EP0916899A2 - Arrangement of a ceramic heating element as a cooking plate in a recess of a plane surface - Google Patents
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- EP0916899A2 EP0916899A2 EP98119600A EP98119600A EP0916899A2 EP 0916899 A2 EP0916899 A2 EP 0916899A2 EP 98119600 A EP98119600 A EP 98119600A EP 98119600 A EP98119600 A EP 98119600A EP 0916899 A2 EP0916899 A2 EP 0916899A2
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
- H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
- F24C15/00—Details
- F24C15/10—Tops, e.g. hot plates; Rings
- F24C15/102—Tops, e.g. hot plates; Rings electrically heated
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 surface made of glass ceramic, glass, ceramic, metal or plastic.
- Cooking appliances with glass ceramic cooking surfaces are known. Heating the cooking zones These devices are usually located in the cooking zone area Electric or gas-operated, arranged below the glass ceramic cooktop Heating devices. This can e.g. electrically operated contactor Radiant heating elements or gas radiant burners.
- the delayed heat emission through the plate is a disadvantage the goods to be heated with a correspondingly lower energy utilization (Efficiency) of the heating medium and, as a result, a longer one Perceived parboiling 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 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 or a surface made of glass or ceramic, metal or plastic is integrated without gluing, the arrangement being electrical safe, high temperature resistant (400 to 500 ° C) and tight against penetration of liquids inside the device.
- the holder of the ceramic heating elements guaranteed by a simple clamping device.
- a special one Sealing which in turn would limit the operating temperature, is included not absolutely necessary, because of the special shape, preferred Embodiment frustoconical or spherical segment-like bulges, the Liquid penetration between ceramic heating element and molded body is prevented.
- the molded body is a prestressed one Glass or glass ceramic surface, all around in the edge area is bent upwards around the ceramic heating element.
- the cutout is the bottom of the recess and cover located under the major plane of the surface formed in one piece from the surface itself by suitable shaping.
- this cover is a separate part, in particular made of metal or plastic.
- the cover has either openings, in particular Snap-in recordings, by means of which the fastening elements firmly connected to the heating element, in particular by means of latches of snap hooks, latching, are releasably firmly connected.
- the cover has at least one Opening, by means of which the / the fixed to the heating element Fastening element / s, in particular by means of a screw nut and a Bolt as fastener, is / are releasably securely connected.
- a combination of snap and screw connections can also be used for certain Orders are provided with success.
- the fixed connection of the fastening element with the heating element preferably by means of a Braze joint reached.
- Avoid area and cover is in the contact area between the ceramic support of the heating element and the surface and / or the covering another material, in particular also arranged as a seal.
- Graphite-containing and / or ceramic fiber materials are preferred for this used.
- the space between the bottom of the ceramic support of the heating element and the top of the recess downward-closing cover is heat-insulating and / or electrical insulating materials, in this room also advantageously heating conductors, electr. Supply lines, cable strain reliefs and cable bushings arranged are.
- Figure 1 shows schematically in supervision the arrangement of a hob 1 with a Shaped body 2 as a cooking surface made of glass ceramic and the integrated therein ceramic heating elements 3.
- the shaped body can also be made as a surface a metallic material or a special temperature-resistant Plastic, e.g. B. made of duroplastic material (z. B. UP or MF) or thermoplastic Material (e.g. PEI, PPS, PES, PPA, PET, PBT).
- the ceramic heating elements 3 usually consist of silicon nitride, Si 3 N 4, silicon carbide, SiC, more rarely aluminum oxide, Al 2 O 3 , or aluminum nitride, AIN, or corresponding mixed ceramics are applied to the heating conductors 4, which are electrically connected to corresponding supply lines 12 .
- Figure 2 shows the usual installation situation in section, in which the ceramic heating elements 3 are glued into the molded body, usually a prestressed glass or glass ceramic surface, by means of silicone 13.
- the silicone adhesive 13 currently limits the operating temperature to max. 250 ° C.
- Other adhesives are not used due to their insufficient permanent elastic properties.
- CERAN® ( ⁇ ⁇ 0.2 * 10 -6 / K) and on the other hand Si 3 N 4 ( ⁇ ⁇ 3.5 ⁇ 10 -6 / K) prevent the use of ceramic adhesives.
