DE922233C

DE922233C - Ferrous material for the heat transferring cover plate of an electric heater with heating windings

Info

Publication number: DE922233C
Application number: DEP13628A
Authority: DE
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1955-01-10

Description

Eisenwerkstoff für die wärmeübertragende Deckplatte eines mit Heizwicklungen versehenen elektrischen Heizapparates Elektrische Heizapparate, insbesondere Heizplatte für Kochzwecke, mit einer Deckplatte, die der Wärmeübertragung dient, weisen gegenüber den mit Gas beheizten Geräten und den elektrischen Geräten, bei denen die Wärmeübertragung unmittelbar durch die Strahlung des Heizdrahtes erfolgt, den Nachteil auf, daß bei ihnen die Heizwirkung wegen der Wärmekapazität der Deckplatten und der schlechten Wärmeleitfähigkeit des den Heizdraht umgebenden Isoliermaterials erst mit großer Verzögerung eintritt.Ferrous material for the heat transferring cover plate of one with heating windings provided electric heating apparatus Electric heating apparatus, in particular heating plates for cooking purposes, with a cover plate, which is used for heat transfer, have opposite the gas-heated devices and the electrical devices that use heat transfer takes place directly through the radiation of the heating wire, the disadvantage that at them the heating effect because of the heat capacity of the cover plates and the poor Thermal conductivity of the insulating material surrounding the heating wire only with a large Delay occurs.

Dieser Nachteil wird bei den elektrischen Heizapparaten gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die ganze Deckplatte, zumindest aber ihr der Wärmeübertragung dienender Teil, aus einem Sinterkörper besteht, der durch Sintern eines Pulvers aus unlegiertem, vorzugsweise kohlenstoffarmem Eisen oder .eines Pulvers einer zunder- oder rostsicheren Eisenlegierung hergestellt ist. Ein solcher Wärmeübertragungskörper kann nämlich wesentlich dünner als die bisher verwendeten Gußeisenplatten einwandfrei, insbesondere frei von Löchern, hergestellt werden. Gegenüber einem aus Blech gleicher Stärke hergestellten Wärmeübertrager weist der gemäß dieser Erfindung verwendete gesinterte Körper den Vorteil auf, daß er sich bei der betriebsmäßigen Erwärmung nicht wirft. Besonders zweckmäßig ist es, auf der der Heizwicklung zugekehrten Seite des gesinterten Körpers Rillen vorzusehen, in die die Heizwicklung unter Zwischenfügung eines temperaturbeständigen Isoliermittels. eingelegt wird. Dadurch wird die Festigkeit des gesinterten Körpers wesentlich erhöht und zugleich die Gefahr des Werfens noch weiter vermindert.This disadvantage is in the electric heaters according to FIG Invention avoided by the whole cover plate, but at least you the heat transfer serving part, consists of a sintered body obtained by sintering a powder made of unalloyed, preferably low-carbon iron or a powder of a scale or rustproof iron alloy. Such a heat transfer body can namely be much thinner than the previously used cast iron plates perfectly, in particular free of holes. Compared to one made of sheet metal the same The starch-made heat exchanger has the one used in accordance with this invention Sintered bodies have the advantage that they can be heated during operational processes not throws. It is particularly useful on the side facing the heating coil of the sintered body to provide grooves in which the heating coil under Interposition of a temperature-resistant isolating agent. is inserted. Through this the strength of the sintered body is significantly increased and at the same time the danger of throwing is further reduced.

Die bekannten Kochplatten mit einer Deckplatte aus Eisen sehen meist schon nach kurzer Betriebszeit, oft sogar schon nach kurzer Lagerzeit, schlecht aus, weil ihre Oberfläche verzundert oder verrostet ist. Es empfiehlt sich deshalb, den gesinterten Körper mindestens an seiner der Wärmeübertragung dienenden Oberfläche mit einem überzug zu versehen, der gegen Verzundern und/oder Rosten widerstandsfähiger als der übrige Werkstoff des gesinterten Körpers ist.The well-known hot plates with a cover plate made of iron usually look already after a short period of operation, often even after a short storage period, bad because their surface is scaled or rusted. It is therefore advisable to the sintered body at least on its heat transfer surface to be provided with a coating that is more resistant to scaling and / or rusting than the rest of the material of the sintered body.

