DE915008C - Elektrische Waermeleitungskochplatte - Google Patents

Elektrische Waermeleitungskochplatte

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DE915008C
DE915008C DES5673D DES0005673D DE915008C DE 915008 C DE915008 C DE 915008C DE S5673 D DES5673 D DE S5673D DE S0005673 D DES0005673 D DE S0005673D DE 915008 C DE915008 C DE 915008C
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DE
Germany
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hotplate
pot
heat conduction
shape
curve
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Expired
Application number
DES5673D
Other languages
English (en)
Inventor
Rudolf Brey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Application granted granted Critical
Publication of DE915008C publication Critical patent/DE915008C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates

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  • Cookers (AREA)

Description

  • Elektrische Wärmeleitungskochplatte Da bei Wärmeleitungskochplatten bekanntlich der Wärmeübergang in hohem Maße von. der Beschaffenheit der Kochplattenoberfläche und des Bodens des Kochgefäßes abhängt, hat man zwecks Erhöhung der Wirtschaftlichkeit die Kochfläche durch Drehen oder Schleifen vollkommen plan gemacht und die Verwendung von Sonderkochgeschirr mit verstärktem, ebenfalls abgedrehtem Gefäßboden empfohlen. Die Anschaffungskosten einer elektrischen Kochvorrichtung, z. B: eines Elektroherdes, erhöhen sich aber bei Verwendung von Sonderkochgeschirr, da dieses erheblich teurer als handelsübliches Geschirr ist, ganz beträchtlich.
  • Handelsübliche Kochgefäße, z. B. aus Aluminium, Stahl, emailliertem Blech, Keramik od. dgl., haben keinen ebenen Boden, weil sich dieser schon beim Herstellungsvorgang in der Längsachse des Gefäßes verzieht oder verwirft. Solche Gefäße passen sich daher einer ebenen Kochplattenfläche nicht gut an, und eine wesentliche Steigerung des Stromverbrauches gegenüber Sonderkochgeschirr ist die Folge.
  • Die Bodenbeschaffenheit handelsüblicher Töpfe ist in Fig. z auf Grund der Ergebnisse einer Großzahluntersuchung in Haushalt und Gewerbe dargestellt. In dem Schaubild ist waagerecht das Verhältnis zwischen der Abweichung von der ebenen Bodenform und dem Bodendurchmesser aufgetragen. Senkrecht sind die Häufigkeitswerte der bei der Großzahluntersuchung ermittelten Bombierungen aufgetragen. Man erkennt, daß sowohl eingetrückte als auch ausbombierte Töpfe vorkommen, wobei allerdings die letzteren in geringerem Umfang anzutreffen sind.
  • Die Auswirkung solcher Topfböden auf die Wirtschaftlichkeit des elektrischen Kochens ist aus Fig. 2 (Kennlinie A) ersichtlich, und zwar für eine gewöhnliche Wärmeleitungskochplatte von r8o mm Durchmesser und i2oo Watt Leistungsaufnahme. In der Waagerechten sind für Töpfe aus gleichem Werkstoff und von gleichem Gewicht die Stichmaße der Bodenauswölbungen in Millimetern, und zwar rechts füi ballige (konvexe), links für konkave Topfböden angegeben. Die Senkrechte gibt den Stromverbrauch in Wattstunden für die Erwärmung von 1,5 1 Wasser von 20 auf 95' C an. Aus der Form der Kurven A ist deutlich zu erkennen, daß schon Bodenein- oder -auswölbungen von wenigen Zehntelmillimetern einen erheblichen höheren Stromverbrauch zur Folge haben. Der erhöhte Stromverbrauch als Folge eines ungenügenden Wärmeüberganges zwischen Kochplatte und Topf ist ein Nachteil aller Kochplatten, auch der kapazitätsarmen der verschiedensten Ausführungen. Durch die bei solchen Platten ersparte Masse wird zwar im allgemeinen der Stromverbrauch herabgesetzt, nicht aber der Einfluß der Topfbodenaus-,völbung, der in Fig. 2 (Kennlinie B) für eine ringförmig elektrisch beheizte Kochplatte dargestellt ist.