- FIG. 3 shows in section a preferred embodiment according to the Invention.
- the ceramic heating element 3 with the printed heating conductors 4 overlaps the circumferentially upwardly curved edge region 2a of FIG Glass or glass ceramic hob 2.
- 7 is a screw bolt 8 on the ceramic Heated element, which through an opening of a plate-shaped plate or Plastic part 5 protrudes.
- the plate-shaped cover 5 is by means of a washer 10 and a nut 11 held.
- cover 5 is made of plastic, this offers the advantage that Cable strain relief 5a and cable bushings 5b already in the manufacturing process can be molded.
- an intermediate layer is required in the contact area 5d not to damage the underside if the molded body 2 is brittle Materials such as glass, glass ceramic or ceramic is made.
- the cavity is between the heating element 3 and cover 5 by means of an insulating material 14 lined.
- Figure 4 shows another example of such an arrangement, in which the ceramic Heating element 3 with the heating conductors 4 directly on the edge of the molded body 2 is made of heat-resistant glass or glass ceramic.
- the connection to cover 5 is in this case by means of one or more snap hooks 15 made of spring steel, by means of a braze joint 7 on the underside are attached to the ceramic heating element.
- the latch 15a protrudes through the corresponding opening 5c, whereby one, opposite the State of the art, very inexpensive installation.
- the molded body 2 is made of plastic and also a circumferential bulge 2b has on its top, on which the heating element 3 rests.
- the average tapered pad prevents too good heat conduction.
- Additional Insulating materials e.g. B. graphite-containing layer materials and / or ceramic fiber materials further lower the contact temperature for the plastic.
- the ceramic heating elements 3 with their Latching hooks 15 are used as shaped bodies in carrier plates 2 formed directly therefor can be. Due to the manufacturing processes, usually injection molding or hot pressing, such carrier plates 2 can already have reinforcing ribs 2c, bottom part 2d, cable openings 2e and locking receptacles 2f in one Step.
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Abstract
Anordnung eines elektrischen Heizelementes (3) als Kochzone mit einer sehr gut wärmeleitenden Keramik als Träger, in einer Aussparung einer Fläche (2) aus Glaskeramik, Glas, Keramik, Metall oder Kunststoff, wobei der keramische Träger des Heizelementes auf Bereichen der Fläche, die von der Hauptebene der plattenförmig ausgebildeten Fläche unter Ausbildung von linienförmig verlaufenden Erhöhungen (2a), wie Kegelstümpfen, Kugelsegmenten und/oder Kegeln abweichen und den Rand der Aussparung definieren, übergreifend aufliegt, wobei diese erhöhte Auflage des Heizelementes (3) als Lager und die Unterseite der Fläche als Widerlager für eine unter der Hauptebene der Fläche angeordnete, die Aussparung nach unten abschließende Abdeckung (5) dient, und mittels mit dem Heizelement (3) fest, und der Abdeckung (5) lösbar fest verbundener Befestigungselemente das Heizelement (3) in der Aussparung der Fläche form- und kraftschlüssig fixiert ist.Arrangement of an electrical heating element (3) as a cooking zone with a very good heat-conducting ceramic as a carrier, in a recess in a surface (2) made of glass ceramic, glass, ceramic, metal or plastic, the ceramic carrier of the heating element on areas of the surface that the main plane of the plate-shaped surface with the formation of linear elevations (2a), such as truncated cones, spherical segments and / or cones and defining the edge of the recess, overlaps, this increased support of the heating element (3) as the bearing and the underside of the Surface serves as an abutment for a cover (5) which is arranged below the main plane of the surface and closes off the recess, and by means of the heating element (3) and the cover (5) detachably fixed fastening elements, the heating element (3) in the Recess of the surface is fixed positively and non-positively.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Anordnung eines elektrischen Heizelementes als Kochzone mit einer sehr gut wärmeleitenden Keramik als Träger, in einer Aussparung einer Fläche 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 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 Kontaktoder 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. Heating the cooking zones These devices are usually located in the cooking zone area Electric or gas-operated, arranged below the glass ceramic cooktop Heating devices. This can e.g. electrically operated contactor Radiant heating elements or gas radiant burners. The delayed heat emission through the plate is a disadvantage the goods to be heated with a correspondingly lower energy utilization (Efficiency) of the heating medium