenen wärmeleitenden
Material integriert ist, wobei die Außenfläche der Bodenwand des Behälters eine
Reihe von vorteilhafterweise in Abständen angeordneten Vorsprüngen (verschiedener
Form) bzw. Laschen aufweist und die Wärmeverteilungsplatte aus einer Scheibe
aus ferromagnetischem Material mit einer Reihe von Durchbohrungen
besteht, die gleich der Zahl der Vorsprünge bzw. Laschen ist, und entsprechend
verteilt sind, damit ein Eingriff mit der auf der Rückseite
der Bodenwand angeordneten Scheibe erfolgen kann, indem die Vorsprünge durch
die Durchbohrungen gesteckt werden, wodurch eine Scheibe entsteht,
die durch Vernieten der Vorsprünge
an der Bodenwand befestigt wird, und anschließend die Außenfläche der Scheibe oder der Trägersockel
des Geräts
poliert wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung soll der Behälter
aus Aluminium bestehen und in einem Spritzgussverfahren hergestellt
sein.
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Bei
der Scheibe handelt es sich vorzugsweise um eine Edelstahlplatte,
so dass ein leichtes, gut handhabbares Kochgerät entsteht, das für alle Arten von
Wärmequellen
geeignet ist, insbesondere handelt es sich um einen Induktionskocher.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung erfolgt nach dem Einbau der Edelstahlplatte in die
Bohrungen ein Pressverfahren, das mit einem Druck beträchtlicher
Höhe je
nach eingesetztem Kochgerät
einerseits auf die Bodenwand und andererseits auf die Sichtfläche der
Scheibe einwirkt, der z. B. bei einer Last in der Größenordnung
von etwa 80 bis 110 Tonnen liegt, wodurch sich das Aluminiummaterial
der Vorsprünge
bzw. Laschen ausdehnt und vollständig
in und auf dem Scheibenmaterial eingeschlossen wird und somit als
Nietverbindung wirkt. Auf diese Weise wird zwischen dem Aluminiumelement
(Behälter)
und dem ferromagnetischen Wärmediffusionselement
eine stabile Verbindung erzielt, die in Verbindung mit der durch
Induktion erzeugten Energie geeignet ist und sehr beständig gegen
Wärmeausdehnungen
bezüglich
der Verformung ist, die durch das Aluminiummaterial auf die Wände der Durchbohrungen
der ferromagnetischen Scheibe ausgeübt wird, sowie gegen die Verformung
der Laschen selbst, die deren Abschnitt vergrößert, wodurch die beim Einsatz
erzeugten Wärmeausdehnungen
anschließend
absorbiert werden können.
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Durch
das Polieren der Außenfläche der
als Diffusor wirkenden Scheibe wird die Trägerfläche des Geräts mit einer geeigneten Oberflächenschicht
versehen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass der Behälter eine ringförmige Trennwand
aufweist, die die Außenfläche der
Bodenwandebene umgibt, wodurch ein abgeflachtes Gehäuse definiert
ist, das zur Aufnahme der eingebauten ferromagnetischen Wärmeaufnahme- und
diffusionsscheibe geeignet ist, wobei die Höhe der Trennwand etwas geringer
ist als die der Vorsprünge
bzw. Laschen, wodurch die ferromagnetische Scheibe nach ihrem Einbau
durch Pressen und Stecken der Laschen durch die Bohrungen und Vernieten
im wesentlichen koplanar mit der Kante der Trennwand ist.
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Die
Ausführung
und Positionierung der Vorsprünge
bzw. Laschen erfolgt derart, dass die zwei Teile, d. h. die Bodenwand
des Aluminiumbehälters und
die Edelstahlscheibe, trotz Erreichen hoher Temperaturen und unterschiedlicher
Ausdehnung von Aluminium und Stahl spielfrei verbunden bleiben.
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Weitere
Wesensmerkmale und Vorteile der Erfindung werden nach dem Durchlesen
der unten angeführten
Ausführungsbeispiele
in Bezug auf die Zeichnungsblätter
noch klarer verständlich.
Hierin zeigen:
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1 einen
Aufriss, teilweise im Schnitt, der Bodenwand eines erfindungsgemäßen Kochgeräts, bevor
daran eine ferromagnetische Wärmediffusionsplatte
bzw. -scheibe befestigt wird, wobei eine Reihe von Vorsprüngen ersichtlich
sind, die in dem vorliegenden Fall die Form von Laschen an der Außenebene
der Bodenwand des Geräts
aufweisen;
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2 einen
Grundriss der Diffusionsscheibe;
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3, 4 und 5 entsprechende Abschnitte
entlang der Linien I-I, II-II und III-III verschiedener Laschen
an der in 1 gezeigten Bodenwand;
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6 und 7 eine
Veranschaulichung der Situation vor dem Einbau der Diffusionsscheibe und
die Situation nach deren Befestigung an der Bodenwand;
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8 einen
vergrößerten Ausschnitt
der von der Diffusionsscheibe vor dem Vernieten mittels einer geeigneten
Pressmaschine eingenommenen Lage und 9 eine Veranschaulichung
der abschließenden
Situation nach dem Press- und Poliervorgang, durch den zwischen
den zwei Elementen, dem Behälter
und der Scheibe, eine Nietverbindung bzw. eine flache, regelmäßige Polierschicht
auf der Trägerebene
des Geräts
hergestellt wird;
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10 und 11 ein
weiteres Kochgerät und
einen Satz aus Wärmeenergieaufnehmer
und -diffusionsscheibe, die beide eine unterschiedliche Zahl von
Laschen und Durchbohrungen aufweisen, in der Situation vor dem Verbinden
beider Elemente;
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12 eine
Veranschaulichung eines Beispiels für eine Projektion, die anders
geformt und verteilt ist als die in den vorhergehenden Abbildungen gezeigten
Laschen.
