EP1855357A1 - Vorrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Kontaktfläche, Heizelement mit solch einer Vorrichtung und Gargerät mit solch einem Heizelement - Google Patents

Vorrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Kontaktfläche, Heizelement mit solch einer Vorrichtung und Gargerät mit solch einem Heizelement Download PDF

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EP1855357A1
EP1855357A1 EP06290778A EP06290778A EP1855357A1 EP 1855357 A1 EP1855357 A1 EP 1855357A1 EP 06290778 A EP06290778 A EP 06290778A EP 06290778 A EP06290778 A EP 06290778A EP 1855357 A1 EP1855357 A1 EP 1855357A1
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EP
European Patent Office
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contact surface
contact
heating element
sleeve
plate
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EP06290778A
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EP1855357B1 (de
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Markus Lingenheil
Reinhard Wassmus
Pascal Gluck
Wilhelm Reimers
Moritz Meye
Fabrice Thiebaud
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Frima SA
Original Assignee
Frima SA
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    • H05B3/02—Details
    • H05B3/06—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders
    • H05B3/08—Heater elements structurally combined with coupling elements or holders having electric connections specially adapted for high temperatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
    • H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
    • H01R13/2407—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means
    • H01R13/2421—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means using coil springs

Definitions

  • the invention relates to a device for electrically contacting a contact surface, comprising a contact member for contacting the contact surface, which is movably supported by a holding member, a heating element with at least one such device and a cooking appliance with at least one such heating element.
  • a generic device for electrically contacting a contact surface, in particular a flat conductor of a heating element which has a housing in the form of a block for accommodating a connecting element with a contact member which is pressed on the conductor.
  • the contact member is spring-like for this purpose with a semi-circular contact surface, which is movable in the housing perpendicular to the contact surface formed.
  • EP 0 834 959 A2 discloses a terminal with a bow-shaped body, in which a guide pin presses an electrical conductor on a busbar via spring forces of a compression spring.
  • a plug in which a plunger can be moved within a sleeve parallel to the axis of the sleeve by being biased by a spring so that a cable can be secured in the sleeve. More specifically, the plunger can be partially pulled out of the sleeve, the cable is inserted into the sleeve and the plunger is then released, so that it clamps the cable.
  • the object of the invention is therefore to further develop the generic contacting device such that it overcomes the disadvantages of the state, in particular ensures a safe and reliable power transmission or contacting in a non-fixed contact pair long term and constructively simple.
  • contact member is supported by the holding member so that it performs a pendulum motion substantially parallel to the contact surface upon application of force, in particular as a result of thermal expansion, to unroll on the contact surface.
  • the contact member contacts the contact surface for providing a contact in only one contact point.
  • the contact member can be pressed on at least one clamping means on the contact surface, wherein preferably the clamping means comprises a spring and / or at least partially disposed between the contact member and the holding member.
  • the contact member comprises a plunger, which in particular has a spherical segment-shaped area for abutment against the contact surface.
  • the plunger is disposed at least partially in the holding member and / or at least partially surrounded by a spring forming the coil spring, being ensured by the spring that the plunger with its longitudinal axis substantially perpendicular to the contact surface biased to the same is.
  • the plunger is at least partially made of stainless steel, and / or at least a portion of the plunger which bears against the contact surface, in particular the spherical section area comprises silver and nickel, preferably in the form of a silver-nickel rivet.
  • the contact surface is formed by a surface of a silver alloy or a silver surface.
  • the holding member comprises an electrically insulating sleeve, preferably a ceramic sleeve, which surrounds at least the contact member, preferably the contact member and the spring, at least in regions
  • the sleeve has an at least partially obliquely extending to its longitudinal axis, in particular conically widening in the direction of the contact surface, inner surface to allow the pendulum movement of the contact member.
  • the angle between the inner surface of the sleeve and the longitudinal axis of the sleeve is between 1 ° and 3 °, in particular approximately 2 °.
  • Preferred embodiments of the invention are characterized in that the contact surface is in operative connection with a heating element, in particular a flat heating element, preferably a Dick Anlagenheizelement, wherein the contact surface is preferably covered by the heating element.
  • a heating element in particular a flat heating element, preferably a Dick Anlagenheizelement
  • the holding member to the heating element in particular releasably, can be fastened.
  • the invention also embodiments are proposed, which are characterized by a first plate, preferably first stainless steel plate of the heating element, via which the holding member is fixed to the heating element.
  • the first plate has a, in particular substantially circular, first recess in the region of the contact surface to receive the sleeve, wherein the sleeve preferably on its side facing the contact surface has a projection, such as in the form of a peripheral edge, which engages behind the latter for holding the sleeve on the first plate.
  • the invention also proposes a heating element with at least one contact surface which can be detachably connected to a contact element via a device according to the invention.
  • embodiments are proposed, which are characterized by a second plate, in particular in the form of a stainless steel plate, a layer of one, in particular ceramic, dielectric, a resistance layer, a glass layer, a thermally and / or electrically insulating layer, preferably in the form of a microplate, and / or the first plate.
