EP0911586A2 - Mounting of a ceramic cooking heater in an opening of a cooking hob - Google Patents
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- EP0911586A2 EP0911586A2 EP98118253A EP98118253A EP0911586A2 EP 0911586 A2 EP0911586 A2 EP 0911586A2 EP 98118253 A EP98118253 A EP 98118253A EP 98118253 A EP98118253 A EP 98118253A EP 0911586 A2 EP0911586 A2 EP 0911586A2
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Definitions
- the present invention relates to the arrangement of an electrical heating element as a cooking zone with a very good heat-conducting ceramic as carrier, in one Recessing a cooking surface made of glass ceramic, glass, ceramic, metal or Plastic.
- Cooking appliances with glass ceramic cooking surfaces are known.
- the cooking zones are generally heated by means of electrical or gas-operated heating devices arranged in the region of the cooking zones below the glass ceramic cooking surface.
- These can be, for example, electrically operated contact or radiant heating elements or also gas radiant burners.
- a disadvantage is the delayed heat emission through the plate to the material to be heated, with a correspondingly lower energy utilization (efficiency) of the heating medium and, as a result, a longer heating time.
- WO 96/09738 also relates to an electrical heating element, an electrically insulating, heat-conducting ceramic carrier, in particular made of silicon nitride and an electrically conductive, with Has electrical contacts provided layer or film, the carrier is plate-shaped and so massive that it acts as a heat sink.
- the high thermal conductivity of the ceramic material also prevents that Formation of multi-circuit cooking zones with those adapted to the cookware Diameters or roasting zones with independently switchable and controllable Zones that have been known for years with glass ceramic cooktops and are generally useful. Adjacent zones would here you heat each other.
- Cooking appliances whose cooking zones are made exclusively by ceramic hot plates very high heat conduction are formed, despite the above Advantages over cooking appliances with glass ceramic cooking surfaces or zones quite a number of disadvantages.
- German utility model 297 02 418.3 which relates to a cooking appliance with a glass ceramic cooking surface with several cooking zones, at least one of which is designed as a rapid cooking zone, the cooking zones being essentially heatable by means of electrically operated heating devices and the rapid cooking zone by an into the glass ceramic cooking surface
- Integrated ceramic hotplate is formed, wherein the ceramic hotplate can consist of Si 3 N 4 or SiC.
- the ceramic hotplate is either inserted directly into the glass-ceramic cooking surface, or glued into a corresponding recess in the glass-ceramic cooking surface using a silicone adhesive, or the ceramic hotplate is inserted into a plate made of thermally insulating ceramic, metal or tempered glass and this in turn is inserted into a recess the glass ceramic cooktop.
- Ceramic plates have a thermal expansion that should not be neglected. Since a ceramic hotplate expands during operation, high operating temperatures must not occur when joining with brittle materials such as glass ceramic, glass or ceramic. Alternatively, it can be glued with a permanently elastic material. But even these permanently elastic materials are only stable up to approx. 300 ° C. Furthermore, the quench resistance of the ceramic discs is typically around 300 K.
- the operating temperature of such ceramic hot plates is therefore limited to about 250 ° C to a maximum of 300 ° C.
- cooking zone temperatures of up to 600 ° C are required due to the lack of planicity of the floors in order to quickly bring the food to be heated to the boil.
- special temperature sensors and control devices are therefore additionally required.
- the ceramic support of the heating element has an area above the level of the cooking surface, with which it overlaps the recess on the surface of the cooking surface and with which it rests on the cooking surface itself by means of a seal, another area in forms the level of the cooking surface with which it is positioned at a distance from the end faces of the recess in the recess and an area below the level of the cooking surface which has formations which serve as bearings for an element which, with the aid of the cooking surface, serves as an abutment
- the heating element is positively fixed in the recess in the cooking surface.
- the shapes of the ceramic support of the heating element in the area below the level of the cooking surface can be designed as grooves, threads, cams or bores, which allow the ceramic heating elements to be latched or screwed to the molded body surrounding them.
- additional metal parts are fixed to the ceramic heating element by means of a hard solder connection or additional ceramic parts by means of ceramic adhesives, which have grooves, threads, cams or bores in the area under the cooking surface.
- special seals made of a graphite-containing material and / or a ceramic fiber material are used, which on the one hand ensure adequate sealing and on the other hand provide thermal insulation between the ceramic heating elements and the moldings surrounding them.
- FIG. 2 shows the installation arrangement customary up to now in the prior art in section, in which the ceramic heating elements 3 by means of a silicone adhesive 5 in the surrounding molded body 2, e.g. toughened glass or glass ceramic are glued in place.
- the silicone adhesive 5 currently limits the operating temperature to typically 200 ° C (max. 300 ° C). Other adhesives come because of their insufficient permanently elastic properties are not used here.
- FIG. 3 shows in section a configuration option according to the arrangement of the present invention.
- the ceramic heating element 3 has, on the one hand, a section 3a overlapping the molded body 2 and the other the underside of which cam-like features 3b, in which a metallic bayonet ring 7 can intervene.
- the bayonet ring accordingly 7 is a corresponding press fit during assembly, by rotation between the molded body 2 and the overlapping section 3a of the heating element 3 located seal 6 reached.
- Another seal 6 on the The underside of the molded body 2 also ensures that the bayonet ring 7 not the underside of the molded body 2 is damaged, which is particularly the case brittle materials adversely affect strength Episode.