Die Herstellung von elektrischen Heizapparaten, insbesondere Heizplatten für Kochzwecke, gemäß der Erfindung ist besonders einfach und wirtschaftlich. Zunächst wird vorzugsweise Abfalleisen mittels eines der bekannten Verfahren pulverisiert. Pulver von etwa 0,3 bis 0,7 mm Korngröße eignet sich besonders gut. Das Pulver, das metallisch blank und möglichst frei von oberflächigen Verunreinigungen sein sollte, wird in die Preßform in der erforderlichen Menge eingefüllt und mit einem Druck von etwa 3oo Atm. zu einem mechanisch ziemlich widerstandsfähigen Preßling geformt. Zum Schmieren der Form werden dabei zweckmäßig Mittel verwendet, die vor dem Sintern nicht entfernt zu werden brauchen, sei es, daß sie vor oder während des Sinterns ohne Zurücklassung schädlicher Rückstände und ohne störende Reaktion mit dem Eisen verdampfen, sei es, daß sie sich unter Zersetzung verflüchtigen.The manufacture of electrical heating devices, in particular hot plates for cooking purposes, according to the invention is particularly simple and economical. First of all, waste iron is preferably pulverized by means of one of the known methods. Powder with a grain size of about 0.3 to 0.7 mm is particularly suitable. The powder, which should be metallic bright and as free as possible from surface impurities, is poured into the mold in the required amount and at a pressure of about 300 atm. formed into a relatively mechanically resistant compact. In order to lubricate the mold, means are expediently used which do not need to be removed before sintering, be it that they evaporate before or during sintering without leaving harmful residues and without a disruptive reaction with the iron, be it that they get under Volatilize decomposition.

Es empfiehlt sich, den Preßling in diesem Stadium mit einer ersten Schicht aus temperaturbeständigem Isoliermaterial zu versehen und nach Trocknen desselben die Heizspirale einzulegen und anschließend eine Deckschicht aus dem gleichen Isoliermaterial aufzubringen. Der so vorbereitete Preßling wird in den Sinterofen gebracht und dort auf etwa goo° C erhitzt. Dieses Sintern muß selbstverständlich in einer Schutzgasatmosphäre, in einem reduzierenden Gas oder im Vakuum durchgeführt werden, damit die Pulverteilchen einwandfrei miteinander versintern. Nach Beendigung des Sintervorganges kann der Zutritt von Sauerstoff noch. vor Beendigung der Abkühlung gestattet werden, falls kein Wert darauf gelegt wird, däß der fertig gesinterte Körper metallisch blank ist.It is advisable to start the pressed part at this stage with a To be provided with a layer of temperature-resistant insulating material and after drying insert the heating coil and then a top layer of the same Apply insulating material. The compact prepared in this way is placed in the sintering furnace brought and heated there to about goo ° C. This sintering must of course carried out in a protective gas atmosphere, in a reducing gas or in a vacuum so that the powder particles sinter together perfectly. After completion the access of oxygen can still occur during the sintering process. before cooling down are allowed, if no value is placed on the fact that the finished sintered Body is bare metal.

Man kann das Isoliermaterial und die Heizwicklung auch erst nach dem Fertigstellen der gesinterten Platte in der bei Heizplatten aus Gußeisen üblichen Weise aufbringen. Dieses Verfahren wird besonders dann anzuwenden sein, wenn die Festigkeit des noch nicht gesinterten Preßlings für das zuerst beschriebene Verfahren nicht groß genug sein sollte.The insulating material and the heating coil can also only be used after Finishing the sintered plate in the manner customary for hot plates made of cast iron Manner. This procedure is to be used especially when the Strength of the not yet sintered compact for the process described first shouldn't be big enough.