  • the layer of a dielectric, the resistive layer, the glass layer and the micro-plate are held.
  • the micro-plate has or have a second recess for the contact member and / or the holding member.
  • the invention also proposes a cooking appliance with at least one heating element according to the invention.
  • it comprises a crucible, preferably with a plurality of heating elements on at least one crucible outer wall, in particular on the crucible bottom.
  • the invention is therefore based on the surprising finding that, while avoiding a purely translational relative movement between a contact member and a contact surface, So a contact pair, by a pendulum motion of the contact member substantially parallel to the contact surface, the contact pair can roll on each other. So essentially a pendulum contact between the contact pair is maintained, which ensures that the resistance on the one hand in the pendulum movements of the contact member relative to the contact surface and the other during the life of a device according to the invention for electrically contacting the contact surface by the contact member on a constant Thus, even a hitherto usual B-fritting or fritting corrosion caused by translational micromovements is avoided and a high temperature stability, even up to 450 ° C., is achieved. These advantages are enhanced by a preferably kugclabitessfonnige form of the contact surface contacting portion of the contact member.
  • the device according to the invention advantageously has a compact, self-contained and thus easily integrable design, namely due to a substantially sleeve-shaped, preferably insulating, holding member of the contact member.
  • a clamping means in particular in the form of a spring, it can be ensured that the contact force of the contact member is always perpendicular to the contact surface, and always determined and almost constant.
  • This contact force or spring force is namely largely defined exactly and temperature and tolerance independent.
  • the use of a silver-nickel rivet as a component of the contact member and a surface of a silver alloy or a silver surface as a contact surface leads to a particularly good contact material pairing, which is coordinated.
  • the reliability of a contact can be optimized by the appropriate choice of materials, geometries and spring force. Firstly, contact wear can be minimized and, secondly, the stability of the contacts maximized by micro-movements between the contact pairs, i. H. the contact member and the contact surface, wear-friendly converted into a rolling motion.
  • the device according to the invention for the electrical contacting of a contact surface can be easily manufactured inexpensively.
  • An insert of this device for contacting heating elements, especially in cooking appliances, is thus easily possible.
  • FIG. 1 shows a device 1 according to the invention for electrically contacting a contact surface, that is to say a contactor, for contacting a heating element 10.
  • the heating element 10 generally comprises a first stainless steel plate (not shown), followed by a ceramic dielectric (not shown) is applied, on which in turn a resistive layer 12 is applied.
  • the resistive layer 12 is in turn coated with a glass layer 14 which protects the resistive layer 12 from contact, steaming or the like.
  • the glass layer 14 is fixedly connected to the resistive layer 12 for this purpose.
  • a mica or micro plate 16 is arranged as a buffer layer, in particular to thermally isolate the heating element 10 on the one hand and the other thermally, so that the heating element 10 supplied heat energy only in one direction, in the case of use in a not shown Crucible towards the interior of the crucible, is directed or emitted, ie in Figure 1 down.
  • a second stainless steel plate 17 is usually applied, which is used to compress all layers of the heating element 10 between the two stainless steel plates 17 via corresponding fastening devices, in particular rivets or screws. Because the different layers 12, 14, 16 and 17 are different have thermalconfnansdebmmgskoeiBztenten, take place at Temperaturschwankvngen small relative movements between the individual layers instead.
  • the contacting device 1 has an electrically insulating ceramic sleeve 18 into which a plunger 20 made of an electrically conductive material, in particular a metal, is movably inserted. At the one end of the plunger 20 facing away from the heating element 10, a contact region 22 is provided. To connect plunger 20 electrically connected to a power source, not shown. Further details of the plunger, that is to say its components and its construction, are explained below, in particular with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 2 is a further perspective view of the device 1 according to the invention, where again the electric heating element 10 with the resistance layer 12, the glass layer 14, the micro-plate 16 and the stainless steel plate 17 and the ceramic sleeve 18 into which the plunger 20 is inserted , you can see.
  • the ceramic sleeve 18 thus extends over a first recess 24 in the stainless steel plate 17 and a second recess 28 in the micro-plate 16, wherein the diameter of the first recess 24, the outer diameter of the ceramic sleeve 18 substantially corresponds, while the diameter of the second recess 28 significantly larger than that Outer diameter of the ceramic sleeve 18 is.
  • Figure 3 shows the device 1 in a plan view, so that essentially only the stainless steel plate 17, the ceramic sleeve 18 and the plunger 20 can be seen with its contact region 22. Further, a rectangular dashed line 28 for illustrating the second recess 28, therein a first circular dashed line to illustrate the peripheral edge 26 of the ceramic sleeve 18 and concentrically therein a second circular dashed line to illustrate the first recess 24 is indicated.
  • FIG. 5 is a detailed sectional view of the device 1 according to the invention can be seen, the same elements are provided with the same reference numerals.