and, as a result, a longer one Perceived parboiling 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 oder einer Fläche aus 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 or a surface made of glass or ceramic, metal or plastic is integrated without gluing, the arrangement being electrical safe, high temperature resistant (400 to 500 ° C) and tight against penetration of liquids inside 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 auf Bereichen der Fläche, die von der Hauptebene der plattenförmig ausgebildeten Fläche unter Ausbildung von kreislinienförmig, oval oder elliptisch verlaufenden Erhöhungen, wie Kreiskegelstümpfen, Kugelsegmenten und/oder Kreiskegeln abweichen und den Rand der Aussparung definieren, übergreifend aufliegt, wobei diese erhöhte Auflage des Heizelementes als Lager und die Unterseite der Fläche als Widerlager, für eine unter der Hauptebene der Fläche angeordnete, die Aussparung nach unten abschließende Abdeckung dient, und mittels mit dem Heizelement fest, und der Abdeckung lösbar fest verbundener Befestigungselemente das Heizelement in der Aussparung der Fläche form- und kraftschlüssig fixiert ist.This object is achieved in that the ceramic support of the heating element on areas of the area that are plate-shaped from the main plane trained surface with formation of circular lines, oval or elliptical extending elevations, such as truncated cones, spherical segments and / or Circular cones deviate and define the edge of the recess, across the board rests, this increased edition of the heating element as a bearing and the bottom of the surface as an abutment, for one below the main plane of the surface arranged, the recess closing down cover serves, and by means of the heating element, and the cover releasably firmly connected Fasteners form and shape the heating element in the recess of the surface is non-positively fixed.
So wird nach der vorliegenden Erfindung die Halterung der keramischen Heizelemente durch eine einfache Klemmvorrichtung gewährleistet. Eine spezielle Abdichtung, die wiederum die Betriebstemperatur begrenzen würde, ist dabei nicht unbedingt erforderlich, da durch die spezielle Formgebung, in bevorzugter Ausführungsform kegelstumpf- oder kugelsegmentartige Ausbuchtungen, das Eindringen von Flüssigkeit zwischen keramischem Heizelement und Formkörper verhindert wird.So according to the present invention, the holder of the ceramic heating elements guaranteed by a simple clamping device. A special one Sealing, which in turn would limit the operating temperature, is included not absolutely necessary, because of the special shape, preferred Embodiment frustoconical or spherical segment-like bulges, the Liquid penetration between ceramic heating element and molded body is prevented.
In bevorzugter Ausführungsform handelt es bei dem Formkörper um eine vorgespannte Glas- oder Glaskeramik-Oberfläche, die rundumlaufend im Randbereich um das keramische Heizelement nach oben gebogen ist.In a preferred embodiment, the molded body is a prestressed one Glass or glass ceramic surface, all around in the edge area is bent upwards around the ceramic heating element.
In einer Ausführungsform ist die, die Aussparung in der Fläche nach unten abschließende und unter der Hauptebene der Fläche angeordnete Abdeckung durch geeignete Formgebung einteilig aus der Fläche selbst ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform ist diese Abdeckung als separates Teil, insbesondere aus Metall oder Kunststoff, ausgebildet.In one embodiment, the cutout is the bottom of the recess and cover located under the major plane of the surface formed in one piece from the surface itself by suitable shaping. In a Another embodiment, this cover is a separate part, in particular made of metal or plastic.
Die Abdeckung verfügt dabei entweder über Öffnungen, insbesondere über Rastaufnahmen, mittels derer die mit dem Heizelement fest verbundenen Befestigungselemente, insbesondere mittels Rastnasen von Schnapphaken, rastend, lösbar fest verbindbar sind.The cover has either openings, in particular Snap-in recordings, by means of which the fastening elements firmly connected to the heating element, in particular by means of latches of snap hooks, latching, are releasably firmly connected.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Abdeckung über mindestens eine Öffnung verfügt, mittels derer das/die mit dem Heizelement fest verbundenen Befestigungselement/e, insbesondere mittels einer Schraubenmutter und einem Schraubenbolzen als Befestigungselement, lösbar fest verbindbar ist/sind.Another possibility is that the cover has at least one Opening, by means of which the / the fixed to the heating element Fastening element / s, in particular by means of a screw nut and a Bolt as fastener, is / are releasably securely connected.
