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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Verbesserungen elektrisch beheizter Gefäße, insbesondere
elektrisch betriebener Wasserkochgefäße, beispielsweise Kochkessel,
Heißwasserkannen,
Töpfe,
Pfannen, Großkaffee-/Großteemaschinen,
Laborausstattungen und dergleichen.
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Hintergrund der Erfindung
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Unsere
Britische Patentanmeldung Nr. 9 821 862.1 (veröffentlicht unter GB 2 330 064)
betrifft den Einbau von planaren elektrischen Heizelementen in die
Grundkörper
elektrisch beheizter Gefäße, insbesondere
Gefäßkörper aus
Kunststoff, die wesentliche Veränderungen
ihrer Abmessungen erfahren, während
die Temperatur von in dem Gefäß befindlichem Wasser
von kalt bis zum Siedepunkt erhöht
wird. Im Allgemeinen existieren zwei unterschiedliche Arten planarer
Heizelemente, nämlich
das Unterflurheizelement, das eine Metallplatte mit einem an deren
Unterseite geklemmten oder gepressten ummantelten Heizelement umfasst,
und das Dickschichtheizelement, das eine Heizwiderstandbahn oder
-schicht umfasst, die an der Unterseite eines elektrisch isolierenden
Substrats ausgebildet ist. Ein ummanteltes Heizelement umfasst einen
elektrischen Widerstandsdraht, der mit einer Mineralisolierung innerhalb einer
rohrförmigen
Metallummantelung untergebracht ist. Die für Dickschichtheizelemente verwendeten
Substrate umfassen im Allgemeinen eine Platte aus rostfreiem Stahl,
die mit Glas oder einem sonstigen elektrisch isolierenden Material
beschichtet ist, wobei die Heizwiderstandbahn oder - schicht an der Oberfläche des
Glases ausgebildet wird und danach eine weitere, schützende,
elektrisch isolierende Schicht über
der Heizwiderstandbahn oder -Schicht aufgebracht wird.
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In
unserer oben erwähnten
Britischen Patentschrift Nr. 2 330 064 sind für beide der oben erwähnten Typen
planarer Heizelemente Vorschläge einer
Befestigung in Wasserkochgefäßen beschrieben,
indem innerhalb der Gefäßkörper Anlageflächen vorgesehen
sind, gegen die das Heizelement gedrückt wird und an denen es mittels
einer Sicherungsringanordnung gehalten wird, die mit in der Wand
des gespritzten Kunststoffgefäßkörpers ausgebildeten
Ausprägungen
zusammenwirkt, wobei der Abstand zwischen dem Umfang des Heizelements und
der Innenfläche
der Gefäßwand mittels
einer nachgiebigen Dichtung geschlossen wird, die aus einem elastomeren
und vorteilhafterweise thermisch isolierenden Material gefertigt
ist. Eine bevorzugte Form einer Dichtung umfasst einen Ring, der
gestaltet ist, um positiv um den Umfang des Heizelements zu liegen
zu kommen, und mit mehreren sich nach außen erstreckenden, vertikal
beabstandeten Rippen ausgebildet ist, die sich beim Einsetzen des
Heizelements und der Dichtung in das Gefäß durch Berührung mit der Gefäßwand verformen.
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Die
Europäische
Patentanmeldung Nr. 0 807 394 offenbart eine ähnliche Anordnung, wobei ein aus
Kunststoff gefertigter Wasserkochgefäßgrundkörper mit einem planaren Heizelement
versehen ist, das sich innerhalb des Randes des Gefäßkörpers einfügt. Eine
Dichtung ist vorgesehen, die dazu dient, eine Lücke zwischen der Außenseite
eines nach oben ragenden Abschnitts des Elements und der Innenseite
des Randes abzudichten.
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Wie
oben erwähnt,
richtet sich die Erfindung unserer Britischen Patentschrift Nr.