  • the plunger 20 at its other, lower, the resistance layer 12 facing the end of a ball portion-shaped rivet 34, which can "roll” on the contact surface 32 of the heating element 10.
  • the interaction of the rivet 34 which may consist of a silver-nickel alloy, with the silver of the contact surface 32 ensures optimum electrical contact between the plunger 20 and the contact surface 32 due to a rolling motion caused by a pendulum movement of the plunger 20 in the is supported substantially parallel to Konmk Design 32 and perpendicular to the axis of the plunger 20.
  • the inner surface 36 of the ceramic sleeve 18 has a slightly conical shape, which open to the heating element 10, more precisely to the resistance layer 12 bin.
  • the inner surface 36 may have approximately an angle of 2 degrees to an inner wall of an ideal cylinder.
  • the plunger 20 is secured in a manner other than described, since it is important in the invention that the plunger 20 can perform with the rivet 34 on the contact surface 32 a pendulum and rolling motion, so that at a Relative movement between the ceramic sleeve 18 and / or the plunger 20 on the one hand and the contact surface 32 on the other hand, namely due to thermal expansion, no purely translational movements between the rivet 34 and the contact surface 32 arise, so the rivet 34 is securely pressed evenly on the contact surface 32.
  • Such relative movements due to different thermal expansion coefficients of the different materials of the heating element 10 take place in the Mi ⁇ ln ometer Scheme, so that the slightly conical inner surface 36 of the ceramic sleeve 18 provides enough freedom of movement for the plunger 20.
  • the plunger 20 presses evenly on the contact surface 32
  • the spring 30 is disposed about the plunger 20
  • the spring force for each adjustment during a pendulum motion on the contact surface 32 is substantially the same is.
  • the tight resistance, ie, the resistance between the contact surface 32 and the plunger 20, maintained at a constant low level by 34 between the rivet 34 and the contact surface due to the spherical segmental design of the rivet 34 always only a punctiform contact is present
  • the contact force for a always determined and is still constant and on the other hand is always perpendicular to the contact surface 32.

Landscapes

  • Baking, Grill, Roasting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum elektrischen Kontaktieren einer Kontaktfläche (32), umfassend ein Kontaktglied (20,22,26,34) zum Berühren der Kontaktfläche, das durch ein Halteglied (18) bewegbar gelagert ist, wobei das Kontaktglied derart von dem Halteglied gelagert ist, daß es bei Beaufschlagung mit einer Kraft, insbesondere resultierend aus einer thermischen Expansion, eine Pendelbewegung im wesentlichen parallel zu der Kontaktfläche durchführt, um auf der Kontaktfläche abzurollen; und ein Heizelement (10) mit zumindest einer Kontaktfläche, die über eine solche Vorrichtung mit einem Kontaktglied lösbar verbindbar ist; und ein Gargerät mit zumindest einem solchen Heizelement.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Kontaktfläche, umfassend ein Kontaktglied zum Berühren der Kontaktfläche, das durch ein Halteglied bewegbar gelagert ist, ein Heizelement mit zumindest einer solchen Vorrichtung und ein Gargerät mit zumindest einem solchen Heizelement.
  • Aus der GB 1,076,715 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Kontaktfläche, insbesondere eines flachen Leiters eines Heizelements, bekannt, die ein Gehäuse in Form eines Blocks zur Beherbergung eines Verbindungselementes mit einem Kontaktglied, das auf dem Leiter aufgedrückt ist, aufweist. Das Kontaktglied ist zu diesem Zweck federartig mit einer halbkreisförmigen Kontaktoberfläche, die im Gehäuse senkrecht zur Kontaktfläche bewegbar ist, ausgebildet.
  • In der EP 0 834 959 A2 ist eine Anschlußklemme mit einem bügelförmigen Grundkörper offenbart, in dem ein Führungsbolzen über Federkräfte einer Druckfeder einen elektrischen Leiter auf eine Sammelschiene drückt.
  • In der US 4,172,972 ist ein elektrischer Schiebeschalter beschrieben, der ein Kontaktglied aufweist, das mehrere Kontakte miteinander verbinden kann. Das Kontaktglied wird dabei durch eine Feder auf die Kontakte gedrückt.
  • Ferner ist aus der CH 420 316 ein Stecker bekannt, in dem ein Stößel innerhalb einer Hülse parallel zur Achse der Hülse bewegt werden kann, indem er durch eine Feder vorgespannt ist, so daß ein Kabel in der Hülse befestigt werden kann. Genauer gesagt kann der Stößel teilweise aus der Hülse gezogen werden, das Kabel in die Hülse eingeführt werden und der Stößel anschließend wieder losgelassen werden, so daß er das Kabel festklemmt.
