DE20208346U1 - Heated component - Google Patents
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Description
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28. Mai 200228 May 2002
HOB-001HOB-001
„HOBERG" Haushaltswarenhandelsgesellschaft mit beschränkter Haftung Erntestraße 14, D-60327 Frankfurt am Main"HOBERG" household goods trading company with limited liability Erntestraße 14, D-60327 Frankfurt am Main
Die Erfindung betrifft ein beheizbares Bauteil zur Beheizung eines Behältnisses mit einem Heizelement, einer Heizplatte und einer Sicherungseinrichtung zum Schutz des Heizelements gegen Überhitzung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a heatable component for heating a container with a heating element, a heating plate and a safety device for protecting the heating element against overheating according to the preamble of claim 1.
Beheizbare Bauteile der in Rede stehenden Art werden insbesondere - jedoch keineswegs ausschließlich - als Boiler zum Erhitzen von Flüssigkeiten, wie zum Beispiel als Samowar verwendet. Hierzu wird die zu erwärmende Flüssigkeit in ein Behältnis gegeben, dessen Mantelfläche zumindest bereichsweise auf der Heizplatte des beheizbaren Bauteils zur Auflage kommt. Durch Wärmeleitung wird dann ein Teil der vom Heizelement erzeugten Energie über die Heizplatte und das Behältnis auf die zu erwärmende Flüssigkeit übertragen.Heatable components of the type in question are used in particular - but by no means exclusively - as boilers for heating liquids, such as a samovar. For this purpose, the liquid to be heated is placed in a container, the outer surface of which rests at least partially on the heating plate of the heatable component. Part of the energy generated by the heating element is then transferred via the heating plate and the container to the liquid to be heated by heat conduction.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten beheizbaren Bauteilen wird die für den Wärmeübertrag entscheidende Kontaktfläche zwischen Heizelement und Heizplatte dadurch her-In the case of the heatable components known from the state of the art, the contact surface between the heating element and the heating plate, which is crucial for heat transfer, is created by
gestellt, indem die zumindest abschnittweise geriffelte Mantelfläche des Heizelements zumindest bereichsweise unter Druck durch plastische Verformung in den Boden der Heizplatte eingepresst wird. Nachteilig bei dieser Art der Kontaktvermittlung ist, dass zum Einen die Kontaktfläche zwischen Heizelement und Heizplatte klein ist, und zum Anderen Bereiche existieren können, bei denen keine Verbindung zwischen Heizelement und Heizplatte hergestellt wird. Aufgrund der kleinen Kontaktfläche zwischen Heizelement und Heizplatte findet ein vergleichsweise geringer Wärmeübertrag der vom Heizelement erzeugten Wärmeenergie zur Heizplatte statt, was eine schlechte Nutzung der Energie, wie auch eine hohe Wärmeabstrahlung in den Raum außerhalb des Kontaktbereichs zwischen Heizelement und Heizplatte zur Folge hat. Dadurch kann eine starke Erwärmung dieses Raumes resultieren, was zur Beschädigung von vergleichsweise nahe am Heizelement angeordneten Bauteilen fuhren kann. Des Weiteren kann bei den Abschnitten des Heizelements, bei denen, beim Einpressen des Heizelements in die Heizplatte, kein Kontakt mit der Heizplatte hergestellt wurde, mangels Wärmeabfuhr eine Überhitzung des Heizelements und eine daraus folgende Beschädigung auftreten.by pressing the at least partially corrugated outer surface of the heating element into the base of the heating plate under pressure by plastic deformation at least in some areas. The disadvantage of this type of contact is that, on the one hand, the contact surface between the heating element and the heating plate is small, and, on the other hand, there may be areas where no connection is made between the heating element and the heating plate. Due to the small contact surface between the heating element and the heating plate, there is a comparatively low heat transfer of the thermal energy generated by the heating element to the heating plate, which results in poor use of the energy and high heat radiation into the space outside the contact area between the heating element and the heating plate. This can result in this space heating up considerably, which can lead to damage to components arranged relatively close to the heating element. Furthermore, in the sections of the heating element where no contact was made with the heating plate when the heating element was pressed into the heating plate, the heating element may overheat and be damaged as a result due to a lack of heat dissipation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Anordnung des Heizelements an der Heizplatte dahingehend vorzuschlagen, dass eine vergrößerte Kontaktfläche, wie auch eine sichere Verbindung zwischen Heizelement und Heizplatte hergestellt wird.The object of the present invention is to propose a new arrangement of the heating element on the heating plate in such a way that an enlarged contact area as well as a secure connection between the heating element and the heating plate is produced.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruchs gelöst.This problem is solved by the teaching of the main claim.