- FIG 4 shows an arrangement according to the invention, in which the ceramic heating element 3 is held by means of an elastic fastening ring 10 such that the seal 6 is press-fitted.
- a protective ring 11 prevents direct contact between the fastening ring 10 and the underside of the molded body 2.
- the protective ring 11 has the task, on the one hand, of protecting the underside of the molded body 2 from scratches and, on the other hand, this ring 11 provides thermal insulation between the metallic fastening ring 10, which has a similar temperature as the ceramic heating element 3 and the molded body 2.
- the slight bend 3b of the section of the ceramic heating element 3 which runs vertically in this area ensures an improved bond between the ceramic heating element 3 which overlaps the molded body 2 and the fastening ring 10, so that a good press fit of the seal 6 is ensured.
- a fastening strap 10 is shown in FIG. 5 and shows the meandering shape Spring steel band.
- Figure 10 shows schematically a further embodiment, in which from below the ceramic carrier plate 3 one or more metal parts 14 by means of a Brazed connection are applied, the corresponding cam 14a in the area have below the level of the cooking surface 2, in the clamping rings 12 or bayonet rings 7 can snap into place.
- These metal parts 14, in the form of bracket parts or individual angles, can also have grooves, threads or holes, in the corresponding fastening means such as bayonet rings 7, clamping elements 12, Attachment rings 10 or pins 13 can snap into place.
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Abstract
Anordnung eines elektrischen Heizelementes als Kochzone mit einer sehr gut wärmeleitenden Keramik als Träger (3), in einer Aussparung einer Kochfläche (2) aus Glaskeramik, Glas, Keramik, Metall oder Kunststoff, wobei der keramische Träger (3) des Heizelementes einen Bereich (3a) oberhalb der Ebene der Kochfläche (2) aufweist, mit dem er über die Aussparung auf die Oberfläche der Kochfläche (2) übergreift und mit dem er mittels einer Dichtung (6) auf der Kochfläche (2) aufliegt, einen weiteren Bereich in der Ebene der Kochfläche (2) ausbildet, mit dem er mit Abstand zu den Stirnseiten der Aussparung in der Aussparung positioniert ist und einen Bereich unter der Ebene der Kochfläche (2), der Ausformungen (3b) aufweist, die als Lager für ein Element dienen, das mit Hilfe der Kochfläche (2) als Widerlager das Heizelement (3) in der Aussparung der Kochfläche (2) fixiert. <IMAGE>Arrangement of an electrical heating element as a cooking zone with a very good heat-conducting ceramic as a carrier (3), in a recess in a cooking surface (2) made of glass ceramic, glass, ceramic, metal or plastic, the ceramic carrier (3) of the heating element covering an area (3a ) above the level of the cooking surface (2), with which it overlaps the recess on the surface of the cooking surface (2) and with which it rests on the cooking surface (2) by means of a seal (6), a further area in the level of the cooking surface (2) with which it is positioned at a distance from the end faces of the recess in the recess and an area below the level of the cooking surface (2) which has formations (3b) which serve as bearings for an element which using the cooking surface (2) as an abutment, fixes the heating element (3) in the recess of the cooking surface (2). <IMAGE>
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Anordnung eines elektrischen Heizelementes als Kochzone mit einer sehr gut wärmeleitenden Keramik als Träger, in einer Aussparung einer Kochfläche aus Glaskeramik, Glas, Keramik, Metall oder Kunststoff.The present invention relates to the arrangement of an electrical heating element as a cooking zone with a very good heat-conducting ceramic as carrier, in one Recessing a cooking surface made of glass ceramic, glass, ceramic, metal or Plastic.
Kochgeräte mit Glaskeramikkochflächen sind bekannt. Die Beheizung der Kochzonen
erfolgt bei diesen Geräten in der Regel mittels im Bereich der Kochzonen
unterhalb der Glaskeramikkochfläche angeordneter elektrisch oder gasbetriebener
Beheizungseinrichtungen. Dies können z.B. elektrisch betriebene Kontakt- oder
Strahlungsheizelemente oder aber auch Gasstrahlungsbrenner sein.
Als nachteilig wird die verzögerte Wärmeabgabe durch die Platte hindurch an
das zu erhitzende Gut mit einer dementsprechend geringeren Energieausnutzung
(Wirkungsgrad) des Heizmediums und daraus resultierend eine längere
Ankochdauer empfunden.Cooking appliances with glass ceramic cooking surfaces are known. In these devices, the cooking zones are generally heated by means of electrical or gas-operated heating devices arranged in the region of the cooking zones below the glass ceramic cooking surface. These can be, for example, electrically operated contact or radiant heating elements or also gas radiant burners.
A disadvantage is the delayed heat emission through the plate to the material to be heated, with a correspondingly lower energy utilization (efficiency) of the heating medium and, as a result, a longer heating time.
Die Verwendung von elektrischen Heizelementen als Kochzonen bzw. Kochplatten mit einer elektrisch isolierenden, aber sehr gut wärmeleitenden Keramik als Träger bei Elektrokochgeräten ist an sich bekannt, beispielsweise aus der EP 0 069 298 B1. In dieser Schrift wird u.a. auf die aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit und geringen thermischen Ausdehnung sowie gleichzeitig hohen Temperaturwechselbeständigkeit besondere Eignung von Siliziumnitrid als Kochplattenmaterial hingewiesen. Gemäß dieser Europäischen Patentschrift besitzt das Material eine hohe mechanische Festigkeit und kann daher als dünne Platte ausgebildet werden. Hieraus resultiert eine geringe Wärmekapazität der Platte, so daß auch eine schnelle trägheitslose Regulierbarkeit der Wärmezufuhr gewährleistet ist.The use of electric heating elements as cooking zones or hot plates with an electrically insulating, but very good heat-conducting ceramic Carrier in electric cooking appliances is known per se, for example from EP 0 069 298 B1. In this document, i.a. due to its high thermal conductivity and low thermal expansion as well as high resistance to temperature changes particular suitability of silicon nitride as hotplate material pointed out. According to this European patent specification Material has high mechanical strength and can therefore be used as a thin plate be formed. This results in a low heat capacity of the plate, so that a quick, inertia-free controllability of the heat supply is also guaranteed is.