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Gemäß diesen
Abbildungen weist das vorgeschlagene Kochgerät einen Behälter 10, wie z. B. eine
Bratpfanne, Pfanne, Topf oder dgl., auf, der aus einem ersten Material
wie z. B. Aluminium besteht, wodurch leichte Handhabbarkeit und
ein geringes Gewicht entstehen, wobei an der Außenfläche der Bodenwand des Behälters eine
Wärmeverteilungs- bzw.
diffusionsplatte integriert ist, die aus einer Edelstahlscheibe 11 bzw.
-streifen besteht. Erfindungsgemäß weist
die Außenfläche 12 der
Bodenwand des Behälters 10 eine
Reihe beabstandeter Vorsprünge bzw.
Laschen 13 auf, und die Edelstahlscheibe 11 besitzt
eine Reihe von Durchbohrungen 14, die gleich der Zahl der
Laschen 13 ist und entsprechend verteilt sind, damit ein
Eingriff mit der auf Rückseite
der Bodenwand angeordneten Scheibe 11 erfolgen kann, indem
die Laschen 13 durch die Durchbohrungen 14 gesteckt
werden, wodurch eine Scheibe 11 entsteht, die durch Vernieten
der Laschen 13 durch einen Pressvorgang an der Bodenwand
befestigt wird, der einerseits auf die Bodenwand des Behälters 10 und andererseits
auf die Scheibe 11 einwirkt, und dann an der Außenfläche der
Scheibe 11 ein Polier- bzw. Schleifvorgang durchgeführt wird,
wodurch der Trägersockel
des Küchengeräts entsteht.
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Vorteilhafterweise
soll der Pressvorgang mittels einer Hydraulikpresse erfolgen, die
mit einem geeigneten Satz von Handhabungselementen zur automatischen
Positionierung, Befestigung und Vernietung des aus Bodenwand und
Scheibe bestehenden Aufbaus versehen ist, wie z. B. eine nicht gezeigte Transfermaschine,
mit Positionierstationen für
beide Elemente, d. h. die miteinander verbundene Bodenwand des Geräts und Scheibe,
einer Station zur Überprüfung der
Position der Diffusionsscheibe, einer hydraulischen Vernietungsstation
sowie einer automatischen Entladestation.
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Aus 6 ist
ersichtlich, dass die Bodenwand des Behälters 10 eine ringförmige Trennwand 15 aufweist,
die die Außenfläche der
Bodenebene umgibt, wodurch ein offenes, abgeflachtes Gehäuse 16 definiert
ist, das zur Aufnahme der eingebauten Diffusionsscheibe 11 geeignet
ist, wobei die Höhe
der Trennwand 15 etwas niedriger ist als die der Laschen 13,
so dass die Scheibe 11 nach deren Befestigung und dem Einstecken
der Laschen 13 in die Bohrungen 14 mit der Kante
der Trennwand 15, wie aus 9 ersichtlich,
koplanar ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besitzen die Laschen, wie aus 3 und 5 ersichtlich,
eine Kegelstumpfform und sind gemäß verschiedenen konzentrischen
Umfangsausrichtungen verteilt. In der Regel besitzen die zu verschiedenen
Ausrichtungen gehörenden
Laschen 13 verschiedene Stärken und die Bohrungen 14,
die für deren
Durchgang durch die Scheibe 11 vorgesehen sind, besitzen
ebenfalls entsprechende Abmessungen. Somit ist die durch die Wärmeausdehnungen
in verschiedenen Bereichen verursachte Materialbelastung unterschiedlich,
wodurch die Stabilität
verbessert wird.
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In 12 ist
ein weiteres Form- und Verteilungsformat für die Vorsprünge 13 veranschaulicht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform dieser
Variante soll der Behälter 10 aus
Aluminium bestehen und wird durch Spritzgießen hergestellt, und die auf
der Rückseite
der Außenfläche der
Bodenwand angeordnete Diffusionsscheibe 11 besteht aus
Edelstahl.
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Nach
derart ausführlicher
Beschreibung der vorliegenden Erfindung, damit diese vom Fachmann in
die Praxis umgesetzt werden kann, wird gefordert, dass sich ihr
Schutzbereich auch auf die detaillierten Änderungen, wie z. B. die Stärke der
ferromagnetischen Scheibe, die Form der Vorsprünge bzw. Laschen sowie deren
Verteilung, die Höhe
der Umfangstrennwand, die Presskraft, das verwendete Material und
die Eigenschaften der verwendeten Pressen erstreckt, wodurch das
Wesen der in den folgenden Ansprüchen
beschriebenen Erfindung nicht geändert wird.