2 330 064 in erster Linie gegen die im Zusammenhang mit dem Einbau
von planaren Heizelementen in Gefäße mit Kunststoffgrundkörper vorhandenen
Probleme. Die vorliegende Erfindung betrifft hingegen die unterschiedlichen Probleme,
die auftreten, wenn der Gefäßkörper aus
Glas hergestellt ist. Gläserne
Gefäße werden
im Allgemeinen geblasen und in einer Pressform geformt, wobei sich
die Außenmaße verhältnismäßig genau
einhalten lassen. Zusätzlich
zu irgendwelchen die externen Abmessungen beeinflussenden Toleranzen
weisen allerdings aufgrund von Schwankungen der Dicke des Glases
auch die Innenmaße
Toleranzabweichungen auf. Eine weitere Ungenauigkeit kommt zum Tragen,
wenn das Gefäß nach dem
anfänglichen
Formen zur Spannungsentlastung geglüht wird. Damit kann der Außendurchmesser
eines als Massenartikel hergestellten Gefäßes, dessen Grundkörper aus
Glas gefertigt ist, eine Abmessungstoleranz von 2mm aufweisen, und
die Toleranz des Innendurchmessers fällt möglicherweise noch etwas schlechter
aus. Aufgrund dieser großen
Toleranzbereiche ist das Abdichten eines Heizelement durch eine
Technik, wie sie in unserer Britischen Patentschrift Nr. 2 330 064
dargelegt ist, im Falle eines Gefäßes, dessen Grundkörper aus
Glas gefertigt ist, möglicherweise
nicht zufriedenstellend.
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Aufgabe
und Zusammenfassung der Erfindung: Die grundlegende Aufgabe der
vorliegenden Erfindung ist es, das oben erwähnte Problem eines Einbaus
von planaren Heizelementen in Gefäßen, deren Grundkörper aus
Glas gefertigt sind, zu beseitigen oder weitgehend auszuräumen.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem Konzept der Verwendung einer
Dichtungsanordnung, die grundsätzlich
der in unserer Britischen Patentschrift Nr. 2 330 064 offenbarten
Anordnung ähnelt, sich
jedoch insofern von jener unterscheidet, dass die Anordnung dahingehend
abgewandelt ist, dass die Dichtung ihre Wirkung eher zwischen dem
Umfang des Heizelements und der Außenfläche anstelle der Innenfläche des
gläsernen
Gefäßes ausübt, wie es
in der in der Britischen Patentanmeldung Nr. 2 330 064 gelehrten
Anordnung der Fall ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein elektrisch beheiztes Gefäß geschaffen, das insbesondere,
jedoch ohne darauf beschränkt
zu sein, einen aus Glas gefertigten Grundkörper besitzt, und die in Anspruch
1 beschriebenen Merkmale aufweist.
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Das
planare Heizelement selbst kann mit einem nach oben gerichteten
Flansch ausgebildet sein, der den Abschnitt bildet, der so geformt
ist, das er sich um die Außenseite
des Randes der Gefäßöffnung erstreckt.
Alternativ, und wie in einigen der Ausführungsbeispiele in der Britischen
Patentschrift Nr. 2 330 064 (beispielsweise dem Ausführungsbeispiel nach 4) beschrieben, kann das
eigentliche Heizelement so angeordnet sein, dass es innerhalb eines Befestigungsflansches
sitzt, der mit einem Abschnitt versehen ist, der so ausgebildet
ist, dass er sich, wie oben erwähnt,
um die Außenseite
des Randes der Gefäßöffnung erstreckt.
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Die
Dichtung kann ein ringförmiges
Element sein, das eine äußere Fläche, die
so ausgebildet ist, dass sie mit der Innenfläche des Heizelementteils zusammenwirkt,
und eine Vielzahl von inneren, vertikal beabstandeten, nach innen
gerichteten Rippen aufweist, die geeignet ausgebildet sind, um die
Außenfläche des
besagten Randes zu berühren.
Dementsprechend stellt die Dichtung die inverse Form der bevorzugten
Dichtungskonfiguration dar, wie sie in der oben erwähnten Britischen
Patentanmeldung Nr. 2 330 064 beschrieben ist. Die Dichtung kann
gestaltet sein, um in positiven Eingriff mit dem nach oben ragenden
Abschnitt des Heizelements zu gelangen.