Auch eine Kombination von Rast- und Schraubverbindungen kann bei bestimmten Anordnungen mit Erfolg vorgesehen werden. Dabei wird die feste Verbindung des Befestigungselementes mit dem Heizelement vorzugsweise mittels einer Hartlot-Verbindung erreicht. A combination of snap and screw connections can also be used for certain Orders are provided with success. The fixed connection of the fastening element with the heating element, preferably by means of a Braze joint reached.
Um Beschädigungen und eine nicht wünschenswerte Wärmeableitung auf die Fläche und die Abdeckung zu vermeiden, ist im Kontaktbereich zwischen dem keramischen Träger des Heizelementes und der Fläche und/oder der Abdekkung ein weiterer Werkstoff, insbesondere auch als Dichtung angeordnet.To damage and an undesirable heat dissipation on the Avoid area and cover is in the contact area between the ceramic support of the heating element and the surface and / or the covering another material, in particular also arranged as a seal.
Hierfür werden bevorzugt Graphit enthaltende und/oder keramische Faserwerkstoffe eingesetzt.Graphite-containing and / or ceramic fiber materials are preferred for this used.
In sehr bevorzugter Anordnung enthält der Raum zwischen der Unterseite des keramischen Trägers des Heizelementes und der Oberseite der die Aussparung nach unten abschließenden Abdeckung wärmedämmende und/oder elektrisch isolierende Werkstoffe, wobei in diesem Raum auch vorteilhafterweise Heizleiter, elektr. Zuleitungen, Kabelzugentlastungen und Kabeldurchführungen angeordnet sind.In a very preferred arrangement, the space between the bottom of the ceramic support of the heating element and the top of the recess downward-closing cover is heat-insulating and / or electrical insulating materials, in this room also advantageously heating conductors, electr. Supply lines, cable strain reliefs and cable bushings arranged are.
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 weitere mögliche Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, im Schnitt
- Fig. 5
- Eine weitere Variante der Anordnung gemäß der Erfindung
- 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
- Another possible arrangement according to the present invention, in section
- Fig. 5
- Another variant of the arrangement according to the invention
Figur 1 zeigt schematisch in Aufsicht die Anordnung eines Kochfeldes 1 mit einem
Formkörper 2 als Kochfläche aus Glaskeramik und den darin integrierten
keramischen Heizelementen 3. Der Formkörper kann aber als Fläche auch aus
einem metallischen Werkstoff oder aus einem speziellen temperaturbeständigen
Kunststoff, z. B. aus duroplasitschem Material (z. B. UP oder MF) oder thermoplastischem
Material (z. B: PEI, PPS, PES, PPA, PET, PBT) bestehen.Figure 1 shows schematically in supervision the arrangement of a
Die keramischen Heizelemente 3 bestehen üblicherweise aus Siliziumnitrid,
Si3N4, Siliziumcarbid, SiC, seltener aus Aluminiumoxid, Al2O3, oder Aluminiumnitrid,
AIN, oder entsprechenden Mischkeramiken auf die Heizleiter 4 aufgebracht
sind, die elektrisch mit entsprechenden Zuleitungen 12 verbunden sind. The
Figur 2 zeigt die bisher übliche Einbausituation im Schnitt, bei der die keramischen
Heizelemente 3 mittels Silikon 13 in den sie umgebenden Formkörper, in
der Regel eine vorgespannte Glas- oder Glaskeramik-Fläche eingeklebt sind.
Der Silikonkleber 13 begrenzt derzeit die Betriebstemperatur auf max. 250°C.
Andere Kleber kommen aufgrund ihrer ungenügenden dauerelastischen Eigenschaften
nicht zum Einsatz. Die oft unterschiedlichen Wärmedehnung der beteiligten
Materialien, auf der einen Seite beispielsweise Glaskeramik, z. B.