Die WO 96/09738 hat ebenfalls ein elektrisches Heizelement zum Gegenstand, das einen elektrisch isolierenden, wärmeleitenden Träger aus Keramik, insbesondere aus Siliziumnitrid und eine darauf angebrachte elektrisch leitende, mit elektrischen Kontakten versehene Schicht oder Folie aufweist, wobei der Träger plattenförmig und so massiv ausgebildet ist, daß er als Wärmesenke wirkt. WO 96/09738 also relates to an electrical heating element, an electrically insulating, heat-conducting ceramic carrier, in particular made of silicon nitride and an electrically conductive, with Has electrical contacts provided layer or film, the carrier is plate-shaped and so massive that it acts as a heat sink.
Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit der Keramik ist der Wärmefluß durch die Kochplatten auf das zu erhitzende Gut besonders groß: Aufheizgeschwindigkeit, Reaktionsgeschwindigkeit und die Energieausnutzung sind daher hier besonders vorteilhaft.Due to the high thermal conductivity of the ceramic, the heat flow through the Cooking plates on the material to be heated are particularly large: heating speed, The speed of reaction and the use of energy are therefore special here advantageous.
Andererseits ist es aufgrund der sehr hohen Wärmeleitfähigkeit der Keramik nicht, wie im Falle von Kochgeräten mit Glaskeramikkochflächen möglich, eine einstückige Kochfläche zu benutzen, da dann die Wärme aus dem Heißbereich abfließen würde. Die Energieausnutzung würde in einem solchen Falle verschlechtert und die am Rahmen des Gerätes zulässigen Temperaturen würden überschritten werden. Es ist daher erforderlich, ein solches Heizelement als Kochzone mit einer sehr gut wärmeleitenden Keramik als Träger thermisch isoliert in eine Grundplatte einzufügen.On the other hand, it is due to the very high thermal conductivity of the ceramic not, as is possible in the case of cooking appliances with glass ceramic cooktops use one-piece cooking surface, because then the heat from the hot area would drain away. The energy utilization would deteriorate in such a case and the temperatures allowed on the frame of the device be crossed, be exceeded, be passed. It is therefore necessary to use such a heating element Cooking zone with a very good heat-conducting ceramic as a carrier thermally insulated to be inserted into a base plate.
Die hohe Wärmeleitfähigkeit des keramischen Materials verhindert weiterhin die Ausbildung von Mehrkreiskochzonen mit an das Kochgeschirr angepaßten Durchmessern oder Bräterzonen mit unabhängig voneinander schalt- und steuerbaren Zonen, wie sie bei Glaskeramikkochflächen bereits seit Jahren bekannt und allgemein mit Nutzen im Gebrauch sind. Benachbarte Zonen würden sich hier nämlich gegenseitig miterhitzen.The high thermal conductivity of the ceramic material also prevents that Formation of multi-circuit cooking zones with those adapted to the cookware Diameters or roasting zones with independently switchable and controllable Zones that have been known for years with glass ceramic cooktops and are generally useful. Adjacent zones would here you heat each other.
Kochgeräte, deren Kochzonen ausschließlich durch Keramikkochplatten mit sehr hoher Wärmeleitung gebildet werden, weisen somit trotz der genannten Vorteile gegenüber Kochgeräten mit Glaskeramikkochflächen oder -zonen eine ganze Reihe von Nachteilen auf.Cooking appliances whose cooking zones are made exclusively by ceramic hot plates very high heat conduction are formed, despite the above Advantages over cooking appliances with glass ceramic cooking surfaces or zones quite a number of disadvantages.
Diese Nachteile berücksichtigt das Deutsche Gebrauchsmuster 297 02 418.3,
das ein Kochgerät mit Glaskeramikkochfläche mit mehreren Kochzonen zum
Gegenstand hat, von denen wenigstens eine als Schnellkochzone ausgebildet
ist, wobei die Kochzonen im wesentlichen mittels elektrisch betriebener Heizeinrichtungen
beheizbar sind und die Schnellkochzone durch eine in die Glaskeramikkochfläche
integrierte Keramikkochplatte gebildet wird, wobei die Keramikkochplatte
aus Si3N4 oder SiC bestehen kann.
Gemäß dieses Gebrauchsmusters ist die Keramikkochplatte entweder direkt in
die Glaskeramikkochfläche eingefügt, oder mittels eines Silikonklebers in eine
entsprechende Aussparung in der Glaskeramikkochfläche eingeklebt, oder die
Keramikkochplatte ist in eine Platte aus thermisch isolierender Keramik, aus
Metall oder vorgespanntem Glas eingefügt und diese wiederum in eine Aussparung
der Glaskeramikkochfläche. These disadvantages are taken into account in German utility model 297 02 418.3, which relates to a cooking appliance with a glass ceramic cooking surface with several cooking zones, at least one of which is designed as a rapid cooking zone, the cooking zones being essentially heatable by means of electrically operated heating devices and the rapid cooking zone by an into the glass ceramic cooking surface Integrated ceramic hotplate is formed, wherein the ceramic hotplate can consist of Si 3 N 4 or SiC.