  • Die Erkenntnis, daß bei Wärmeleitungskochplatten die Güte der Berührung zwischen Platte und Kochtopf die Wirtschaftlichkeit stark beeinträchtigt, hatte die Ausbildung von Kochplatten zur Folge, die aus mehreren Teilen bestehen, von denen jeder einzelne innerhalb gewisser Grenzen frei beweglich ist. Bei diesen Platten wird ein guter Wärmeübergang durch Federdruck, Hebelwirkung od. dgl. erzielt. Bei solchen Platten gelingt es immerhin schon, die Wirtschaftlichkeit des elektrischen Kochers von der Bombierung der Geschirrböden nahezu unabhängig zu machen. Dennoch haben die vorerwähnten Platten den erheblichen Nachteil, daß die einzelnen gegeneinander beweglichen Kochplattenteile den rauhen Beanspruchungen des praktischen Betriebes und vor allem der unvermeidlichen Verschmutzung nicht gewachsen sind. Überdies ist auch der Preis einer mehrteiligen Platte verhältnismäßig hoch.
  • Des weiteren wurde auch schon eine einfachere Ausführung bekannt, die allerdings die vorbezeichnete Aufgabe nur unzureichend löst. Diese Platte wies im Gebiet der höchsten Wärmedichte die Gestalt eines vorstehenden Grates auf, so daß der Boden des aufgesetzten Gefäßes, selbst wenn er verunstaltet war, unbedingt mit diesem Grat in Berührung trat. Es ist verständlich, daß bei diesen Platten durch die im wesentlichen eine linienförmige Auflage auf dem Grat ein allerdings ziemlich einheitlicher schlechter Wärmekontakt entsteht. Man kann sagen, der schlechteste, der überhaupt möglich ist. Jedenfalls ist bei solchen Platten die Berührung zwischen dieser und dem Topf auf eine einzige an bestimmter Stelle liegende Linie beschränkt.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Wärmeleitungskochplatte zu schaffen, die für gewöhnliches handelsübliches Kochgeschirr eine gute und im wesentlichen gleichartige Stromverbrauchskennlinie zeigt. Erreicht wird dies gemäß der Erfindung durch eine besondere Formgebung der Kochplatte, die die Gewähr dafür bietet, daß die Wärmekontakte verschiedener Kochtopfböden mit der Kochplattenoberfläche immer annähernd gleich groß sind bzw. den größtmöglichen Wert dadurch erhalten, daß jeder Topfbodenbombierung eine besondere Berührungszone zugewiesen wird. Die Ausgestaltung der neuen Kochplatte soll nachstehend näher erläutert werden. Die Auswölbung des Bodens von gewöhnlichem Geschirr beträgt im allgemeinen einige Hundertstel des Topfbodendurchmessers in der einen oder der anderen Richtung (s. Fig. 3). Da gutes handelsübliches Geschirr eine stetig verlaufende Bodenauswölbung, also in Form eines Rotationskörpers aufweist, wird bei der neuen Anordnung vorausgesetzt, daß der Wärmeübergang von der Platte zu den verschiedenen Topfböden unabhängig von der Bodenauswölbung immer gleich groß wird, wenn gleiche Berührungsflächen für die verschiedenen Topfböden geschaffen werden. Hieraus ergibt sich alsdann naturgemäß, daß der Stromverbrauch nahezu unabhängig von der Auswölbung des Topfbodens ist.
  • Ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden beschrieben. Eine Kochplatte soll für beispielsweise fünf verschiedene Topfbodenverformungen gleichen Stromverbrauch haben.
  • In Fig. 3 ist ein Kochtopf T angedeutet, in welchem fünf Verformungen a, b, c, d, e eingezeichnet sind. Die Auswölbungen sind im Verhältnis zum Durchmesser des Topfes stark übertrieben gezeichnet. Die Wärmeleitungskochplatte IL (Fig. q. und 5) ist in fünf flächengleiche Zonen (I, II, III, IV, V) aufgeteilt. Die Zone I stellt die Wärmeberührungsfläche zwischen Topfboden a und der Kochplatte dar. In ihrem Bereich wird die Kochplattenfläche so ausgebildet, daß Topfboden a anliegt, d. h. sie erhält die gleiche Form wie Topfboden a.