CERAN® (α < 0,2 * 10-6/K) und auf der anderen Seite Si3N4 (α ∼ 3,5 · 10-6/K)
verhindern den Einsatz keramischer Klebemassen.Figure 2 shows the usual installation situation in section, in which the
Figur 3 zeigt im Schnitt eine bevorzugte Ausgestaltungsmöglichkeit gemäß der
Erfindung. Das keramische Heizelement 3 mit den aufgedruckten Heizleitern 4
übergreift dabei den umlaufend nach oben gebogenen Randbereich 2a der
Glas- oder Glaskeramik-Kochfläche 2. Mittels einer oder mehrerer Hartlotverbindungen
7 ist in diesem Beispiel ein Schraubbolzen 8 an dem keramischen
Heizelement angebracht, der durch eine Öffnung eines tellerförmigen Blechoder
Kunststoffteils 5 hindurchragt. Die tellerförmige Abdeckung 5 wird mittels
einer U-Scheibe 10 und einer Schraubmutter 11 gehalten. Eine weitere Scheibe
aus Wärmedämmstoff 9, beispielsweise Fiberfrax® o. ä., verhindert eine allzu
große Wärmeübertragung auf die Abdeckung 5, was insbesondere von Bedeutung
ist, wenn die Abdeckung 5 aus Kunststoff, beispielsweise aus den gleichen
Kunststoffen, aus der die Kochfläche als Formkörper 2 gefertigt werden kann,
hergestellt ist.Figure 3 shows in section a preferred embodiment according to the
Invention. The
Falls die Abdeckung 5 aus Kunststoff gefertigt ist, bietet dies den Vorteil, daß
Kabel-Zugentlastungen 5a sowie Kabeldurchführungen 5b bereits im Herstellprozeß
angeformt werden können. Für den Fall, daß die Abdeckung 5 aus Metall
gefertigt ist, ist im Kontaktbereich 5d eine Zwischenlage erforderlich, um
nicht die Unterseite zu beschädigen, falls der Formkörper 2 aus sprödbrüchigen
Materialien, wie Glas, Glaskeramik oder Keramik, gefertigt ist. Die Zwischenlage
6, beipsielsweise aus graphitenthaltenden Werkstoffen und/oder aus keramischen
Faserwerkstoffen, dient zusätzlich der Wärmedämmung oder als Dichtung,
ist aber aufgrund der Formgebung des Körpers 2 und für den Fall, daß der
Formkörper 2 aus hitzebeständigem Glas oder aus hitzebeständiger Glaskeramik
(Beispiele: vorgespanntes Borosilikatglas; CERAN® oder ROBAX®) gefertigtIf the
ist, nicht erforderlich.
Zwischen Heizelement 3 und Abdeckung 5 ist der Hohlraum mittels eines Isolierwerkstoffes
14 ausgekleidet. not necessary.
The cavity is between the
Figur 4 zeigt ein weiteres Beispiel einer derartigen Anordnung, bei der das keramische
Heizelement 3 mit den Heizleitern 4 direkt auf dem Rand des Formkörpers
2 aus hitzebeständigem Glas oder Glaskeramik aufliegt. Die Verbindung
zur Abdeckung 5 ist in diesem Fall mittels eines oder mehrerer Schnapphaken
15 aus Federstahl ausgeführt, die mittels einer Hartlotverbindung 7 an der Unterseite
am keramischen Heizelement befestigt sind. Die Rastnase 15a ragt dabei
durch die korrespondierende Öffnung 5c, wodurch eine, gegenüber dem
Stand der Technik, sehr kostengünstige Montage erfolgt.Figure 4 shows another example of such an arrangement, in which the
Fig.5 zeigt eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit, bei der der Formkörper 2
aus Kunststoff gefertigt ist und ebenfalls eine rundumlaufende Ausbuchtung 2b
an seiner Oberseite besitzt, auf der das Heizelement 3 aufliegt. Die im Schnitt
spitz zulaufende Auflage verhindert eine allzu gute Wärmeleitung. Zusätzliche
Isolierstoffe, z. B. graphithaltige Schichtwerkstoffe und/oder keramische Faserwerkstoffe
setzen die Kontakttemperatur für den Kunststoff weiter herunter. Besonders
vorteilhaft ist hierbei, daß die keramischen Heizelemente 3 mit ihren
Rasthaken 15 in direkt dafür ausgeformten Trägerplatten 2 als Formkörper eingesetzt
werden können. Aufgrund der Herstellprozesse, üblicherweise Spritzgießen
oder Heißpressen, können derartige Trägerplatten 2 bereits mit Verstärkungsrippen
2c, Bodenteil 2d, Kabelöffnungen 2e und Rastaufnahmen 2f in einem
Schritt hergestellt werden.5 shows a further configuration option in which the molded
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine einfache und preiswerte Möglichkeit aufgezeigt, um keramische Heizelemente in Aussparungen in Formkörper aus Sprödwerkstoffen, wie Glas, Glaskeramik, Keramik oder aus metallischen Werkstoffen oder Kunststoffe zu integrieren und zu montieren. Folgende Vorteile sind damit verbunden:
- Eine Optimale Anpassung an die beteiligten Werkstoffe wird gewährleistet.