According to this utility model, the ceramic hotplate is either inserted directly into the glass-ceramic cooking surface, or glued into a corresponding recess in the glass-ceramic cooking surface using a silicone adhesive, or the ceramic hotplate is inserted into a plate made of thermally insulating ceramic, metal or tempered glass and this in turn is inserted into a recess the glass ceramic cooktop.
Alle diese Füge- und Klebeearten haben aber in der Praxis und im Langzeiteinsatz
erhebliche Nachteile.
Keramikplatten besitzen eine nicht zu vernachlässigende Wärmeausdehnung.
Da eine Kochplatte aus Keramik sich somit im Betrieb ausdehnt, dürfen bei Fügung
beispielsweise mit spröden Materialien, wie Glaskeramik, Glas oder Keramik
keine hohen Betriebstemperaturen auftreten. Alternativ kann mit einem
dauerhaft elastischen Material geklebt werden. Aber auch diese dauerhaft elastischen
Materialien sind nur bis ca. 300°C beständig.
Weiterhin liegt die Abschreckfestigkeit der Keramikscheiben typisch bei etwa
300 K.However, all these types of joining and gluing have considerable disadvantages in practice and in long-term use.
Ceramic plates have a thermal expansion that should not be neglected. Since a ceramic hotplate expands during operation, high operating temperatures must not occur when joining with brittle materials such as glass ceramic, glass or ceramic. Alternatively, it can be glued with a permanently elastic material. But even these permanently elastic materials are only stable up to approx. 300 ° C.
Furthermore, the quench resistance of the ceramic discs is typically around 300 K.
Die Betriebstemperatur von solchen Keramikkochplatten ist daher auf etwa
250°C bis maximal 300°C beschränkt. Um die Keramikkochplatte aber bei diesen
niedrigeren Temperaturen nutzen zu können, ist es notwendig, teure spezielle
Töpfe mit einem sehr planen und ebenfalls sehr gut wärmeleitenden Boden
zu verwenden.
Dem gegenüber werden bei handelsüblichen Geschirren aufgrund der fehlenden
Planizität der Böden Kochzonentemperaturen bis zu 600°C benötigt, um
das zu erhitzende Gut zügig zum Kochen zu bringen.
Bei Kochgeräten mit Keramikkochplatten sind hierzu also zusätzlich spezielle
Temperatursensoren und Regelvorrichtungen erforderlich.The operating temperature of such ceramic hot plates is therefore limited to about 250 ° C to a maximum of 300 ° C. However, in order to be able to use the ceramic hotplate at these lower temperatures, it is necessary to use expensive special pots with a very flat and also very good heat-conducting base.
On the other hand, in the case of commercially available tableware, cooking zone temperatures of up to 600 ° C are required due to the lack of planicity of the floors in order to quickly bring the food to be heated to the boil.
In the case of cooking appliances with ceramic hot plates, special temperature sensors and control devices are therefore additionally required.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung vorzustellen, bei der ein elektrisches Heizelement als Kochzone mit einer elektrisch isolierenden, aber sehr gut wärmeleitenden Keramik als Träger, in einer Aussparung eine Kochfläche aus Glaskeramik, Glas oder Keramik, Metall oder Kunststoff ohne Verkleben integriert wird, wobei die Anordnung elektrisch sicher, hoch temperaturbeständig (400 bis 500 °C) und dicht gegen Eindringen von Flüssigkeiten in das Innere des Gerätes ist.The object of the present invention is therefore to present an arrangement in which an electric heating element as a cooking zone with an electrically insulating but very good heat-conducting ceramic as a carrier, in a recess Cooking surface made of glass ceramic, glass or ceramic, metal or plastic without Gluing is integrated, the arrangement being electrically safe, highly temperature-resistant (400 to 500 ° C) and tight against the ingress of liquids into the inside of the device.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung die jeweiligen, besonderen Eigenschaften der beteiligten Materialien bei dieser Anordnung zu berücksichtigen und eine deutlich höhere Betriebstemperatur der keramischen Heizelemente von bis zu 500 °C zu ermöglichen.Furthermore, it is an object of the invention the respective special properties the materials involved in this arrangement and a significantly higher operating temperature of the ceramic heating elements from to to allow to 500 ° C.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der keramische Träger des Heizelementes
einen Bereich oberhalb der Ebene der Kochfläche aufweist, mit dem er
über die Aussparung auf die Oberfläche der Kochfläche übergreift und mit dem
er mittels einer Dichtung auf der Kochfläche selbst aufliegt, einen weiteren Bereich
in der Ebene der Kochfläche ausbildet, mit dem er mit Abstand zu den
Stirnseiten der Aussparung in der Aussparung positioniert ist und einen Bereich
unter der Ebene der Kochfläche, der Ausformungen aufweist, die als Lager für
ein Element dienen, das mit Hilfe der Kochfläche als Widerlager das Heizelement
in der Aussparung der Kochfläche formschlüssig fixiert.
Dabei können die Ausformungen des keramischen Trägers des Heizelementes
im Bereich unter der Ebene der Kochfläche als Rillen, Gewinde, Nocken oder
Bohrungen ausgebildet sein, die es erlauben, die keramischen Heizelemente
rastbar oder auch schraubbar mit dem sie umgebenden Formkörper zu verbinden.