  • Nachteilig an diesen bekannten Kontaktierungsvorrichtungen, insbesondere deren Befestigungsmöglichkeiten ist, daß beispielsweise bei einer Befestigung eines Kontaktgliedes an einem Heizelement, die entsprechende Verbindung aufgrund von unterschiedlichen thermischen Expansionskoeffizienten der verwendeten Materialen gestört und schließlich selbst gelöst werden kann, nämlich als Folge von translatorischen Relativbewegungen in Abhängigkeit von der Temperatur. Da ein Kontaktglied meistens auf eine Kontaktfläche aufgedrückt wird, kann es durch diese translatorischen Relativbewegungen, die im Mikrobereich liegen, zu einer Korrosion an der Oberfläche der Kontaktfläche bzw. des Heizelements, die B-Fritting oder Fritting-Korrosion genannt wird, kommen. Genauer gesagt wird es nach einigen Heiz- und Abkühlperioden zum Abtragen bzw. zur Erosion einer die Kontaktfläche darbietenden Kontaktschicht kommen, wodurch der Enge-Widerstand, also der Widerstand zwischen der Kontaktfläche und dem Kontaktglied, also der Kontaktpaarung, ansteigt, und zwar bis die Stromleitung unter Abbrand des Kontakt komplett zum Erliegen kommt. Dies hat meist zur Folge, daß schon nach einer kurzen Benutzungsdauer Kontaktglieder von elektrischen Heizelementen ausgetauscht werden müssen. Insbesondere bei Anwendungen mit hohen Temperaturen, wie 450 °C, und/oder mit stark wechselnden Temperaturen stellt dies eine Gefahr dar, wenn eine nicht festverbundene, d.h. verschweißte, verschraubte oder verlötete, Kontaktierung verwendet werden soll. Ferner entstehen bei normalen Kontaktpaarungen mit versilberten Kontaktgliedern, die durch ein Federblech auf eine Kontaktfläche aufgedrückt werden, durch besagte translatorischen Mikrobewegungen ein hoher Kontaktverschleiß und gegebenenfalls eine Lichtbogenbildung.
  • Besonders problematisch wird also der Einsatz einer Kontaktierungsvorrichtung bei Heizelementen von Gargeräten, die gerade in einem Temperaturbereich von 450°C arbeiten können müssen, und zwar auch mit großen Temperaturgradienten. Mit der Problematik der Kontaktierung von Heizelementen wird sich insbesondere im Rahmen der WO 2005/032214 A2 auseinandergesetzt. Dort wird der Einsatz eines federelastischen Arretierelementes vorgeschlagen, das sich zwar grundsätzlich bewehrt hat, jedoch noch stets nicht optimiert ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die gattungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß sie die Nachteile des Stands überwindet, insbesondere eine sichere und zuverlässige Stromübertragung bzw. Kontaktierung bei einem nicht festverbundenen Kontaktpaar langfristig und konstruktiv einfach gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Kontaktglied derart von dem Halteglied gelagert ist, daß es bei Beaufschlagung mit einer Kraft, insbesondere resultierend aus einer thermischen Expansion, eine Pendelbewegung im wesentlichen parallel zu der Kontaktfläche durchführt, um auf der Kontaktfläche abzurollen.
  • Dabei ist bevorzugt, daß das Kontaktglied die Kontaktfläche zum Bereitstellen eines Kontakts in nur einem Kontaktpunkt berührt.
  • Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, daß das Kontaktglied über zumindest ein Spannmittel auf die Kontaktfläche preßbar ist, wobei vorzugsweise das Spannmittel eine Feder umfaßt und/oder zumindest bereichsweise zwischen dem Kontaktglied und dem Halteglied angeordnet ist.
  • Ferner kann vorgesehen sein daß das Kontaktglied einen Stößel umfaßt, der insbesondere einen kugelabschnittsförmigen Bereich zum Anliegen an der Kontaktfläche aufweist.
  • Dabei kann vorgesehen sein, daß der Stößel zumindest bereichsweise im Halteglied angeordnet ist und/oder zumindest bereichsweise von einer die Feder bildenden Spiralfeder umgeben ist, wobei über die Feder sichergestellt ist, daß der Stößel mit seiner Längsachse im wesentlichen senkrecht zur Kontaktfläche auf dieselbe zu vorgespannt ist.
  • Es kann auch vorgesehen sein, daß der Stößel zumindest bereichsweise aus Edelstahl ausgebildet ist, und/oder zumindest ein Bereich des Stößels, der an der Kontaktfläche anliegt, insbesondere der kugelabschnittsförmige Bereich, Silber und Nickel umfaßt, vorzugsweise in Form einer Silber-Nickel-Niet ist.
  • Ferner wird vorgeschlagen, daß die Kontaktfläche durch eine Fläche aus einer Silberlegierung bzw. einer Silberfläche gebildet ist.
  • Bevorzugt ist erfindungsgemäß, daß das Halteglied eine elektrisch isolierende Hülse, vorzugsweise Keramikhülse, umfaßt, die zumindest das Kontaktglied, vorzugsweise das Kontaktglied und der Feder, zumindest bereichsweise umgibt
  • Dabei kann vorgesehen sein, daß die Hülse eine zumindest abschnittsweise schräg zu ihrer Längsachse verlaufende, insbesondere sich konisch in Richtung der Kontaktfläche aufweitende, Innenfläche aufweist, um die Pendelbewegung des Kontaktgliedes zu erlauben.