- Eine Dichtwirkung auch bei sehr unterschiedlichen Materialien ist möglich.
- Eine erhöhte Gebrauchstemperatur, über die bisher üblichen 250°C wird möglich (→ 400°C) wodurch auch durchschnittliche Geschirrqualität nutzbar ist.
- Im Servicefall ist eine einfache Demontage / Montage möglich.
- Einfaches Recycling durch sortenreine Trennung.
- An optimal adaptation to the materials involved is guaranteed.
- A sealing effect is possible even with very different materials.
- An increased temperature of use, above the usual 250 ° C is possible (→ 400 ° C), which means that average tableware quality can also be used.
- In the event of service, simple disassembly / assembly is possible.
- Easy recycling through sorting.
- 11
- KochfeldCooktop
- 22nd
- Fläche, Kochfläche (Formkörper)Surface, cooking surface (molded body)
- 2a2a
- rundumlaufende Erhöhung (Randbereich)all-round elevation (edge area)
- 2b2 B
- rundumlaufende Ausbuchtungall-round bulge
- 2c2c
- VerstärkungsrippenReinforcing ribs
- 2d2d
- BodenteilBottom part
- 2e2e
- KabelöffnungCable opening
- 2f2f
- RastaufnahmenRest shots
- 33rd
- keramisches Heizelementceramic heating element
- 44th
- HeizleiterHeating conductor
- 55
- Abdeckung (tellerförmiges Blech oder Kunststoffteil)Cover (plate-shaped sheet or plastic part)
- 5a5a
- KabelzugentlastungenCable strain relief
- 5b5b
- KabeldurchführungenCable entries
- 5c5c
- Öffnungopening
- 5d5d
- KontaktbereichContact area
- 66
- Zwischenlage (Isolier- und/oder Dämm- und/oder Dichtwerkstoffe)Intermediate layer (insulating and / or insulating and / or sealing materials)
- 77
- HartlotverbindungenBraze connections
- 88th
- SchraubbolzenBolts
- 99
- WärmedämmwerkstoffThermal insulation material
- 1010th
- U-ScheibeWasher
- 1111
- SchraubenmutterNut
- 1212th
- elektrische Zuleitungenelectrical leads
- 1313
- (Silikon) Kleber(Silicone) glue
- 1414
- WärmedämmwerkstoffThermal insulation material
- 1515
- SchnapphakenSnap hook
- 15a15a
- RastnaseLatch
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet,
daß der keramische Träger des Heizelementes auf Bereichen der Fläche, die von der Hauptebene der plattenförmig ausgebildeten Fläche unter Ausbildung von linienförmig verlaufenden Erhöhungen, wie Kegelstümpfen, Kugelsegmenten und/oder Kegeln abweichen und den Rand der Aussparung definieren, übergreifend aufliegt, wobei diese erhöhte Auflage des Heizelementes als Lager und die Unterseite der Fläche als Widerlager, für eine unter der Hauptebene der Fläche angeordnete, die Aussparung nach unten abschließende Abdeckung dient, und mittels mit dem Heizelement fest, und der Abdeckung lösbar fest verbundener Befestigungselemente das Heizelement in der Aussparung der Fläche form- und kraftschlüssig fixiert ist.Arrangement of an electric heating element as a cooking zone with a very good heat-conducting ceramic as a carrier, in a recess in a surface made of glass ceramic, glass, ceramic, metal or plastic,
characterized,
that the ceramic support of the heating element on areas of the surface which deviate from the main plane of the plate-shaped surface with the formation of linear elevations, such as truncated cones, spherical segments and / or cones and define the edge of the recess, is overlapping, this increased edition of Heating element as a bearing and the underside of the surface as an abutment, for a cover arranged below the main plane of the surface, which closes off the recess, and by means of the heating element fixed and the cover releasably fixed fastening elements form the heating element in the recess of the surface - and fixed non-positively.