In einer weiteren Ausführungsform sind zusätzliche Metallteile mittels einer
Hartlotverbindung oder zusätzliche keramische Teile mittels keramischen Klebern
an das keramische Heizelement fixiert, die im Bereich unter der Kochfläche
Rillen, Gewinde, Nocken oder Bohrungen aufweisen. Dabei werden spezielle
Dichtungen aus einem graphitenthaltenden Werkstoff und/oder ein keramischer
Faserwerkstoff eingesetzt, die zum einen für eine ausreichende Abdichtung und
zum anderen für eine Wärmedämmung zwischen den keramischen Heizelementen
und den sie umgebenden Formkörpern sorgen.This object is achieved in that the ceramic support of the heating element has an area above the level of the cooking surface, with which it overlaps the recess on the surface of the cooking surface and with which it rests on the cooking surface itself by means of a seal, another area in forms the level of the cooking surface with which it is positioned at a distance from the end faces of the recess in the recess and an area below the level of the cooking surface which has formations which serve as bearings for an element which, with the aid of the cooking surface, serves as an abutment The heating element is positively fixed in the recess in the cooking surface.
The shapes of the ceramic support of the heating element in the area below the level of the cooking surface can be designed as grooves, threads, cams or bores, which allow the ceramic heating elements to be latched or screwed to the molded body surrounding them.
In a further embodiment, additional metal parts are fixed to the ceramic heating element by means of a hard solder connection or additional ceramic parts by means of ceramic adhesives, which have grooves, threads, cams or bores in the area under the cooking surface. Here, special seals made of a graphite-containing material and / or a ceramic fiber material are used, which on the one hand ensure adequate sealing and on the other hand provide thermal insulation between the ceramic heating elements and the moldings surrounding them.
Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Figuren und Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden.The invention is illustrated by the following figures and exemplary embodiments are described in more detail.
Es zeigen:
- Fig. 1
- Die Anordnung eines Kochfeldes, schematisch, in Aufsicht
- Fig. 2
- Die bisher übliche Einbauanordnung, im Schnitt (nach dem Stand der Technik)
- Fig. 3
- Eine Anordnungsmöglichkeit gemäß der vorliegenden Erfindung, im Schnitt
- Fig. 4
- Eine mögliche Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, vergrössert im Schnitt
- Fig. 5
- Ein Befestigungsring aus einem mäanderförmigen Federstahlband
- Fig. 6
- Eine weitere Variante der Anordnung gemäß der Erfindung
- Fig. 7
- Ein Spannelement wie es bei einer Anordnung nach Fig. 6 Anwendung findet
- Fig. 8
- Ein keramischer Heizkörper in Seitenansicht, der speziell für eine weitere mögliche erfindungsgemäße Anordnung vorbereitet wurde
- Fig. 9
- Ausschnitt eines keramischen Heizelementes nach Fig. 8, angeordnet gemäß der Erfindung in einer Kochfläche
- Fig. 10
- Eine weitere Anordnung mit zusätzlichen Metallteilen, die selbst Rillen, Gewinde, Nocken oder Bohrungen besitzen (Schematisch)
- Fig. 11
- Eine weitere Anordnung wie in Fig. 10, jedoch mit zusätzlichen keramischen Teilen
- Fig. 1
- The arrangement of a hob, schematically, in supervision
- Fig. 2
- The previous installation arrangement, on average (according to the state of the art)
- Fig. 3
- An arrangement possibility according to the present invention, in section
- Fig. 4
- A possible arrangement according to the present invention, enlarged in section
- Fig. 5
- A fastening ring made of a meandering spring steel band
- Fig. 6
- Another variant of the arrangement according to the invention
- Fig. 7
- A clamping element as used in an arrangement according to FIG. 6
- Fig. 8
- A ceramic heater in side view, which was specially prepared for another possible arrangement according to the invention
- Fig. 9
- 8, arranged according to the invention in a cooking surface
- Fig. 10
- Another arrangement with additional metal parts, which themselves have grooves, threads, cams or bores (schematic)
- Fig. 11
- Another arrangement as in Fig. 10, but with additional ceramic parts
Figur 1 zeigt schematisch in Aufsicht ein Kochfeld 1 mit einem Formkörper 2 als
Kochfläche aus Glaskeramik und den darin angeordneten keramischen Heizelementen
3. Der Formkörper 2 kann auch aus einem metallischen Werkstoff
oder aus einem speziellen temperaturbeständigen Kunststoff, z. B. aus einem
duroplastischen Material (z.B. UP oder MF) oder thermoplastischen Material
(z.B.: PEI, PPS, PES, PPA, PET, PBT) bestehen.Figure 1 shows schematically in top view a
Die keramischen Heizelemente 3 bestehen aus Siliziumnitrid (Si3N4) oder Silizumcarbid
(SiC), eventuell auch aus Aluminiumoxid (Al2O3) oder Aluminiumnitrid(AlN)
oder Mischkeramiken auf die Heizleiter 4 aufgebracht sind, die elektrisch
kontaktiert 9 sind. Bei elektrisch leitfähigen keramischen Materialien ist