  • Ferner kann dabei vorgesehen sein, daß der Winkel zwischen der Innenfläche der Hülse und der Längsachse der Hülse zwischen 1° und 3° liegt, insbesondere ungefähr 2° ist.
  • Bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche mit einem Heizelement in Wirkverbindung steht, insbesondere einem flachen Heizelement, vorzugsweise einem Dickschichtheizelement, wobei die Kontaktfläche vorzugsweise von dem Heizelement umfaßt ist.
  • Dabei kann vorgesehen sein, daß das Halteglied an dem Heizelement, insbesondere lösbar, befestigbar ist.
  • Mit der Erfindung werden dabei auch Ausführungsformen vorgeschlagen, die gekennzeichnet sind durch eine erste Platte, vorzugsweise erste Edelstahlplatte des Heizelements, über die das Halteglied mit dem Heizelement befestigt ist.
  • Dabei kann vorgesehen sein, daß die erste Platte eine, insbesondere im wesentlichen kreisförmige, erste Aussparung im Bereich der Kontaktfläche aufweist, um die Hülse aufzunehmen, wobei die Hülse vorzugsweise an ihrem der Kontaktfläche zugewandten Seite einen Vorsprung, wie in Form einer Umlaufkante, aufweist, der zum Festhalten der Hülse an der ersten Platte die letztere hintergreift.
  • Mit der Erfindung wird auch ein Heizelement mit zumindest einer Kontaktfläche, die über eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Kontaktglied lösbar verbindbar ist, vorgeschlagen.
  • Dabei werden Ausführungsformen vorgeschlagen, die gekennzeichnet sind durch eine zweite Platte, insbesondere in Form einer EdelstahIplatte, eine Schicht aus einem, insbesondere keramischen, Dielektrikum, eine Widerstandsschicht, eine Glasschicht, eine thermisch und/oder elektrisch isolierende Schicht, vorzugsweise in Form einer Mikaplatte, und/oder die erste Platte.
  • Dabei kann vorgesehen sein, daß zwischen der ersten und zweiten Edelstahlplatte die Schicht einem aus Dielektrikum, die Widerstandsschicht, die Glasschicht und die Mikaplatte festgehalten sind.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Mikaplatte eine zweite Aussparung für das Kontaktglied und/oder das Halteglied aufweist bzw. aufweisen.
  • Schließlich wird mit der Erfindung auch ein Gargerät mit zumindest einem erfindungsgemäßen Heizelement vorgeschlagen.
  • Dabei kann vorgesehen sein, daß es einen Tiegel umfaßt, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Heizelementen an zumindest einer Tiegelaußenwand, insbesondere am Tiegelboden.
  • Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß unter Vermeidung einer rein translatorischen Relativbewegung zwischen einem Kontaktglied und einer Kontaktfläche, also einem Kontaktpaar, durch eine Pendelbewegung des Kontaktgliedes im wesentlichen parallel zu der Kontaktfläche das Kontaktpaar aufeinander abrollen kann. Also wird im wesentlichen ein Pendelkontakt zwischen dem Kontaktpaar aufrechterhalten, der dafür sorgt, daß der Enge- Widerstand zum einen bei den Pendelbewegungen des Kontaktgliedes relativ zur Kontaktfläche und zum anderen während der Lebensdauer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum elektrischen Kontaktieren der Kontaktfläche durch das Kontaktglied auf einem konstant niedrigen Niveau verbleibt Somit wird auch ein bislang übliches durch translatorische Mikrobewegungen verursachtes B-Fritting bzw. eine Fritting-Korrosion vermieden und eine hohe Temperaturstabilität, selbst bis zu 450°C, erreicht. Diese Vorteile werden durch eine vorzugsweise kugclabschnittsfonnige Form eines die Kontaktfläche berührenden Bereichs des Kontaktgliedes verstärkt.
  • Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise eine kompakte, in sich geschlossene und somit leicht integrierbare Bauform auf, nämlich aufgrund eines im wesentlichen hülsenförmigen, vorzugsweise isolierenden, Haltegliedes des Kontaktgliedes. Auch kann bei Verwendung eines Spannmittels, insbesondere in Form einer Feder, sichergestellt werden, daß die Kontaktkraft des Kontaktgliedes zum einen immer senkrecht zur Kontaktfläche steht, und zum anderen immer bestimmt und nahezu konstant ist. Diese Kontaktkraft bzw. Federkraft ist nämlich weitgehend exakt definiert und temperatur- und toleranzunabhängig. Die Verwendung eines Silber-Nickel-Niets als Bestandteil des Kontaktgliedes und einer Fläche aus einer Silberlegierung bzw. einer Silberfläche als Kontaktfläche führt zu einer besonders guten Kontaktmaterialpaarung, die aufeinander abgestimmt ist.