Als Material für die Herstellung des gesinterten Körpers kommt in erster Linie gewöhnliches, vorzugsweise kohlenstoffarrnes Eisen in Frage. Man kann jedoch auch Eisenlegierungen verwenden, die gegen Verzundern und/oder Verrosten widerstandsfähiger als gewöhnliches Eisen und Stahl sind. Zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der Oberflächenschicht des gesinterten Körpers gegen Verzundern und/oder Rosten kann man auch eine Schicht eines edleren Metalls aufbringen, die beim Erwärmen mit dem Grundmetall des gesinterten Körpers eine Legierung bildet, die in dieser Hinsicht widerstandsfähiger als das Grundmetall ist. Dabei wird die Wärmebehandlung in der Regel vorteilhaft derart geführt, daß die gesamte aufgebrachte Metallschicht durch die Legierungsbildung umgewandelt wird.The material used to manufacture the sintered body is used in Ordinary, preferably low-carbon iron in question. One can however, also use iron alloys that protect against scaling and / or rusting are more resistant than ordinary iron and steel. To increase resilience the surface layer of the sintered body against scaling and / or rusting you can also apply a layer of a more noble metal, which when heated with the base metal of the sintered body forms an alloy which in this regard is more resistant than the base metal. The heat treatment in the Usually advantageously performed in such a way that the entire applied metal layer through the alloy formation is converted.

Die Metallschicht kann durch gleichmäßiges Auftragen einer Aufschwemmung eines Metallpulvers hergestellt werden. Für diesen Zweck kommen in erster Linie organische Flüssigkeiten oder auch wäßrige Lösungen in Frage, die Zusätze enthalten, die das Rosten verhindern.The metal layer can be removed by evenly applying a suspension a metal powder. Come for this purpose in the first place organic liquids or aqueous solutions that contain additives, which prevent rusting.

Verwendet man eine Kupferschicht, so bildet sich bei der Erhitzung von etwa zooo° C eine oberflächennahe Schicht aus Ferrokupfer, die außerordentlich fest haftet und sich auch bei der wiederholten betriebsmäßigen Erwärmung des gesinterten Körpers nicht von ihm löst. Die Temperatur wird bei diesem Herstellungsverfahren mit Vorteil so geführt, daß zunächst die Pulverteilchen des Grundmetalls miteinander versintern und anschließend bei erhöhter Temperatur die Legierungsbildung in der Oberflächenschicht eintritt. Das gleiche Verfahren kann auch angewendet werden, wenn das zur Legierungsbildung bestimmte Metall in zusammenhängender Schicht, beispielsweise galvanisch, aufgetragen wird. _ Der ganze Sintervorgang einschließlich des geschilderten Aufbringens der Oberflächenschicht kann in einem Hartlötofen üblicher Bauart durchgeführt werden, wenn durch entsprechende Beheizung dafür Sorge getragen wird, daß sich der gesinterte Körper genügend lange auf den zur Sinterung bzw. zur Legierungsbildung erforderlichen Temperaturen befindet.If a copper layer is used, it forms when heated of about zooo ° C a near-surface layer of ferro-copper, which is extraordinarily firmly adheres and also with the repeated operational heating of the sintered Body does not detach from it. The temperature is used in this manufacturing process advantageously performed so that initially the powder particles of the base metal with one another sinter and then at elevated temperature the alloy formation in the Surface layer occurs. The same procedure can also be used if the metal intended for alloy formation is in a coherent layer, for example electroplated. _ The whole sintering process including the one described The surface layer can be applied in a conventional type of brazing furnace if it is ensured by appropriate heating that the Sintered bodies on the for sintering or alloying for a long enough time required temperatures.