zwischen den Heizleitern 4 und der keramischen Trägerplatte 3 eine hier nicht
dargestellte Isolationsschicht erforderlich.The
Figur 2 zeigt die nach dem Stand der Technik bisher übliche Einbau-Anordnung
im Schnitt, bei der die keramischen Heizelemente 3 mittels eines Silikonklebers
5 in dem sie umgebenden Formkörper 2, z.B. vorgespanntes Glas oder Glaskeramik
eingeklebt sind. Der Silikonkleber 5 begrenzt derzeit die Betriebstemperatur
auf typ. 200 °C (max. 300 °C). Andere Kleber kommen aufgrund ihrer
ungenügenden dauerelastischen Eigenschaften hier nicht zum Einsatz.FIG. 2 shows the installation arrangement customary up to now in the prior art
in section, in which the
Die oft unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der beteiligten Materialien, auf
der einen Seite beispielsweise Glaskeramik als Kochfläche 2 z.B. CERAN®
(
Die Figur 3 zeigt im Schnitt eine Ausgestaltungsmöglichkeit der Anordnung gemäß
der vorliegenden Erfindung. Das keramische Heizelement 3 besitzt zum einen,
einen den Formkörper 2 übergreifenden Abschnitt 3a und zum anderen an
dessen Unterseite nockenartige Ausprägungen 3b, in die ein metallischer Bajonettring
7 eingreifen kann. Durch entsprechende Ausgestaltung des Bajonettrings
7 wird bei der Montage, durch Drehung, eine entsprechende Preßpassung
der zwischen Formkörper 2 und dem übergreifenden Abschnitt 3a des Heizelementes
3 befindlichen Dichtung 6 erreicht. Eine weitere Dichtung 6 an der
Unterseite des Formkörpers 2 sorgt zudem dafür, daß durch den Bajonettring 7
nicht die Unterseite des Formkörpers 2 beschädigt wird, was besonders bei
sprödbrüchigen Werkstoffen nachteilige Auswirkungen auf die Festigkeit zur
Folge hätte.FIG. 3 shows in section a configuration option according to the arrangement
of the present invention. The
Als Dichtung 6 eignen sich hier spezielle temperaturbeständige Flachdichtungen
aus Graphit enthaltenden Werkstoffen und/oder auch aus keramischem Faserwerkstoff.
Ebenso wären Dichtungen aus fluorierten Elastoplasten möglich, aber
aufgrund der relativ hohen Kosten ist deren Einsatz auf Spezialfälle beschränkt.
In diesem Beispiel besitzt das keramische Heizelement 3 an seiner Unterseite
eine Aussparung in die ein elektrisch isoliertes Heizelement 8 oder ein spezieller
Strahlungsheizkörper paßgenau eingelegt ist, was ebenfalls eine weitere
mögliche Beheizungsmethode darstellt, wenn die Keramik selbst nicht ausreichend
gut elektrisch isoliert.Special temperature-resistant flat seals are suitable here as
Figur 4 zeigt eine Anordnung nach der Erfindung, bei der das keramische Heizelement
3 mittels eines elastischen Befestigungsringes 10 derart gehalten wird,
daß die Dichtung 6 eine Preßpassung erfährt. Ein Schutzring 11 verhindert den
direkten Kontakt zwischen dem Befestigungsring 10 und der Unterseite des
Formkörpers 2. Der Schutzring 11 hat zum einen die Aufgabe, die Unterseite
des Formkörpers 2 vor Kratzern zu schützen und zum anderen sorgt dieser Ring
11 für eine Wärmedammung zwischen dem metallischen Befestigungsring 10,
der eine ähnliche Temperatur besitzt, wie das keramische Heizelement 3 und
dem Formkörper 2.
Die geringfügige Abkantung 3b des in diesem Bereich senkrecht verlaufenden
Abschnitts des keramischen Heizelementes 3 sorgt für einen verbesserten Verbund
zwischen dem, den Formkörper 2 übergreifenden keramischen Heizelement
3 und den Befestigungsring 10, so daß eine gute Preßpassung der Dichtung
6 gewährleistet ist. Figure 4 shows an arrangement according to the invention, in which the
The
Eine solche Vorrichtung zum Schutz der Ränder von Öffnungen in Formkörpern aus Glaskeramik, Glas oder Keramik vor mechanischen Beschädigungen und zur Vermeidung von Verschmutzungen und Beschädigungen von unter dem Formkörper liegenden Einrichtungen durch die Öffnungen im Formkörper eindringenden Flüssigkeiten, mit einem mittels eines Kragens über den Rand der jeweiligen Öffnungen auf den Formkörper übergreifenden metallischen Überwurf und einem an dem metallischen Überwurf als Trägerteil anbringbaren elastischen Befestigungsring, wobei der Befestigungsring selbstspannend als Ringscheibe aus einem mäanderförmig aufgelösten Ringband ausgebildet ist, das in Umfangsrichtung geschlossen und über seine gesamte radiale Breite elastisch längenveränderbar ist, ist aus der Deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 196 33 141.2-16 ableitbar.Such a device for protecting the edges of openings in moldings made of glass ceramic, glass or ceramic from mechanical damage and to avoid contamination and damage from under the Molded devices penetrating through the openings in the molded body Liquids, using a collar over the edge of the respective openings on the molded body overlapping metallic union and an elastic that can be attached to the metallic cap as a carrier part Fastening ring, the fastening ring being self-tightening as Ring disk is formed from a meandering ring band, closed in the circumferential direction and over its entire radial width is elastically adjustable in length, is from the German application with the file number 196 33 141.2-16 derivable.
