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Vorrichtung zum Erwärmen des Inhaltes von ganz oder t eilweise aus
elektrisch bzw. magnetisch gut leitendem Werkstoff bestehenden Behältern Zusatz
zum Patent: 1106 440 Gegenstand des Patents 1. 106 440 ist eine Vorrichtung
zum Erwärmen des Inhaltes von ganz oder teilweise aus elektrisch bzw. magnetisch
gut leitendem Werkstoff bestehenden Behältern, insbesondere zum Erhitzen der Speisen
in Kochtöpfen, Pfannen od. dgl. mittels eines umlaufenden, mechanisch angetriebenen
mehrpoligen Magnetsystems, mit von Pol zu Pol wechselnder Polarität, unter Verwendung
des Wirbelstrom- bzw. Hystereseeffektes, bei der entweder zur Erwärmung des Bodens
eines Behälters eine parallel unter ihm befindliche, in Rotation versetzbare Kreisscheibe
auf ferromagnetischem Material angeordnet ist, auf welcher in gleichen radialen
Abständen auf geringern Raum eine Vielzahl von aus Dauermagnetwerkstoff bestehenden
Magneten mit in axialer Richtung zum Behälterboden hin gerichteten Magnetfeld abwechselnder
Polarität vorgesehen ist, oder bei der zur Erwärmung einer einen Rotationskörper
darstellenden Seitenwand des Behälters eine diese Seitenwand umgebender, koaxial
angeordneter, in Umdrehung versetzbarer Rotationskörper bzw. Rotationshohlkörper
aus ferromagnetischem Material angeordnet ist, auf welchem in der gleichen Rotationsebene
auf geringem Raum eine Vielzahl von aus Dauermagnetwerkstoff bestehenden Magneten
mit in radialer Richtung zur Behälterwand hin gerichtetem Magnetfeld abwechselnder
Polarität vorgesehen ist.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt eine weitere Verbesserung und Ausgestaltung
dieser Vorrichtung und bezieht sich insbesondere auf die im Hauptpatent beschriebene
Ausführung, die zur Erwärmung des Bodens eines Behälters eine in Rotation versetzbare
Kreisscheibe besitzt, auf der die aus Dauermagnetwerkstoff bestehenden Magnete angeordnet
sind.
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Bei einer derartigen Bauweise ist es unvermeidlich, daß der Bewegung
der Magnete folgend, bewegende Kräfte infolge der von den WirbeIströmen gebildeten
magnetischen Gegenfelder auf den elektrisch bzw. magnetisch gut leitenden und dem
Feld der Magnete ausgesetzten Behälter einwirken. Aus diesem Grund war es bisher
erforderlich, besonders aufwendige Haltevorrichtungen. zur Arretierung des Behälters
an der Erwärmungsvorrichtung vorzusehen.
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Diese ponderomotorischen Kräfte, soweit sie der Bewegungsrichtung
des Magneten folgen, auszuschalten, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
dadurch gelöst wird, daß zwischen der die Magnete tragenden, durch mechanische Kräfte
bewegten Kreisscheibe und dem zu erwärmenden Behälter ortsfeste,lamellierteLeitstückeausferromagnetischem
Werkstoff vorgesehen sind. Durch diese entsteht auf der den Magneten abgewandten
Seite der Leitstücke aus ferromagnetischem Werkstoff ein magnetisches Wechselfeld,
ohne jede quer zur Flußrichtung gerichtete Bewegungskomponente. Es verbleiben demnach
nur noch die in Flußrichtung gerichteten, von dem Gegenfeld der Wirbelströme herrührenden
Bewegungskräfte.
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Zweckmäßig werden hierbei die lamellierten Leitstücke in eine Platte
aus elektrisch nicht leitendem, möglichst'wärinebeständigem Werkstoff eingelassen.
Auf diese Weise wird vermieden, daß in der die Leitstücke tragenden Platte verlustbringende
Wirbelströme entstehen können. Verwendet man für diese Platte einen wärmebeständigen
Isolierwerkstoff, wie z. B. Schieferasbest, Silikon oder ähnliche Werkstoffe, so
ist auch die nötige Vorsorge gegen unerwünschte Folgen der Erwärmung dieser Platte
durch Kontaktübertragung von dem durch Wirbelströme erwärmten Körper gegeben.
