DE9215888U1

DE9215888U1 - Scheibenheizkörper

Info

Publication number: DE9215888U1
Application number: DE9215888U
Authority: DE
Original assignee: DBK David and Baader GmbH
Current assignee: DBK David and Baader GmbH
Priority date: 1992-11-23
Filing date: 1992-11-23
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2002-11-24

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Heizung für einen Wassertopf od.dgl.· Insbesondere im Haushalt gibt es viele Anwendungsfälle, bei denen ganz allgemein gesprochen, eine scheibenförmige Fläche mit elektrischer Energie aufzuheizen ist. Typische Haushaltsgeräte dieser Art sind der Wasserkocher, der Eierkocher, der Babykostwärmer oder der Reiskocher. Allen diesen Anwendungsfällen ist gemeinsam, daß ein topf- oder scheibenförmiges Gebilde möglichst schnell auf eine vorgegebene Endtemperatur aufgeheizt und dann auf dieser Endtemperatur gehalten oder das Gerät abgeschaltet werden soll. Es ist wünschenswert, Heizungen ganz allgemein, die in herkömmlicher Weise mit normalem Widerstandsdraht betrieben werden, durch PTC-Elemente zu ersetzen, weil die Verwendung von PTC-Elementen zum einen wegen ihrer Selbststabilisierung auf einen maximalen Temperaturwert und zum anderen wegen des geringeren Herstellungsaufwandes beträchtliche Vorteile bieten. Das Problem bei der Verwendung von PTC-Elementen besteht immer noch darin, die Leistung, die sie zu erbringen imstande sind, aus dem Element herauszuführen. PTC-Elemente haben nämlich die Eigenschaft, ihre Energieumsetzung erheblich zu drosseln, wenn sie auch nur in einem partiellen Bereich eine Temperaturerhöhung haben. In Geräte der obengenannten Art haben sie deshalb noch wenig Eingang gefunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Heizung für einen Wassertopf od.dgl. in für PTC-Elemente geeigneter Form anzubieten.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Anordnung der PTC-Elemente unmittelbar an der TopfUnterseite, werden die PTC-Elemente in unmittelbaren Wärmekontakt mit dem zu erwärmenden Medium gebracht. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es aber genauso wichtig ist, auf der anderen Seite der PTC-Elemente die Wärmeenergie gut und schnell abzuführen, um ein "Einschnüren" der PTC-Elemente zu vermeiden. Unter dem "Einschnüren" versteht man den Effekt, daß das PTC-Element durch Erreichen einer höheren Temperatur in einem partiellen Bereich den weiteren Stromdurchgang durch das gesamte Element soweit drosselt, daß es nicht mehr dazu imstande ist, eine größere Energie abzugeben, obwohl, beispielsweise, eine Seite noch eine gute Wärmeableitung hat. Deshalb ist bei der vorliegenden Erfindung auf der dem Topf gegenüberliegenden Seite ein metallisches Bodenteil vorgesehen, das über einen seitlichen, randseitig umlaufenden axialen Flansch einen engen Wärmekontakt von der Unterseite der PTC-Elemente zu dem zu erwärmenden Medium aufrechterhält. Außerdem dient dieses Bodenteil gleichzeitig dazu, die PTC-Elemente sowohl bezüglich ihres Wärmewiderstandes als auch bezüglich der elektrischen Kontaktierung auf beiden Seiten fest einzuspannen.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig.1 einen schematisch dargestellten Wassertopf od.dgl., beispielsweise Reiskocher;

Fig. 2 das Unterteil des Wassertopfes nach Fig.l im Querschnitt;

Fig.3 das Heizelement in seinen Einzelteilen in einer Explosionsdarstellung,

Fig.4 die das Heizelement in das Unterteil einspannende Federplatte in Draufsicht und im Schnitt.