Falls eine so dicke Metallschicht aufgetragen wird, daß sie nur zum Teil zur Bildung einer Legierung mit dem Grundmetall des gesinterten Körpers verbraucht wird, kann es vorteilhaft sein, den Überschuß nach Beendigung der Legierungsbildung weitgehend zu oxydieren. Hat man nämlich beispielsweise eine Kupferschicht in großer Dicke aufgebracht, so erhält man bei kurzer Erhitzung auf die zur Legierungsbildung erforderliche Temperatur ein kupfernfarbenes Erzeugnis, das jedoch beim ersten Gebrauch oxydiert. Diese Oxydation im Betrieb erfolgt unter zufälligen Bedingungen, z. B. beeinflußt durch örtliche Abkühlung durch einen Kochtopf, sehr ungleichmäßig. Die Oberfläche wird daher meist fleckig, während man bei der Oxydation der Schutzschicht gegen Ende des Herstellungsverfahrens die Entstehung einer völlig gleichmäßigen Oxydationsschicht und daher einer von Flecken freien Oberflächenschicht des gesinterten Körpers ohne Schwierigkeiten sicherstellen kann.If such a thick layer of metal is applied that it is only used for Part consumed to form an alloy with the base metal of the sintered body it can be advantageous to use the excess after the alloy formation has ended largely to oxidize. For example, if you have a large copper layer Thickness is applied to the alloy formation with brief heating required temperature a copper-colored product, but that when used for the first time oxidized. This oxidation in operation takes place under random conditions, e.g. B. influenced by local cooling by a saucepan, very uneven. the The surface is therefore mostly stained, while the oxidation of the protective layer towards the end of the manufacturing process the emergence of a completely uniform Oxidation layer and therefore a stain-free surface layer of the sintered Body can ensure without difficulty.

Man kann auch erst den fertig gesinterten Körper einer Oberflächenvergütung, beispielsweise durch Alitieren, unterwerfen. Zur Alitierung wird ein gesinterter Körper während einiger Stunden in ein Aluminiumbad von etwa 8oo bis goo° C getaucht, so daß sich eine oberflächennahe Schicht aus einer Eisen-Aluminium-Legierung bildet.You can also first have the finished sintered body of a surface finish, for example through Alitate, subjugate. Becomes Alitierung a sintered body in an aluminum bath of about 800 for a few hours Submerged to goo ° C, so that there is a near-surface layer of an iron-aluminum alloy forms.

Die Figur zeigt in zum Teil schematischer Darstellung als Ausführungsbeispiel des elektrischen Heizapparates gemäß der Erfindung eine für Kochzwecke geeignete Heizplatte.The figure shows in a partially schematic representation as an exemplary embodiment of the electric heating apparatus according to the invention suitable for cooking purposes Heating plate.

Die Deckplatte i ist ungefähr i bis 45 mm stark. Auf ihrer Rückseite sind beispielsweise 6 mm hohe und 2 mm breite Rippen 2 vorgesehen, die die Rillen zur Aufnahme der Heizwicklung q. begrenzen. Der verstärkte Rand 3 erhöht die Biegungsfestigkeit der Platte erheblich. Die Platte i wird einschließlich der Rippen :2 und des Randes 3 in der geschilderten Weise durch Sintern eines Pulvers aus Eisen oder einer Eisenlegierung hergestellt. Die Heizwicklung q. ist durch das temperaturbeständige Isoliermaterial 5 von dem gesinterten Körper getrennt. Es empfiehlt sich, diese Schicht in Richtung des gewünschten Wärmestromes nicht größer zu machen, als unbedingt notwendig ist. Man kann die Rippen 2 etwas länger wählen, als zum Einbetten der Heizwicklung erforderlich wäre, falls man auch die nach der hinteren Seite durch das Isoliermaterial andernfalls in unerwünschter Weise abgeleitete Wärme der dem Kochtopf zugewandten Vorderseite der Platte zur Ausnutzung zuführen möchte.The cover plate i is approximately i to 45 mm thick. On their back For example, ribs 2 6 mm high and 2 mm wide are provided, which form the grooves to accommodate the heating coil q. limit. The reinforced edge 3 increases the flexural strength the plate considerably. The plate i will include the ribs: 2 and the rim 3 in the manner described by sintering a powder made of iron or an iron alloy manufactured. The heating coil q. is due to the temperature-resistant insulating material 5 separated from the sintered body. It is best to face this layer to make the desired heat flow not greater than is absolutely necessary. You can choose the ribs 2 a little longer than necessary for embedding the heating coil would be, if you also the to the rear side through the insulating material otherwise heat dissipated in an undesirable manner from the front side facing the saucepan want to feed the plate for use.