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In einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführung wird der Antriebsmotor
der bewegten Magnete dadurch vor überlastung geschützt, daß die bewegten Magnete
senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung verschiebbar angeordnet sind und durch eine
Feder, ein Gegengewicht od. dgl. in dieser Verschiebungsrichtung so gegen einen
Anschlag gehalten werden, daß der aus mechanischen Gründen erforderliche Mindestabstand
zwischen den Magnetpolen und dem zu erwärmenden Körper bzw. den dazwischenliegenden
Leitstücken aus ferromagnetischem Werkstoff gewährleistet ist. Das durch die Wirbelströme
erzeugte magnetische Gegenfeld wirkt nun abstoßend auf die bewegten Magnete und
drückt sie bei richtiger Abstimmung der Feder gegen deren Kraft zurück, sobald die
Wirbelströme durch ihre bremsende Kraft den die Bewegung der Magnete verursachenden
Antriebsmotor
überlasten. Durch dieses Zurückdrücken der bewegten
Magnete wird der Luftspalt zwischen ihren Polen und der Wirbelstrombahn so lange
vergrößert, bis ein Gleichgewichtszustand zwischen der Kraft des Gegenfeldes der
Wirbelströme und der Federkraft entstanden ist. Damit ist dann aber auch die Größe
der Wirbelströme auf ein solches Maß zurückgeführt. daß der Antriebsmotor nicht
überlastet wird.
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Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß die radial
angeordneten Polstücke nach dem größeren Scheibendurchmesser hin einen größeren
Luftspalt aufweisen oder eine kleinere Polfläche besitzen. Hierdurch ist es möglich,
die Durchflutung der Wirbelstrombahn von kleineren zu größeren Durchmessern dieser
Bahn hin so zu verringern, daß die Erwärmung durch Wirbelströme, deren Größe sowohl
von der Durchflutung wie von der Schnittgeschwindigkeit abhängig ist, für die gesamte
von Kraftlinien beaufschlagte Bahn gleich groß ist.
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Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Es bedeutet Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der
Erfindung; F i g. 2 zeigt eine Aufsicht in teilweise aufgebrochener Darstellung
auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung; F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt
aus einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit abgesehrägten Polflächen.
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In F i g. 1 ist in einem tischartigen Gehäuse 1 ein
Motor 2 befestigt, auf dessen Welle 3 ein kreisscheibenförmiger Rückschlußkörper
4 aus ferromagnetischem Werkstoff mittels der Büchse 5 und des Keils
6 drehfest axial verschiebbar angeordnet ist. Diese Scheibe 4 wird durch
die Feder 7, die sich in der topfförmigen Scheibe 8, welche mittels
des Stiftes 9 auf der Welle 3 befestigt ist, abstützt, gegen die Endscheibe
10 gedrückt, die durch die Schraube 11 mit der Welle 3 fest
verbunden ist. Auf dem kreisscheibenförmigen Rückschlußkörper 4 sind Magnete 1-2,
13 befestigt, die mit ihm umlaufen. Vor den dem Rückschlußkörper abgewandten
Polenden dieser Magnete liegt unter Wahrung des aus mechanischen Gründen erforderlichen
Luftspaltes eine Platte 14, in welche lamellierte Polstücke 15 bzw.