  • Folglich kann erfindungsgemäß durch die geeignete Auswahl von Materialen, Geometrien und Federkraft die Zuverlässigkeit einer Kontaktierung optimiert werden. Es kann nämlich zum einen der Kontaktverschleiß minimiert und zum anderen die Standfestigkeit der Kontakte maximiert werden, indem Mikrobewegungen zwischen den Kontaktpaaren, d. h. dem Kontaktglied und der Kontaktfläche, verschleißschonend in eine Abrollbewegung umgesetzt werden.
  • Ferner läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer Kontaktfläche einfach kostengünstig herstellen. Ein Einsatz dieser Vorrichtung zur Kontaktierung von Heizelementen, insbesondere in Gargeräten, ist somit einfach möglich.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen im Einzelnen erläutert wird. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    eine erste perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    Figur 2
    eine zweite perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    Figur 3
    eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    Figur 4
    eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
    Figur 5
    eine vergrößerte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum elektrischen Kontaktieren einer Kontaktfläche, also eine Kontaktienmgsvomchtung, gezeigt, und zwar zum Kontaktieren eines Heizelements 10. Das Heizelement 10 besteht in der Regel aus einer ersten, nicht gezeigten Edelstahlplatte, worauf ein keramisches, nicht gezeigtes Dielektrikum aufgebracht ist, auf das wiederum eine Widerstandsschicht 12 aufgebracht ist. Die Widerstandsschicht 12 ist ihrerseits mit einer Glasschicht 14 beschichtet, die die Widerstandsschicht 12 vor Berührungen, Dampfbeaufschlagungen oder dergleichen beschützt. Die Glasschicht 14 ist zu diesem Zweck fest mit der Widerstandsschicht 12 verbunden. Auf der Glasschicht 14 ist eine Glimmer- oder Mikaplatte 16 als Pufferschicht angeordnet, insbesondere um das Heizelement 10 zum einen elektrisch und zum anderen thermisch zu isolieren, so daß dem Heizelement 10 zugeführte Wärmeenergie nur in eine Richtung, im Falle des Einsatzes in einem nicht gezeigten Tiegel in Richtung des Inneren des Tiegels, gerichtet bzw. abgestrahlt wird, also in Figur 1 nach unten. Selbstverständlich können auch andere Gegenstände mit einem solchen Heizelement 10 aufgeheizt werden. Auf der Mikaplatte 16 ist in der Regel eine zweite Edelstahlplatte 17 aufgebracht, die dazu verwendet wird, alle Schichten des Heizelements 10 zwischen den beiden Edelstahlplatten 17 über entsprechende Befestigungsvorrichtungen, insbesondere Nieten oder Schrauben, zusammenzupressen. Da die verschiedenen Schichten 12, 14, 16 und 17 unterschiedliche thermische LängenansdebmmgskoeiBztenten aufweisen, finden bei Temperaturschwankvngen kleine Relativbewegungen zwischen den einzelnen Schichten statt.
  • Die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung 1 weist eine elektrisch isolierende Keramikhülse 18 auf, in die ein Stößel 20 aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere einem Metall, bewegbar eingebracht ist An dem einen von dem Heizelement 10 abgewandten Ende des Stößels 20 ist ein Kontaktbereich 22 vorgesehen, um diesen Stößel 20 elektrisch mit einer nicht gezeigten Stromquelle zu verbinden. Weitere Details zum Stößel, also zu seinen Komponenten und seinem Aufbau, werden weiter unten, insbesondere mit Bezug auf die Figuren 4 und 5 erläutert.
  • Figur 2 ist eine weitere perspektivische Ansicht der erfindungs gemäßen Vorrichtung 1 zu entnehmen, wobei dort wiederum das elektrische Heizelement 10 mit der Widerstandsschicht 12, der Glasschicht 14, der Mikaplatte 16 und der Edelstahlplatte 17 sowie die Keramikhülse 18, in die der Stößel 20 eingebracht ist, zu sehen sind. Die Keramikhülse 18 verläuft demnach über eine erste Aussparung 24 in der Edelstahlplatte 17 und eine zweite Aussparung 28 in der Mikaplatte 16, wobei der Durchmesser der ersten Aussparung 24 dem Außendurchmesser der Keramikhülse 18 im wesentlichen entspricht, während der Durchmesser der zweiten Aussparung28 deutlich größer als der Außendurchmesser der Keramikhülse 18 ist. Ferner weist die Keramikhülse 18 an ihrem unteren, der Widerstandsschicht 12 zugewandten Ende eine vorspringende Umlaufkante 26 auf, die einen im Vergleich zum Durchmesser der ersten Aussparung 24 der Edelstahlplatte 17 größeren Außendurchmesser aufweist, damit die Keramikhülse 18 von der EdelStahlplatte 17 in der Vorrichtung 1 gehalten wird, wie später aus Figur 5 deutlicher ersichtlich sein wird.