Figur 1 zeigt ganz allgemein einen Wasserkocher 1 od.dgl., beispielsweise einen Reiskocher, bestehend aus einem Topf 2, in dessen Boden 3 die elektrische Heizung 4 integriert ist, einen elektrischen Anschluß 5 und, wenn erforderlich, einen Temperaturwähler 6 oder Programmschalter mit zugehöriger Elektronik. Der Topf weist außerdem einen Deckel 7 auf.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch den metallischen Teil des Bodens des Topfes 2 mit der eingesetzten Heizung 4. Die Heizung 4 ist in dieser Zeichnung schematisch dargestellt und in ihren Einzelheiten in Figur 3 gezeigt. Der metallische Teil des Bodens weist eine Metallplatte 8 mit einer Blechstärke von etwa 2,5 mm auf. Diese Metallplatte 8 steht auf der einen Seite in unmittelbarem Kontakt mit dem zu erwärmenden Medium, üblicherweise Wasser, und auf der anderen Seite mit dem Heizelement 4. Randseitig an diese Metallplatte 8 schließt sich ein ringsumlaufender axialer Flansch 9 an, auf dessen Abschlußrand 10 eine scheibenförmige Federplatte 11 aufliegt. Der Abschlußrand 10 weist an seiner äußeren Begrenzung eine Schulter 12 auf, deren Berandung 13 nach innen umgebördelt ist, um die Federplatte 11 fest auf den Abschlußrand 10 zu klemmen. Wichtig ist, daß die Federplatte 11 mit einem ganz erheblichen Teil ihrer Fläche flach auf dem Abschlußrand 10 und möglichst auch

noch seitlich an der Schulter 12 aufliegt, um eine gute Wärmeübertragung zwischen der Federplatte 11 und dem Flansch 9 bzw. der Metallplatte 8 zu erreichen. In dem Bereich innerhalb des Flansches 9 und zwischen der Metallplatte 8 und der Federplatte 11 liegt das elektrische Heizelement 4. Die Federplatte 11 ist in Fig.4 näher dargestellt und weist einen ringförmigen Bereich auf, der in Richtung zum Heizelement 4 durchgebogen ist, um eine Federwirkung zu erreichen, mit der das Heizelement 4 gegen die Metallplatte 8 gedrückt wird. Die Durchbiegung hat einen Biegeradius von etwa 200 mm. Die Federplatte selbst besteht aus Aluminium und hat eine Dicke von etwa 1,8 mm.

Im folgenden wird anhand der Figur 3 der Aufbau des Heizelements 4 beschrieben. Das Heizelement 4 besteht von oben nach unten gesehen aus den folgenden einzelnen Schichten:

Isolierfolie aus Kapton, Dicke 50 &mgr; Elektrode aus Blech, Dicke 0,05 mm Positionsplatte aus Kunststoff, Dicke 1,3 mm

drei PTC-Elemente innerhalb der Positionsplatte, Dicke 1,8 mm

Elektrode aus Blech, Dicke 0,05 mm Isolierstoffolie aus Kapton, Dicke 50 &mgr;.

Im zusammengesetzten Zustand kontaktieren die beiden Elektroden 15a,b die drei am Umfang über 120° verteilten PTC-Elemente 16a,b,c auf ihren Ober- bzw.

Unterseiten. Die Positionsplatte 17 weist entsprechende Ausschnitte 16aa, 16bb, 16cc für die PTC-Elemente auf und dient dazu, die PTC-Elemente 16a,b,c verschiebesicher zu halten. Die Dicke der Positionsplatte 17 ist etwas geringer als diejenige der PTC-Elemente 16a,b,c so daß sichergestellt ist, daß die beiden Elektroden 15a,b fest an den PTC-Elementen 16a,b,c anliegen. Die beiden Isolierfolien 18a,b schließen das Heizelement 4 ab.

Die beiden Elektroden 15a, b weisen jeweils eine Anschlußfahne 19a,b auf, an denen ein elektrischer Leiter (nicht dargestellt) an Klemmstellen 20a,b angeschlossen ist. In diesen Anschlußfahnen 19a, befinden sich Öffnungen 21a,b, an denen jeweils ein elektrischer Kontaktstift 22a, b befestigt ist. Beide Kontaktstifte 22a,b sind nach unten durch entsprechende Öffnungen in der Positionsplatte 17, der Elektrode 15b und der unteren Isolierfolie 18b durchgeführt und an der Federplatte 11 befestigt. Zur leichteren Positionierung und Halterung des gesamten Heizelements 4 sind sämtliche Einzelteile mit Mittelbohrungen 23 versehen, durch die ein entsprechender Mittelstift 24 tritt, der an die Metallplatte 8 des Bodenteils des Topfes angeformt ist. Das Ende dieses Mittelstiftes 24 ist ebenfalls umgebördelt, um die Federplatte 11 auch im Bereich des Mittelstiftes 24 nach innen gegen das Heizelement 4 zu drücken. Damit eine möglichst planparallele Auflage erreicht wird, ist der Mittelstift 24 mit einem Absatz bzw. einer Stufe 25 versehen, die in der Höhe der entsprechenden Stufe 10 im Flansch 9 liegt.