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere darin, dass die Mantelfläche des Heizelements in Längsrichtung, zumindest abschnittsweise eben ausgebildet und der ebene Bereich der Mantelfläche des Heizelements vollflächig an der Heizplatte anliegend fixiert ist. Dadurch wird eine größere Kontaktfläche und daraus resultierend eine größere Wärmeübergangsfläche zwischen Heizelement und Heizplatte geschaffen. Durch Vergrößerung der Wärmeübergangsfläche kann die vom Heizelement erzeugte Wärmeenergie zu einem größeren Teil in die Heizplatte eingekoppelt werden. Dies hat zum Einen den Vorteil, dass zur gleichen Erwärmung der Heizplatte, aufgrund der vergrößerten Wärmeübergangsfläche, durch das Heizelement eine geringere Wärmeenergie zur Verfügung gestellt werden muss. Da daraus folgend das Heizelement, zur Erzielung der gleichen Wärmeleistung an der Heizplatte, bei geringerer Temperatur betrieben werden kann, wird der das Heizelement umgebende Raum,One advantage of the present invention is that the outer surface of the heating element is flat in the longitudinal direction, at least in sections, and the flat area of the outer surface of the heating element is fixed to the heating plate over its entire surface. This creates a larger contact surface and, as a result, a larger heat transfer surface between the heating element and the heating plate. By increasing the heat transfer surface, a larger part of the heat energy generated by the heating element can be coupled into the heating plate. This has the advantage that, due to the increased heat transfer surface, less heat energy has to be made available by the heating element to heat the heating plate in the same way. As a result, the heating element can be operated at a lower temperature to achieve the same heat output on the heating plate, the space surrounding the heating element is
dessen Erwärmung im Übrigen unerwünscht ist, weniger durch Wärmeabstrahlung erhitzt. Dadurch, dass die Mantelfläche des Heizelements in den Bereichen, in denen ein Wärmeübertrag zur Heizplatte erfolgen soll, eben ausgebildet und vollflächig an der Heizplatte anliegend fixiert ist, wird gewährleistet, dass dem Heizelement ausreichend Wärmeenergie durch die Heizplatte entzogen wird und daher eine Überhitzung und eine daraus folgende Beschädigung des Heizelements vermieden wird.The heating of which is otherwise undesirable, is heated less by heat radiation. The fact that the outer surface of the heating element is flat in the areas where heat is to be transferred to the heating plate and is fixed to the heating plate with its entire surface in contact with the heating plate ensures that sufficient heat energy is extracted from the heating element by the heating plate, thus preventing overheating and the resulting damage to the heating element.
Um das Heizelement und daraus folgend auch das beheizbare Bauteil vor Überhitzung zu schützen, ist es sinnvoll, wenn die Sicherungseinrichtung, durch die, nach Überschreiten der Temperatur der Heizplatte über einen kritischen Wert, der Stromkreis des Heizelements unterbrochen wird, unmittelbar an der Heizplatte anliegend angeordnet ist. Durch direkte Anordnung der Sicherungseinrichtung in dem durch das Heizelement und die Heizplatte festgelegten Heizbereich, kann der Auslösezeitpunkt der Sicherungseinrichtung direkt auf die kritische Temperatur eingestellt werden. Da im Heizbereich das Temperaturniveau im Wesentlichen bedeutend höher als das Temperaturniveau des den Heizbereich umgebenden Raumes ist, spielen Temperaturstöreinflüsse bei einer direkt im Heizbereich angeordneten Sicherungseinrichtung eine wesentlich geringere Rolle als bei einer peripher angeordneten Sicherungseinrichtungen. So kann beispielsweise die Temperatur im Raum außerhalb des Heizbereichs stark durch die Bedingungen am Standort des beheizbaren Bauteils beeinflusst werden. Eine nicht direkt im Heizbereich angeordnete Sicherungseinrichtung kann demzufolge entweder verfrüht oder verspätet ansprechen. Durch die direkte Anordnung der Sicherungseinrichtung am Heizbereich wird dies unterbunden.In order to protect the heating element and consequently also the heated component from overheating, it is advisable to arrange the safety device, which interrupts the heating element's circuit when the temperature of the heating plate exceeds a critical value, directly on the heating plate. By arranging the safety device directly in the heating area defined by the heating element and the heating plate, the triggering time of the safety device can be set directly to the critical temperature. Since the temperature level in the heating area is essentially significantly higher than the temperature level of the room surrounding the heating area, temperature disturbances play a much smaller role in a safety device arranged directly in the heating area than in a peripherally arranged safety device. For example, the temperature in the room outside the heating area can be strongly influenced by the conditions at the location of the heated component. A safety device not arranged directly in the heating area can therefore respond either too early or too late. This is prevented by arranging the safety device directly in the heating area.