  • Die Zone II der Kochplatte wird dem Topfboden b zugeordnet und erhält, unmittelbar an die Zone I anschließend, die Form dieses Topfbodens.
  • In gleicher Weise stellt Zone III der Kochplatte die Wärmeberührungsfläche mit dem Topfboden c dar. Sie schließt sich an die Zone 1I an. Das gleiche gilt entsprechend von den Zonen IV und V, die den Topfbodenformen d und e zugeordnet sind.
  • Auf diese Weise entsteht die in, Fig. q. dargestellte Querschnittsforrn der Kochplatte K. Die Querschnittsform kannnatürlich in gleicher Weise auf die beliebige andere Verteilung der Auswölbungen hergestellt werden. Es können z. B. die balligen (konvexen) Verformungen halb so groß wie die hohlen (konkaven) Verformungen gewählt werden. Die Ausbildung der Kochplattenform auf diesem Wege ist ferner nicht auf Vollkochplatten beschränkt, sondern kann auch auf Ringkochplatten angewendet werden.
  • In dem beschriebenen Beispiel der Konstruktion der Kochplattenflächenform sind nur fünf Zonen gleicher Fläche angenommen worden. Bei der praktischen Ausführung muß die Zahl der Zonen gleicher Fläche erheblich höher gewählt werden, um zu einem guten Ergebnis zu kommen. Da diese Art der Festlegung der Flächenform zeitraubend und mühsam ist, kann man sie durch rechnerische Behandlung ersetzen.
  • Bezeichnet man mit D den äußeren Kochplattendurchmesser, p # D den inneren Kochplattendurchmesser (bei Vollkochplatten wird P = o), v. # D das über dem Kochplattendurchmesser D liegende Stichmaß der hohlen (-) Topfbodenverformung am Grenzwert, vb - D das über dem Kochplattendurchmesser D liegende Stichmaß der balligen (-1-) Topfbodenverformung als Grenzwert (bei symmetrischen Grenzwerten der Topfbodenverformung = i), hx die Höhendifferenz der begrenzten Radien einer Zone (s. Fig. 3), da einen beliebigen Durchmesser der Kochplatte, H die Höhendifferenz zwischen dem Kreis vom Durchmesser da und dem Kreis vom inneren Durchmesser PD ab, a die Nummer einer Zone, gewählt vom inneren Durchmesser PD- ab, n die Gesamtzahl der gewählten Zonen, so gilt für die Höchstdifferenz hz der Begrenzungen einer beliebigen Zone Die Höchstdifferenz H errechnet sich hiernach zu Aus der vorstehenden Gleichung ergibt sich die Kochplattenflächenform gemäß der Erfindung für jede zwischen den Grenzwerten liegende regelmäßige Topfbodenverformung und größtmöglichst gleiche Wärmeübertragungsfläche zwischen Kochplatte und Topfboden. In der Fig. 6 sind Ausführungsbeispiele von Profilen von 18o-mm-Kochplatten dargestellt. Die Kennlinie A gilt für Vollkochplatten, die Kurve B als Beispiel für ringförmig beheizte Platten bei Grenzverformungen der Böden zwischen"- 3 und + i mm. Die Profilüberhöhungen sind dabei um ein Vielfaches vergrößert gekennzeichnet. Der höchste Punkt der Kurvenform ist in seiner Lage bestimmt durch die Gleichung Solange f als endlicher Wert vorhanden ist, d. h. wenn eine ballige Topfbodenverformung mit einbezogen wird, ist die Kochplatte, einerlei ob Voll-oder Ringkochplatte, im inneren Teil konkav, im äußeren Teil aber konvex, wobei zwischen diesen Formen ein stetiger Übergang stattfindet.
  • Durch Untersuchungen wurde nun weiter festgegestellt, daß etwa vorhandene kleinste Luftspalte zwischen Kochplatte und Topfboden den Wärmeübergang zwischen Platte und Topf nicht merklich behindern. Dies ist so zu erklären, daß die in unmittelbarer Höhe der Berührungsstelle vorhandenen allerkleinsten Luftspalte sich gleichartig auswirken wie eine unmittelbare Berührung zwischen Kochplatte und Topf.