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Um
das Heizelement an Ort und Stelle zu halten, wird gemäß einem
Ausführungsbeispiel
vorgeschlagen, das Gefäß mit einer
Basis zu versehen, die sicher an dem mit einem Glasgrundkörper gefertigten
Gefäß befestigt
ist und auf dem Heizelement aufliegt, um dieses an Ort und Stelle
zu fixieren. Die Basis kann zweckmäßigerweise als Abschnitt eines Griffpressteils
für das
Gefäß ausgebildet
sein, wobei der Glaskörper
des Gefäßes z.B.
durch das Griffpressteil, das eine obere Befestigung für einen
Deckel des Gefäßes zur
Verfügung
stellt, und/oder durch den Gefäßkörper, der
einstückig
mit einer Gießtülle ausgebildet
ist, die zusätzlich
als eine Verankerung der Basis dient, beispielsweise innerhalb des
Basis- und Griffpressteils festgehalten wird.
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Die
oben erwähnten
und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt
und werden mit Blick auf deren Vorteile in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
erläutert.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1A, 1B, 1C und 1D zeigen jeweils in einer
Draufsicht von oben, einer Draufsicht von der Seite, einer geschnittenen
und einer vergrößerten fragmentarischen
Schnittansicht einen Dichtungsring, der wie nachstehend beschrieben,
in der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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2 zeigt in einer perspektivischen
Explosionszeichnung ein Ausführungsbeispiel
eines Wasserkochgefäßes mit
einem aus Glas gefertigten Grundkörper gemäß der vorliegenden Erfindung;
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3 zeigt in einer geschnittenen
Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
nach 2 zusätzlich ein
exemplarisches Griffpressteil und eine Basis-an-Tüllen-Befestigung;
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4 zeigt eine perspektivische
Ansicht des in 3 veranschaulichten
Gefäßes;
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5 zeigt in einer Draufsicht
von der Seite eine alternative Basis-an-Tüllen-Befestigung nach 3; und
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6 zeigt ähnlich wie 3 eine Schnittansicht, jedoch ohne die
Basis-an-Tüllen-Befestigung und
mit einer Abwandlung des Heizelements und des mit einem Grundkörper aus
Glas ausgestatteten Gefäßes, um
einen positiven Eingriff zwischen diesen zu bewirken.
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Detaillierte
Beschreibung der Ausführungsbeispiele:
Indem zunächst
auf die Explosionsansicht nach 2 eingegangen
wird, ist ein an einem Ende offener, blasgeformter, im Wesentlichen
zylinderförmiger
gläserner
Gefäßkörper 1 gezeigt,
der an seinem oberen Rand 3 mit einer integralen Gießtülle 2 und
an seinem anderen (unteren) Ende mit einem eingekehlten Bereich 4 mit
vermindertem Durchmesser ausgebildet ist. Eine O-Ring-Elastomerdichtung 5,
die in den unterschiedlichen Ansichten nach 1 detaillierter gezeigt ist und weiter
unten im Einzelnen beschrieben wird, ist geeignet ausgebildet, um
mit der Außenfläche 6 des
Abschnitts mit vermindertem Durchmesser 4 des Gefäßkörpers 1 abdichtend
in Eingriff zu gelangen. Die Dichtung 5 ist ferner so gestaltet,
dass sie mit einem nach oben gerichteten Flanschabschnitt 7 eines
schematisch dargestellten planaren Heizelements 8 in positiven
Eingriff kommt und die Lücke
zwischen der Innen fläche
des Flanschabschnitts 7 und der Außenfläche 6 des eingekehlten
Gefäßgrundkörperabschnitts 4 abdichtet, wenn
das Heizelement 8, wie nachstehend beschrieben, an die
Unterseite des Gefäßkörpers 1 angefügt wird.
Zuletzt ist in 2 außerdem eine
Basis 9 gezeigt, die mit inneren Rippen 10 versehen
ist, die dazu dienen, das Heizelement 8 in dem zusammengesetzten
Gefäß an Ort
und Stelle zu halten.