16
eingelassen sind. Ebenfalls in die Platte 14 eingelassen sind ringförmige
radial magnetisierte Dauermagnete 17 bzw. 18, deren ebenfalls ringförmigen
Polschuhe 19, 20 bzw. 21, 22 mit der Platte 14 abschneiden. Diese Platte
besteht zweckmäßig aus einem temperaturbeständigen Isoliermaterial, damit sich in
ihr keine Wirbelströme ausbilden können, aber auch die durch Kontaktübertragung
von dem darauf befindlichen Kochgerät entstehende Erwärmung keine Beschädigung hervorrufen
kann. Zur Erleichterung der Sauberhaltung der Gesamtanordnung kann über die Platte
14 mit all den in sie eingelassenen Teilen eine nicht durchbrochene dünne Schutzplatte
23 aus einem wärmebeständigen Isolierstoff, wie z. B. Silikon, aufgelegt
werden, die gegebenenfalls an ihrem gesamten äußeren Rand eine Feuchtigkeitsfangrinne
24 mit dem Ablauf 25, welcher durch einen nicht gezeichneten Hahn verschlossen
sein kann, bildet. Auf diese Platte 23 kann dann das zu erwärmende Gerät,
z. B. die Pfanne 26, aufgesetzt werden, welche aus elektrisch gut leitendem
Werkstoff besteht. Diese Geräte können an ihrem äußeren Rand mit einem Ring
27 aus ferromagnetischem Werkstoff derart versehen werden, daß bei günstigster
Durchflutung des aufgesetzten Gerätes der Ring 27 von den Polschuhen der
Magnete 17 bzw. 18 festgehalten wird. Wird nun die Belegung der Laufbahn,
die durch die umlaufenden Magnetpole bzw. die eingefügten Polstücke beschrieben
ist, mit Wirbelstrombahnen so sehr vergrößert, daß die bremsende Rückwirkung auf
den Antriebsmotor 2 das zulässige Belastungsmoment überschreitet, wird die abstoßende
Wirkung der von den Wirbelströmen herrührenden Gegenfelder auf die Dauermagnete
12 bzw. 13 so groß, daß diese entgegen der vorgespannten Feder
7 den Rückschlußkörper 4 in axialer Richtung zurückdrängen. Das Maß der Vorspannung
der Feder 7 wird dabei so gewählt, daß diese Verschiebungsbewegung erst dann
beginnen kann, wenn die maximal zulässige Bremswirkung durch zu starkes Besetzen
der Magnetlaufbahn mit z. B. Kochgeräten überschritten ist.
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In F i g. 2 zeigt der Ausschnitt A einen Durchbruch
durch die Platten 23 und 14, so daß der kreisscheibenförmige Rückschlußkörper
4 mit den auf ihm befestigten Magneten 12a und 12b bzw. 13a und
13b zu sehen ist, während im Ausschnitt B nur die oberste Deckplatte
23 ausgeschnitten ist, so daß die Platte 14 mit den in sie eingelassenen
lamellierten Polstücken 15 a, 15 b, 15 c und
15 d sowie die ringförinigen Magnete 17 bzw. 18 mit
ihren ringförmigen Polschuhen 19 und 20 bzw. 21 und 22 sichtbar werden.
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In F i g. 3 ist auf der Welle 28 des Motors
29 der kreisscheibenförmige Rückschlußkörper 30 befestigt, der Dauermagnete
31 trägt. Die Platte 32 aus nicht leitendem, wärmebeständigem Werkstoff
trägt auf ihrer Unterseite eine Ringnut 33, in welche die Magnete
31 eintauchen. Um diese Ringnut herum sind in die Platte 32 ringförmige,
radial magnetisierte Dauermagnete 34 bzw. 35 mit ringförmigen Polschuhen
36, 37 bzw. 38, 39 eingelassen, welche mit der Oberkante der Platte
32 bündig abschneiden. Oberhalb der Nut 33 befindet sich auf der Platte
32
ein Kochgerät, z. B. die Pfanne 40. Der Boden 41 dieser Pfanne ist durchgedrückt
und auf der inneren Hohlpartie mit einer Platte 42 und auf der äußeren Randpartie
mit einem Ring 43, beide aus ferromagnetischem Werkstoff, belegt. Die Platte 42
schließt dabei den von den Magneten 31 den Boden 41 wirbelstromerzeugend
durchsetzenden Kraftfluß, während der Ring 43 die Pfanne 40 über die Haftkraft der
Ringmagnete 34 bzw. 35 lösbar mit der Platte 32 verbindet. Hierbei
wird durch die abgeschrägte Poloberfläche 44 der Dauermagnete 31 bewirkt,
daß der Boden 41 der aus gut leitendem Werkstoff bestehenden Pfanne 40 in dem gesamten,
von Kraftlinien durchsetzten Bereich gleichmäßig erwärmt wird.