dadurch gekennzeichnet,
daß die linienförmig verlaufenden Erhöhungen kreisförmig oder oval oder elliptisch, insbesondere als Kreiskegelstümpfe und/oder Kreiskegel ausgebildet sind.Arrangement according to claim 1,
characterized,
that the line-shaped elevations are circular or oval or elliptical, in particular in the form of circular truncated cones and / or circular cones.
dadurch gekennzeichnet,
daß die, die Aussparung in der Fläche nach unten abschließende und unter der Hauptebene der Fläche angeordnete Abdeckung durch geeignete Formgebung einteilig aus der Kochfläche selbst ausgebildet ist.Arrangement according to claims 1 and 2,
characterized,
that the cover, which closes the recess in the surface downward and is arranged below the main plane of the surface, is formed in one piece from the cooking surface itself by suitable shaping.
dadurch gekennzeichnet,
daß die, die Aussparung in der Fläche nach unten abschließende und unter der Hauptebene der Fläche angeordnete Abdeckung als separates Teil, insbesondere aus Metall oder Kunststoff, ausgebildet ist.Arrangement according to claims 1 and 2,
characterized,
that the cover, which closes the recess in the surface downward and is arranged under the main plane of the surface, is designed as a separate part, in particular made of metal or plastic.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckung über Öffnungen, insbesondere über Rastaufnahmen verfügt, mittels derer die mit dem Heizelement fest verbundenen Befestigungselemente, insbesondere mittels Rastnasen von Schnapphaken, rastend, lösbar fest verbindbar sind.Arrangement according to claims 3 or 4,
characterized,
that the cover has openings, in particular snap-in receptacles, by means of which the fastening elements firmly connected to the heating element, in particular by means of snap-in lugs of snap hooks, can be detachably, releasably connected.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdeckung über mindestens eine Öffnung verfügt, mittels derer das/die mit dem Heizelement fest verbundenen Befestigungselement/e, insbesondere mittels einer Schraubenmutter und einem Schraubenbolzen als Befestigungselement, lösbar fest verbindbar ist/sind.Arrangement according to claims 3 or 4,
characterized,
that the cover has at least one opening, by means of which the fastening element (s) firmly connected to the heating element, in particular by means of a screw nut and a screw bolt as fastening element, is / are releasably firmly connectable.
dadurch gekennzeichnet,
daß die feste Verbindung des Befestigungselementes mit dem Heizelement eine Hartlot-Verbindung ist.Arrangement according to claims 5 or 6,
characterized,
that the fixed connection of the fastener to the heating element is a braze joint.
dadurch gekennzeichnet,
daß im Kontaktbereich zwischen dem keramischen Träger des Heizelementes und der Fläche und/oder der Abdeckung ein weiterer Werkstoff, insbesondere als Dichtung angeordnet ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims,
characterized,
that a further material, in particular as a seal, is arranged in the contact area between the ceramic support of the heating element and the surface and / or the cover.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungen aus einem Graphit enthaltenden und/oder einem keramischen Faserwerkstoff bestehen. Arrangement according to claim 8,
characterized,
that the seals consist of a graphite-containing and / or a ceramic fiber material.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Raum zwischen der Unterseite des keramischen Trägers des Heizelementes und der Oberseite der die Aussparung nach unten abschließenden Abdeckung wärmedämmende und/oder elektrisch isolierende Werkstoffe enthält.Arrangement according to at least one of the preceding claims,
characterized,
that the space between the underside of the ceramic support of the heating element and the top of the cover closing the recess below contains heat-insulating and / or electrically insulating materials.
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Raum zwischen der Unterseite des keramischen Trägers und der Oberseite der Abdeckung Heizleiter, elektr. Zuleitungen, Kabelzugentlastungen und Kabeldurchführungen angeordnet sind.Arrangement according to at least one of the preceding claims,
characterized,
that in the space between the bottom of the ceramic carrier and the top of the cover heating conductor, electr. Supply lines, cable strain reliefs and cable glands are arranged.
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