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3 zeigt eine Schnittansicht
einer Gefäßanordnung,
wie sie im Wesentlichen in 1 gezeigt ist,
mit dem Unterschied, dass zusätzlich
ein Griffpressteil 11 und ein Basisan-Tüllen-Befestigungspressteil 12.
gezeigt sind. Bezugnehmend auf 3 sowie
auf die unterschiedlichen Ansichten nach 1, die die Gestalt der Dichtung 5 im
Einzelnen veranschaulichen, ist zu ersehen, dass die Dichtung 5 eine
Schlitzausprägung 13 aufweist,
die geeignet gestaltet ist, um den nach oben gerichteten Flanschabschnitt 7 des
Heizelements 8 geeignet aufzunehmen, so dass die Dichtung 5 mit
dem Flanschabschnitt 7 positiv in Eingriff kommt. Mit der
auf diese Weise mit dem nach oben gerichteten Flanschabschnitt 7 des
Heizelements 8 positiv in Eingriff gebrachten Dichtung 5 kann
das Heizelement 8 auf dem mit einem reduzierten Durchmesser
ausgebildeten Abschnitt 4 des Gefäßkörpers 1 geschoben
werden. Die Dichtung 5 weist drei innere horizontale Rippen 14 auf,
die vertikal voneinander beabstandet sind (siehe 1D), wobei die unterste Rippe breiter
ist als die beiden anderen. Wie in 3 gezeigt,
sitzt der untere Rand 15 des mit vermindertem Durchmesser
ausgebildeten Abschnitts 4 des Gefäßkörpers 1 auf der breitesten
Rippe 14 auf, wenn das Heizelement 8 an dem Grund
des Gefäßkörpers 1 an
Ort und Stelle gedrückt
wird, und die beiden anderen Rippen 14 werden durch den
Eingriff mit der Fläche 6 an
dem Boden des Gefäßkörpers 1 nach
unten verformt. Die Dichtung 5 schließt auf diese Weise den Spalt,
der ansonsten am unteren Ende des Gefäßkörpers zwischen der Innenfläche des
Heizelementflanschteils 7 und der Außenfläche 6 vorhanden wäre, wasserdicht ab.
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Die
Basis 9 ist aus einem gepressten Kunststoff gefertigt und
die inneren Rippen 10 sind wie gezeigt geeignet gestaltet
und dimensioniert, um der Unterseite des planaren Heizelements 8 rund
um dessen Umfang Halt zu verleihen. Das Griffpressteil 11,
das einstückig
mit dem Basispressteil 9 ausgebildet oder mittels Schrauben
oder Spangen daran befestigt sein kann, ist beispielsweise wie gezeigt
angeordnet, um über
den oberen Rand 3 des Gefäßes 1 einzurasten,
um den Griff 11 an dem Gefäß zu sichern und gleichzeitig
den Glaskörper 1 des
Gefäßes sicher
an Ort und Stelle zu halten. Ein gesondertes Pressteil, das jedoch
nicht gezeigt ist, kann vorgesehen sein, um den oberen Rand des
Griffs an dem Rand des Gefäßes zu befestigen
und Einbautoleranzen auszugleichen. In den Griff ist wie gezeigt
ein Dampfkanal 15 integriert, der dazu dient, Dampf vom oberen
Bereich im Innern des Gefäßes zu einer
(nicht gezeigten) thermisch ansprechenden Steuerung zu lenken, die
vorgesehen ist, um das Heizelement automatisch abzuschalten, wenn
das Wasser in dem Gefäß kocht.
Ein ebenfalls nicht gezeigter Gefäßdeckel kann an dem oberen
Rand des Griffpressteils oder an dem gesonderten Befestigungspressteil
gelenkig gelagert sein, oder kann unbeweglich befestigt sein, falls
das Gefäß über die
Tülle 2 gefüllt werden soll.