Die mit der Heizwicklung versehene, fertiggestellte Platte wird in eine Blechverkleidung 6 eingesetzt. Der Raum 8 zwischen der oberen Abdeckplatte i (mit dem elektrischen Isoliermaterial 5) und der unteren Abdeckplatte 7, die zur Verminderung der Wärmeabgabe in Richtung auf die Standfläche dient, kann erforderlichenfalls mit einem Wärmeisolierwerkstoff, beispielsweise Glaswolle, ausgefüllt werden. Die Sicken g und die Lappen io halten die Heizplatte und die Abdeckplatte 7 in dem Blechgehäuse.The finished plate provided with the heating coil is in a sheet metal cladding 6 is used. The space 8 between the upper cover plate i (with the electrical insulating material 5) and the lower cover plate 7, which for Reduction of the heat dissipation in the direction of the stand area is used, if necessary be filled with a heat insulating material, for example glass wool. the Corrugations g and the tabs io hold the heating plate and the cover plate 7 in the sheet metal housing.

In Fig.2 ist stark vergrößert und schematisch ein Teil des gesinterten Körpers dargestellt. Die den Rippen .2 abgekehrte Oberfläche der Platte i ist mit einer im Verhältnis zur Dicke der Platte außerordentlich dünnen Schicht i i aus einem gegen Verzundern und/oder Rosten widerstandsfähigen Metall, vorzugsweise aus einer Legierung des Grundmetalls mit einem aufgebrachten Metall, versehen.In Fig.2 is greatly enlarged and schematically part of the sintered Body shown. The surface of the plate i facing away from the ribs .2 is with an extremely thin layer i i in relation to the thickness of the plate a metal resistant to scaling and / or rusting, preferably made of an alloy of the base metal with an applied metal.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Heat transferring cover plate one with heating windings provided electrical heating apparatus, in particular a heating plate for cooking purposes, characterized in that the entire cover plate, but at least its heat transfer serving part, consists of a sintered body obtained by sintering a powder made of unalloyed, preferably low-carbon iron or a powder of a scale or rustproof iron alloy.

2. Cover plate according to claim i, characterized in that the sintered body on its facing the heating winding Side has grooving ribs and using the heating coil in these grooves a temperature-resistant insulating material is embedded.

3. Cover plate after Claim i or 2, characterized in that at least that for heat transfer serving part in the surface of the sintered body a coating of a material, preferably made of an iron alloy, which against scaling and / or rusting is more stable than the rest of the material of the sintered body. q ..

procedure for the production of a cover plate according to claim 3, characterized in that one the near-surface layer of the sintered body made of a material is provided, which is more resistant to scaling and / or rusting than the rest of the material of the sintered body and by alloying between the base metal of the sintered body and a metal applied to the compact by heating is made at high temperature.

5. Method of manufacturing a cover plate according to claim 3, characterized in that the sintered body by application a nobler metal, preferably by applying a suspension of a metal powder, and by subsequent heating with a due to alloy formation on the The underlay is provided with an adhesive coating.

6. Cover plate according to the procedure Claim 5, characterized in that the coating at least in his to the Sintered body adjoining part is made of ferro-copper.

7. Method of manufacture of a heating apparatus according to claim i or the following, characterized in that that the powder consisting of iron or an iron alloy, if necessary using a binder, pressed and then sintered. B. Method according to claim 7 for the production of one provided with a protective layer sintered body, characterized in that the compact first with a uniform coating, preferably by floating a metal powder, then sintered and finally, preferably towards the end of the sintering process, briefly is heated to such a high temperature that the applied metal layer with connects to the base metal of the sintered body to form an alloy. G. procedure according to claim 7 or 8, characterized in that the sintering and optionally alloy formation is carried out in a brazing furnace. ok Method according to Claim 7 or the following, characterized in that the applied Surface layer is oxidized on its surface after the alloy formation has ended will. i i. Process for the production of a cover plate according to claim i or the following, characterized in that the metal body and temperature-resistant insulating material are solidified together by sintering.