  • Man ist auch in der Lage, dies rechnerisch nachzuweisen, wenn man an Stelle der im vorhergehenden erwähnten metallischen Berührung zwischen Kochplatte und Kochtopf einen sehr kleinen Luftspalt annimmt und nun die Wärmeleitung des gesamten Luftspaltes zwischen Kochplatte und verschiedenen bombierten Töpfen berechnet. Für eine nach diesem Verfahren gefundene Kochplattenform gilt hinsichtlich ihrer Gestaltung ebenfalls die angegebene Gleichung. Die durch die Erfindung offenbarte rechnerisch ermittelte Form der Kochplatte stimmt praktisch also nicht nur für die metallische Berührung zwischen Kochplatte und Kochtopf, sondern auch für die unvermeidlich auftretenden allerkleinsten Luftspalte zwischen diesen beiden. Infolgedessen hat auch die Kochplattenform nicht die im ersten Beispiel (Fig. 4) dargestellte eckige Form, sondern eine flüssige Kurvengestalt.
  • Voraussetzung für die erfolgreiche praktische Anwendung dieser Form der Kochplattenoberfläche ist, daß sie durch die Beanspruchungen des Betriebes keinerlei Formänderungen erleidet. Man muß daher derartige Kochplatten so bauen bzw. solches Material hierfür wählen, daß das Erzeugnis verwerfungsfest ist.
  • Aus den Kurven der Fig. 7 und 8 sind die Ergebnisse der Kochplattenoberflächenform nach der Erfindung zu ersehen.
  • In Fig. 7 stimmt die Kurve A mit der nach Fig. 2 überein. Der Kochplatte nach Kurve A wurde die Oberfläche nach Kurve A der Fig. 6 gegeben und die Abhängigkeit des Stromverbrauches von der Topfbodenauswölbung durch Versuch bestimmt. Das Ergebnis zeigt die Kurve B in Fig. 7. Diese Kurve ist für den Bereich der Berechnung nahezu eine Gerade, wobei der Stromverbrauch der Platte ganz erheblich niedriger ist als derjenigen Vollkochplatte, für welche die Kurve A gilt.
  • In Fig. 8 ist der Kurvenverlauf für eine Ringkochplatte von i8o mm Durchmesser dargestellt. Die Kurve A gilt für eine gewöhnliche Ringkochplatte. Die Kurve B stellt die Charakteristik derselben Kochplatte dar, deren Oberflächenform jedoch nach Fig. 6, Kurve B, gestaltet ist. Sie verläuft sehr flach, der Stromverbrauch ist also nur in sehr geringem Maße von der Topfbodenverformung abhängig.
  • Die Wärmeleitungskochplatte nach der Erfindung hat den Vorteil, daß regelmäßig verformtes, handelsübliches Kochgeschirr zum-Kochen verwendet werden kann, ohne daß der Stromverbrauch unzulässig hoch ist. Nicht nur der Stromverbrauch, sondern auch die Zeitdauer des Ankochvorganges ist von der Topfbodenauswölbung im wesentlichen unabhängig. Die Beschaffungskosten von Kochplatten nach der Erfindung erhöhen sich nur unwesentlich gegenüber denen von Wärmeleitungskochplatten mit ebener Kochoberfläche.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Wärmeleitungskochplatte; dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Kochplatte so ausgestaltet ist, daß regelmäßig bombierten Topfböden verschiedene Berührungszonen zugeteilt sind, und daß der Wärmekontakt zwischen den verschiedensten Böden und der Platte annähernd gleich ist.
  2. 2. Elektrische Wärmeleitungskochplatte nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Kochplatte dem Gesetz genügt.
DES5673D 1940-10-22 1940-10-22 Elektrische Waermeleitungskochplatte Expired DE915008C (de)

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DES5673D DE915008C (de) 1940-10-22 1940-10-22 Elektrische Waermeleitungskochplatte

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