  • Figur 3 zeigt die Vorrichtung 1 in einer Aufsicht, so daß im wesentlichen nur die Edelstahlplatte 17, die Keramikhülse 18 und der Stößel 20 mit seinem Kontaktbereich 22 zu sehen ist. Ferner sind eine rechteckige gestrichelte Linie 28 zur Veranschaulichung der zweiten Aussparung 28, darin eine erste kreisförmige gestrichelte Linie zur Veranschaulichung der Umlaufkante 26 der Keramikhülse 18 und konzentrisch darin eine zweite kreisförmige gestrichelte Linie zur Veranschaulichung der ersten Aussparung 24 angedeutet.
  • In Figur 4 sind im wesentlichen die gleichen Elemente wie in Figur 1 und 2 zu sehen, so daß diese mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind Die Keramikhülse 18 ist demnach innen hohl, so daß sie eine (Spiral-) Feder 30 und den Stößel 20 aufnehmen kann, um den Stößel 20 in Richtung einer Kontaktfläche 32 aus Silber oder aus einer Silberlegierung auf der Widerstandsschicht 12 zu drücken bzw. pressen.
  • Figur 5 ist eine detaillierte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zu entnehmen, wobei die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Demnach weist der Stößel 20 an seinem anderen, unteren, der Widerstandsschicht 12 zugewandten Ende einen kugelabschnittsförmigen Niet 34 auf, die auf der Kontaktfläche 32 des Heizelements 10 "rollen" kann. Durch das Zusammenwirken des Niets 34, der aus einer Silber-NickelLegierung bestehen kann, mit dem Silber der Kontaktfläche 32 wird ein optimaler elektrischer Kontakt zwischen dem Stößel 20 und der Kontaktfläche 32 gewährleistet und zwar aufgrund einer Rollbewegung, die durch eine Pendelbewegung des Stößels 20 im wesentlichen parallel zur Konmkfläche 32 bzw. senkrecht zur Achse des Stößels 20 unterstützt wird. Zu diesem Zweck weist die Innenfläche 36 der Keramikhülse 18 eine leicht konische Form auf, die sich zum Heizelement 10, genauer gesagt zur Widerstandsschicht 12 bin öffnen. Dabei kann die Innenfläche 36 in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ungefähr einen Winkel von 2° Grad zu einer Innenwand eines idealen Zylinders aufweisen.
  • Es ist auch vorstellbar, daß der Stößel 20 in einer anderen als der beschriebenen Weise befestigt wird, da es erfindungsgemäß nur darauf ankommt, daß der Stößel 20 mit dem Niet 34 auf der Kontaktfläche 32 eine Pendel- und Rollbewegung ausführen kann, so daß bei einer Relativbewegung zwischen der Keramikhülse 18 und/oder dem Stößel 20 einerseits und der Kontaktfläche 32 andererseits, nämlich aufgrund thermischer Expansionen, keine rein translatorischen Bewegungen zwischen dem Niet 34 und der Kontaktfläche 32 entstehen, also der Niet 34 sicher gleichmäßig auf die Kontaktfläche 32 gedrückt wird. Solche Relativbewegungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen Materialen des Heizelementes 10 spielen sich im Mi`ln-ometerbereich ab, so daß die leicht konische Innenfläche 36 der Keramikhülse 18 genug Bewegungsspielraum für den Stößel 20 bereitstellt. Damit zudem der Stößel 20 gleichmäßig auf die Kontaktfläche 32 aufdrückt, ist die Feder 30 um den Stößel 20 angeordnet Dabei ist zu bemerken, daß die Federkraft für jede Verstellung während einer Pendelbewegung auf die Kontaktfläche 32 im wesentlichen gleich ist. Ferner wird auch der Enge-Widerstand, d. h. der Widerstand zwischen der Kontaktfläche 32 und dem Stößel 20, auf einem konstant niedrigen Niveau gehalten, indem zwischen dem Niet 34 und der Kontaktfläche 32 aufgrund der kugelabschnittsförmigen Ausgestaltung des Niets 34 immer nur ein punktförmiger Kontakt vorhanden ist. Auch wird durch eine derartige Anordnung durch die Feder 30 erreicht, daß die Kontaktkraft zum einen immer bestimmt und dazu noch konstant ist und zum anderen immer senkrecht zur Kontaktfläche 32 steht.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsform wesentlich sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kontaktierungsvorrichtung
    10
    Heizelement
    12
    Widerstandsschicht
    14
    Glasschicht
    16
    Mikaplatte
    17
    Edelstahlplatte
    18
    Keramikhülse
    20
    Stößel
    22
    Kontaktbereich
    24
    Aussparung
    26
    Umlaufkante
    28
    Aussparung
    30
    Feder
    32
    Kontaktfläche
    34
    Niet
    36
    Innenfläche

Claims (20)