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Auf
der dem Griffpressteil gegenüberliegenden
Tüllenseite
des Gefäßes ist
ein Basis-an-Tüllen-Befestigungspressteil 12 vorgesehen,
das mit dem Basispressteil 9 einstückig ausgebildet sein kann,
oder durch beliebige geeignete Mittel daran befestigt sein kann.
Wie deutlicher in 4 gezeigt,
bindet das Basis-an-Tüllen-Befestigungspressteil 12 den
oberen Rand 3 des Gefäßes an das
Basispressteil 9, indem es eine Schlingenausprägung 16 an
seinem oberen Ende aufweist, die sich um und über die Tülle 2 fügt. Alternativ
oder zusätzlich
könnte,
wie in 5 gezeigt, um
den Gefäßkörper 1 ein
Band oder Bügel 17 aus
Metall oder Kunststoff vorgesehen sein, um den Gefäßkörper und
das Griffpressteil zusammenzuhalten; ein derartiges Band könnte einstückig mit
dem Basis-an-Tüllen-Befestigungspressteil 12 und/oder
mit dem Griffpressteil 11 geformt sein, obwohl dies offensichtlich
die jeweiligen Pressteile komplizierter gestalten würde. Darüber hinaus
könnte
ein Klebstoff, beispielsweise ein Silikonkautschukkleber (beispielsweise
Silicoset RTV Adhesive Sealant, hergestellt von Ambersil Limited)
verwendet werden, um das Glaskörperteil 1 des
Gefäßes in seinem
Basispressteil 9 zu fixieren.
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6 zeigt eine Abwandlung
des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels,
bei dem der untere Rand 15 des gläsernen Grundkörpers 1 des
Gefäßes einen
Vorsprung 18 aufweist, der vertikal mit der Tülle 2 fluchtet,
und der vertikal sich erstreckende Flanschabschnitt 7 des
Heizelements 8 mit einer Arretierung 19 ausgebildet
ist, die so ausgebildet ist, dass sie über den Vorsprung 18 einrastet,
um den Halt des Heizelements an dem Gefäßkörper zu unterstützen. Der
Vorsprung 18 ist geeignet konstruiert, um die Funktionsfähigkeit
der Dichtung 5 nicht zu beeinträchtigen, und/oder die Dichtung 5 kann
modifiziert sein, dass sie in der Lage ist die Arretierung 19 aufzunehmen,
ohne dass es zu einer Verformung der Dichtung kommt, die eine Undichtigkeit
hervorrufen könnte.
Mehrere Vorsprünge
könnten
um den unteren Rand 15 des Gefäßkörpers 1 voneinander
beabstandet vorgesehen sein, oder der Vorsprung könnte fortlaufend
um den Rand 15 ausgebildet sein.
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Nachdem
die vorliegende Erfindung anhand spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, sollte selbstverständlich
klar sein, dass die Ausführungsbeispiele
in jeder Hinsicht als exemplarisch anzusehen sind, und dass Modifikationen
und Veränderungen
daran möglich
sind, ohne von dem Gegenstand der Erfindung abzuweichen, wie sie
in den beigefügten
Patentansprüchen
dargelegt ist. Beispielsweise könnte
der in 2 gezeigte weiter
oben erwähnte
Abschnitt 8 anstatt einstückig mit dem Heizelement ausgebildet
zu sein, als ein gesonderter Träger
für ein
planares Heizelement gestaltet sein. Darüber hinaus könnte die
Nahtstelle zwischen dem Basispressteil und dem Glaskannenkörper 1 verborgen und
mittels eines umgebenden Bandes, das dem in 5 gezeigten Band 17 ähnelt, gestützt sein.
Obwohl die Erfindung insbesondere den Zusammenbau von planaren elektrischen
Heizelementen mit Gefäßen betrifft,
die einen Grundkörper
aus Glas aufweisen, ist die Erfindung letztendlich selbstverständlich gleichermaßen auf
Gefäßkörper anwendbar,
die aus gepressten Kunststoffen oder sonstigen Materialien, beispielsweise
aus Keramikwerkstoffen oder Porzellan gefertigt sind.