Ein Befestigungsband 10 ist in Figur 5 dargestellt und zeigt das mäanderförmige
Federstahlband.A
Figur 6 zeigt eine weitere Variante einer Anordnung gemäß der Erfindung, bei
der das keramische Heizelement 3 mittels eines einfachen Spannelements 12
befestigt wird, das in eine rillenförmige Ausbuchtung 3b einrastet. Dieses Spannelement
12, daß auch in Figur 7 nochmals separat dargestellt ist, wird bei der
Montage seitlich eingeschoben. Auch hier verhindert ein Schutzring 11 den direkten
Kontakt zum Formkörper 2.Figure 6 shows a further variant of an arrangement according to the invention, at
the
Die Figur 8 zeigt einen keramischen Heizkörper 3 in Seitenansicht, bei dem
seitlich schräg verlaufende Nuten 3e eingefräßt wurden, in die beispielsweise
Bajonettringe 7 eingreifen können. Ebenso denkbar ist eine umlaufende eingefräßte
Rille, in die Spannringe 12 einrasten können.Figure 8 shows a
Bevorzugt werden keramische Heizelemente 3 verwendet, die bereits bei der
Herstellung über den Sinterprozess mit entsprechenden Rillen, Nuten oder Bohrungen
versehen worden sind.
Da es sich bei derartigen Werkstoffen um spröde Werkstoffe handelt, sind insbesondere unter Zugspannung stehende Teile derart zu gestalten, daß in kritischen Bereichen die Spannungen minimiert werden. Hierzu sind abgerundete Ausfräsungen (z. B. 3d) hilfreich.Since such materials are brittle materials, are particularly to design parts under tension in such a way that in critical Areas where stresses are minimized. These are rounded Cutouts (e.g. 3d) helpful.
Figur 9 zeigt einen Ausschnitt eines keramischen Heizelementes 3, das durch
keilförmige Stifte 13 gehalten wird, die in entsprechenden schräg angesetzten
Bohrungen 3f seitlich eingeschoben werden und somit für eine ausreichende
Preßpassung der Dichtung 6 sorgen.Figure 9 shows a section of a
Figur 10 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform, bei der von unten auf
die keramische Trägerplatte 3 ein oder mehrere Metallteile 14 mittels einer
Hartlotverbindung aufgebracht sind, die entsprechende Nocken 14a im Bereich
unter der Ebene der Kochfläche 2 aufweisen, in die Spannringe 12 oder Bajonettringe
7 einrasten können. Diese Metallteile 14, in Form von Bügelteilen oder
einzelnen Winkeln, können auch Rillen, Gewinde oder Bohrungen aufweisen, in
die entsprechende Befestigungsmittel wie Bajonettringe 7, Spannelemente 12,
Befestigungsringe 10 oder Stifte 13 einrasten können.Figure 10 shows schematically a further embodiment, in which from below
the
Figur 11 zeigt schematisch eine ähnliche Ausführungsform wie Figur 10. Hier
sind zusätzliche keramische Teile 16 mit entsprechenden Rastnocken 16a mittels
eines keramischen, hochtemperaturfesten Klebers 17 auf die Unterseite der
keramischen Trägerplatte 3 aufgeklebt. Vorzugsweise bestehen dabei die keramischen
Teile 16 in Bezug auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten
aus dem gleichen Material wie die keramische Trägerplatte 3. Der keramische
Kleber 17 ist ebenfalls hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten
an die Teile 3 und 16 angepaßt.Figure 11 shows schematically a similar embodiment as Figure 10. Here
are additional
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine einfache und sehr preiswerte Möglichkeit einer Anordnung aufgezeigt, um keramische Heizelemente in Aussparungen von Formkörpern, insbesondere Kochflächen aus Sprödwerkstoffen, wie Glaskeramik, Glas, Keramik oder auch aus metallischen Werkstoffen oder geeigneten Kunststoffen zu montieren.With the present invention is a simple and very inexpensive way an arrangement shown to put ceramic heating elements in recesses of moldings, in particular cooking surfaces made of brittle materials, such as glass ceramics, Glass, ceramics or also from metallic materials or suitable Assemble plastics.
Folgende Vorteile sind damit verbunden:
- Optimale Anpassung an die beteiligten Werkstoffe
- Gute Dichtwirkung auch bei sehr unterschiedlichen Materialien
- Eine wesentliche erhöhte Gebrauchstemperatur von >400°C, über die bisher üblichen 250°C hinaus, wodurch auch eine "normale" Geschirrqualität nutzbar ist
- Im Servicefall eine einfache Montage/Demontage
- Ein einfaches Recycling durch sortenreine Trennung.
- Optimal adaptation to the materials involved
- Good sealing effect even with very different materials
- A significantly increased service temperature of> 400 ° C, above the usual 250 ° C, which means that a "normal" tableware quality can also be used
- In the event of service, simple assembly / disassembly
- Easy recycling through sorting.