  1. Vorrichtung (1) zum elektrischen Kontaktieren einer Kontaktfläche (32), umfassend ein Kontaktglied (20, 22, 26, 34) zum Berühren der Kontaktfläche (32), das durch ein Halteglied (18) bewegbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Kontaktglied (20, 22, 26, 34) derart von dem Halteglied (18) gelagert ist, daß es bei Beaufschlagung mit einer Kraft, insbesondere resultierend aus einer thermischen Expansion, eine Pendelbewegung im wesentlichen parallel zu der Kontaktfläche (32) durchführt, um auf der Kontaktfläche abzurollen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Kontaktglied (20, 22, 26, 34) die Kontaktfläche (32) zum Bereitstellen eines Kontakts in nur einem Kontaktpunkt berührt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Kontaktglied (20, 22, 26, 34) über zumindest ein Spannmittel (30) auf die Kontaktfläche (32) preßbar ist, wobei vorzugsweise das Spannmittel eine Feder (30) umfaßt und/oder zumindest bereichsweise zwischen dem Kontaktglied (20, 22, 26, 34) und dem Halteglied (18) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktglied einen Stößel (20, 22, 26, 34) umfaßt, der insbesondere einen kugelabschnittsförmigen Bereich (34) zum Anliegen an der Kontaktfläche (32) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
    der Stößel (20, 22, 26, 34) zumindest bereichsweise im Halteglied (18) angeordnet ist und/oder zumindest bereichsweise von einer die Feder (30) bildenden Spiralfeder umgeben ist, wobei über die Feder (30) sichergestellt ist, daß der Stößel (20, 22, 26, 34) mit seiner Längsachse im wesentlichen senkrecht zur Kontaktfläche (32) auf dieselbe zu vorgespannt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
    der Stößel (20, 22, 26, 34) zumindest bereichsweise aus Edelstahl ausgebildet ist, und/oder zumindest ein Bereich des Stößels (20, 22, 26, 34), der an der Kontaktfläche (32) anliegt, insbesondere der kugelabschnittsförmige Bereich (34), Silber und Nickel umfaßt, vorzugsweise in Form einer Silber-Nickel-Niet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (32) durch eine Fläche aus einer Silberlegierung bzw. einer Silberfläche gebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteglied (18) eine elektrisch isolierende Hülse, vorzugsweise Keramikhülse (18), umfaßt, die zumindest das Kontaktglied (20, 22, 26, 34), vorzugsweise das Kontaktglied (20, 22, 26, 34) und der Feder (30), zumindest bereichsweise umgibt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Hülse (18) eine zumindest abschnittsweise schräg zu ihrer Längsachse verlaufende, insbesondere sich konisch in Richtung der Kontaktfläche (32) aufweitende, Innenfläche (36) aufweist, um die Pendelbewegung des Kontaktgliedes (20, 22, 26, 34) zu erlauben.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
    der Winkel zwischen der Innenfläche (36) der Hülse (18) und der Längsachse der Hülse (18) zwischen 1° und 3° liegt, insbesondere ungefähr 2° ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (32) mit einem Heizelement (10) in Wirkverbindung steht, insbesondere einem flachen Heizelement, vorzugsweise einem Dickschichtheizelement, wobei die Kontaktfläche (32) vorzugsweise von dem Heizelement (10) umfaßt ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
    das Halteglied (18) an dem Heizelement (10), insbesondere lösbar, befestigbar ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch
    eine erste Platte (17), vorzugsweise eine erste Edelstahlplatte des Heizelements (10), über die das Halteglied (18) mit dem Heizelement (10) befestigt ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
    die erste Platte (17) eine, insbesondere im wesentlichen kreisförmige, erste Aussparung (24) im Bereich der Kontaktfläche (32) aufweist, um die Hülse (18) aufzunehmen, wobei die Hülse (18) vorzugsweise an ihrem der Kontaktfläche (32) zugewandten Seite einen Vorsprung, wie in Form einer Umlaufkante (26), aufweist, der zum Festhalten der Hülse (18) an der ersten Platte (17) die letztere hintergreift.
  15. Heizelement (10) mit zumindest einer Kontaktfläche (32), die über eine Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Kontaktglied (20, 22, 26, 34) lösbar verbindbar ist.
  16. Heizelement nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch
    eine zweite Platte, insbesondere in Form einer Edelstahlplatte, eine Schicht aus einem, insbesondere keramischen, Dielektrikum, eine Widerstandsschicht (12), eine Glasschicht (14), eine thermisch und/oder elektrisch isolierende Schicht, vorzugsweise in Form einer Mikaplatte (16), und/oder die erste Platte (17).
  17. Heizelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
    zwischen der ersten und zweiten Edelstahlplatte (17) die Schicht einem aus Dielektrikum, die Widerstandsschicht (12), die Glasschicht (14) und die Mikaplatte (16) festgehalten sind.
  18. Heizelement nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Mikaplatte (16) eine zweite Aussparung (28) für das Kontaktglied (20, 22, 26, 34) und/oder das Halteglied (18) aufweist bzw. aufweisen.
  19. Gargerät mit zumindest einem Heizelement nach einem der Ansprüche 15 bis 18.
  20. Gargerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
    es einen Tiegel umfaßt, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Heizelementen an zumindest einer Tiegelaußenwand, insbesondere am Tiegelboden.
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