Die erzeugte Wärmeenergie entsteht unmittelbar in den PTC-Elementen 16a,b,c und wird auf derjenigen Seite, auf der die PTC-Elemente die Metallplatte 8 kontaktieren, unmittelbar in das zu erwärmende Medium weitergeleitet.

Auf der anderen Seite übernimmt den Wärmetransport die Federplatte 11. Damit dieser Wärmetransport möglichst gut ebenfalls zu dem erwärmenden Medium gelangt, muß die Federplatte 11 über entsprechende Wärmebrücken mit dem zu erwärmenden Medium in Verbindung stehen. Diese Wärmebrücken werden gebildet durch den Flansch 9 und den Mittelstift 24. Deshalb ist eine möglichst innige Anlage der Federplatte 11 am Mittelstift 24 und dem Flansch 9 von großer Wichtigkeit. Die Dicken dieser Teile sollten deshalb nicht zu knapp dimensioniert sein. In einem Ausführungsbeispiel, bei dem die Federplatte 11 einen Durchmesser von etwa 70 mm aufweist, hat der Mittelstift 24 einen Durchmesser von 7 mm und die Auflage im Flanschbereich hat eine Breite von ca. 1 mm. Der Flansch selbst hat eine Wandstärke von 6 mm.

Wie aus Fig.2 zu erkennen ist, haben die Elektroden 15a,b einen kleineren Durchmesser als die Isolierfolien 18a,b, um sicherzustellen, daß eine elektrische Isolation zwischen dem Topf und den spannungsführenden Teilen erzeugt wird.

Die Positionsplatte 17 weist nach oben und unten jeweils einen Fortsatz 26a,b auf, der durch entsprechende Ausnehmungen bzw. Öffnungen in den Elektroden 15a, b, den Isolierfolien 18a,b und die Federplatte 14 tritt. Dadurch wird eine genaue Positionierung während der Montage erreicht und sichergestellt, daß die einzelnen Elemente im Betrieb in ihren gewünschten Positionen gehalten werden.

Die beiden Elektroden 15a,b sind identisch ausgebildet und lediglich um 180° gegeneinander gedreht.

In der Positionsplatte 17 finden sich nicht nur drei

Aufnahmeöffnungen für die PTC-Elemente 16a,b,c, sondern auch noch zwei seitliche Einschnitte 27, aus denen die in den Anschlußfahnen 19a,b herausgeführten Leiter aufgenommen werden.

Claims

Schutzansprüche

1. Elektrische Heizung für einen Wassertopf od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß an der Topf Unterseite ein randseitig umlaufender axial vorstehender Flansch (9) vorgesehen ist, dessen Abschlußrand eine scheibenförmige, nach innen vorgespannte, metallische Federplatte (11) angeformt ist, und daß ein aus PTC-Elementen (16, a, b, c) aufgebautes Heizelement (4) in den Zwischenraum zwischen Topfunterseite (8) und Federplatte (11) mittels der federnden Vorspannung der Federplatte (11) eingespannt ist.

2. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (9) eine stufenförmige Verbreiterung (9, 10) aufweist, auf der die Federplatte (11) flach aufliegt, und daß der Rand des Flansches (9) um die Federplatte umgebördelt ist.

3. Heizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das Heizelement (4) einzelne scheibenförmige oder rechteckförmige PTC-Elemente (16, a, b, c) aufweist, die in einer aus elektrisch isolierendem Werkstoff bestehende Positionierplatte (17) angeordnet sind, daß beiderseits der PTC-Elemente (16, a, b, c) dünne Kontaktbleche (15a, b) vorgesehen sind, die außen durch Isolierfolien (18a, b) abgeschlossen sind.

4. Heizung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die PTC-Elemente (16a, b, c) auf einem Ring gleichmäßig verteilt angeordnet sind, und daß die Federplatte (11) in diesem Ringbereich eine als Feder wirkende Biegung (14) aufweist.