- 11
- KochfeldCooktop
- 22nd
- Kochfläche (Formkörper)Cooktop (shaped body)
- 33rd
- keramisches Heizelementceramic heating element
- 3a3a
- übergreifender Abschnittoverarching section
- 3b3b
- AusformungMolding
- 3c3c
- Aussparung zur Aufnahme von isolierten Beheizungen (8)Recess to accommodate insulated heaters (8)
- 3d3d
- AusfräsungMilling
- 3e3e
- Nuten (eingefräßt)Grooves (milled)
- 3f3f
- Bohrungdrilling
- 44th
- HeizleiterHeating conductor
- 55
- (Silikon)Kleber(Silicone) glue
- 66
- Dichtungpoetry
- 77
- BajonettringBayonet ring
- 88th
- Beheizung (isoliert)Heating (insulated)
- 99
- elektrische Kontaktierungelectrical contacting
- 1010th
- Befestigungsring (mäanderförmig)Mounting ring (meandering)
- 1111
- SchutzringGuard ring
- 1212th
- SpannelementClamping element
- 1313
- Stifte (keilförmig)Pins (wedge-shaped)
- 1414
- zusätzliches Metallteiladditional metal part
- 14a14a
- NockeCam
- 1515
- HartlotverbindungBraze joint
- 1616
- zusätzliches keramisches Teiladditional ceramic part
- 16a16a
- NockeCam
- 1717th
- keramische Klebeverbindungceramic adhesive connection
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet,
daß der keramische Träger (3) des Heizelementes einen Bereich (3a) oberhalb der Ebene der Kochfläche (2) aufweist, mit dem er über die Aussparung auf die Oberfläche der Kochfläche (2) übergreift und mit dem er, mittels einer Dichtung (6) auf der Kochfläche (2) aufliegt, einen weiteren Bereich in der Ebene der Kochfläche ausbildet, mit dem er mit Abstand zu den Stirnseiten der Aussparung in der Aussparung positioniert ist und einen Bereich unter der Ebene der Kochfläche (2), der Ausformungen (3b) aufweist, die als Lager für ein Element (10) dienen, das mit Hilfe der Kochfläche (2) als Widerlager das Heizelement (3) in der Aussparung der Kochfläche (2) form- und kraftschlüssig fixiert.Arrangement of an electrical heating element as a cooking zone with a very good heat-conducting ceramic as a carrier (3), in a recess in a cooking surface (2) made of glass ceramic, glass, ceramic, metal or plastic,
characterized,
that the ceramic support (3) of the heating element has an area (3a) above the level of the cooking surface (2) with which it engages over the recess on the surface of the cooking surface (2) and with which it, by means of a seal (6) rests on the cooking surface (2), forms a further area in the plane of the cooking surface, with which it is positioned in the recess at a distance from the end faces of the cutout and an area below the level of the cooking surface (2), the formations (3b) has, which serve as a bearing for an element (10) which with the help of the cooking surface (2) as an abutment fixes the heating element (3) in the recess of the cooking surface (2) in a positive and non-positive manner.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausformungen (3b) des keramischen Trägers (3) des Heizelementes im Bereich unter der Ebene der Kochfläche (2) als eingefräßte Rillen, als Gewinde, Nocken oder Bohrungen ausgeführt sind.Arrangement according to claim 1,
characterized,
that the formations (3b) of the ceramic support (3) of the heating element in the area below the level of the cooking surface (2) are designed as milled grooves, threads, cams or bores.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausformungen (3b) als Rillen, Gewinde oder Nocken am keramischen Heizelement (3) durch mittels Hartlotverbindungen (15) angebrachter Metallteile (14) gebildet sind.Arrangement according to claim 2,
characterized,
that the formations (3b) are formed as grooves, threads or cams on the ceramic heating element (3) by means of metal parts (14) attached by means of hard solder connections (15).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausformungen (3b) als Rillen, Gewinde oder Nocken am keramischen Heizelement (3) durch mittels temperaturstabiler keramischer Kleber (17) angebrachter ebenfalls keramischer Teile (16), insbesondere aus demselben keramischen Material wie das keramische Heizelement, gebildet sind.Arrangement according to claims 2 and 3,
characterized,
that the formations (3b) are formed as grooves, threads or cams on the ceramic heating element (3) by ceramic parts (16) which are also attached by means of temperature-stable ceramic adhesive (17), in particular of the same ceramic material as the ceramic heating element.
dadurch gekennzeichnet,
daß der keramische Träger (3) des Heizelementes in der Aussparung der Kochfläche (2) rastbar befestigt ist.Arrangement according to claims 1 to 4,
characterized,
that the ceramic support (3) of the heating element is latched in the recess of the cooking surface (2).
dadurch gekennzeichnet,
daß der keramische Träger (3) des Heizelementes in der Aussparung der Kochfläche (2) schraubbar verbindbar ist.Arrangement according to claims 1 to 4,
characterized,
that the ceramic support (3) of the heating element in the recess of the cooking surface (2) is screwable.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Element, mit dessen Hilfe der keramische Träger (3) des Heizelementes in der Aussparung der Kochfläche (2) fixiert wird, ein federndes metallisches oder keramisches Element ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims,
characterized,
that the element with the aid of which the ceramic support (3) of the heating element is fixed in the recess of the cooking surface (2) is a resilient metallic or ceramic element.
dadurch gekennzeichnet,
daß im Kontaktbereich zwischen dem keramischen Träger (3) des Heizelementes und der Kochfläche (2) ein weiterer Werkstoff, insbesondere eine Dichtung (6) angeordnet ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims,
characterized,
that another material, in particular a seal (6), is arranged in the contact area between the ceramic support (3) of the heating element and the cooking surface (2).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungen (6) aus einem graphitenthaltenden Werkstoff und/oder einem keramischen Faserwerkstoff aufgebaut sind.Arrangement according to claim 8,
characterized,
that the seals (6) are made of a graphite-containing material and / or a ceramic fiber material.
dadurch gekennzeichnet,
daß der keramische Träger (3) des Heizelementes eine elektrisch isolierte Beheizung aufnimmt.Arrangement according to at least one of the preceding claims,
characterized,
that the ceramic support (3) of the heating element receives an electrically insulated heating.
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