Wie die Fixierung des Heizelements an der Heizplatte hergestellt wird, ist fur das Prinzip der Erfindung nicht von Belang. Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird aber das Heizelement mittels Lot- oder Schweißverbindung mit der Heizplatte verbunden.How the heating element is fixed to the heating plate is not important for the principle of the invention. However, according to a preferred embodiment, the heating element is connected to the heating plate by means of a solder or welded connection.
Um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung der gesamten Heizplatte zu gewährleisten, ist es sinnvoll, wenn das Heizelement im Wesentlichen auf seiner gesamten Länge beheizbar ist und sich das Heizelement im Wesentlichen auf die gesamte Fläche der Heizplatte erstreckt. Denkbar ist hier, das Heizelement schneckenförmig oder schlangenförmig auf der Heizplatte anzuordnen.In order to ensure that the entire heating plate is heated as evenly as possible, it is advisable for the heating element to be heatable over essentially its entire length and for the heating element to extend over essentially the entire surface of the heating plate. It is conceivable to arrange the heating element in a spiral or serpentine shape on the heating plate.
Wie der Querschnitt des Heizelements ausgebildet ist, ist für das Prinzip der Erfindung unwesentlich, solange das Heizelement in den Abschnitten, in denen ein Wärmeübertrag zur Heiz-How the cross-section of the heating element is designed is not important for the principle of the invention, as long as the heating element in the sections in which heat transfer to the heating
platte erfolgen soll, eine ebene Mantelfläche aufweist. So ist es möglich, dass das Heizelement einen viereckigen, insbesondere trapezförmigen Querschnitt oder auch im nicht ebenen Bereich der Mantelfläche einen bogenförmigen Querschnitt aufweist.plate has a flat outer surface. It is therefore possible for the heating element to have a square, particularly trapezoidal cross-section or, in the non-flat area of the outer surface, an arcuate cross-section.
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, das Heizelement als Rohr in das ein elektrischer Heizwiderstand, welcher nicht in direktem Kontakt mit dem Rohr ist, eingebracht ist und bei dem der nicht vom Heizwiderstand ausgefüllte Volumenbereich mit einem dielektrischen, granulatförmigen Material, wie beispielsweise Sand, gefüllt ist. Der Sand übernimmt hierbei die Funktion der Kontaktvermittlung zum Wärmeübertrag zwischen Heizwiderstand und innerer Mantelfläche des Heizelements. Durch den Sand wird ebenfalls ein elektrischer Kurzschluss, welcher entstehen würde, wenn das Heizelement mit dem Rohr in elektrisch leitenden Kontakt kommt, verhindert.A preferred embodiment consists in the heating element being designed as a tube into which an electrical heating resistor is inserted, which is not in direct contact with the tube, and in which the volume area not filled by the heating resistor is filled with a dielectric, granular material, such as sand. The sand takes on the function of providing contact for heat transfer between the heating resistor and the inner surface of the heating element. The sand also prevents an electrical short circuit, which would occur if the heating element came into electrically conductive contact with the tube.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Rohr aus einem Metall oder einer Metall-Legierung, insbesondere aus Aluminium oder Eisen oder Kupfer oder Stahl gefertigt.According to a preferred embodiment, the tube is made of a metal or a metal alloy, in particular of aluminum or iron or copper or steel.
Nach einem weiteren bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel ist die Heizplatte des beheizbaren Bauteils im Wesentlichen kreisförmig mit ebener Fläche ausgebildet, wobei das zu beheizende Behältnis auf der Heizplatte zur Auflage bringbar ist.According to a further preferred embodiment, the heating plate of the heatable component is essentially circular with a flat surface, wherein the container to be heated can be placed on the heating plate.
Um eine möglichst verlustfreie Übertragung der vom Heizelement über die Heizplatte zum Behältnis abgegebenen Wärmeenergie zu gewährleisten, ist es sinnvoll, wenn das Heizelement und die Sicherungseinrichtung auf der zur Auflagefläche des Behältnisses gegenüberliegenden Fläche der Heizplatte angeordnet sind.In order to ensure that the heat energy emitted from the heating element via the heating plate to the container is transferred with as little loss as possible, it is advisable for the heating element and the safety device to be arranged on the surface of the heating plate opposite the support surface of the container.
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass das beheizbare Bauteil Bestandteil eines Wasserboilers, insbesondere eines Samowars ist.A preferred embodiment consists in that the heatable component is part of a water boiler, in particular a samovar.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert.The invention is explained below using an embodiment shown in the drawings.
Es zeigenShow it
Fig. 1 ein in einem Samowar integriertes beheizbares Bauteil im Querschnitt;Fig. 1 shows a cross-section of a heatable component integrated in a samovar;
Fig. 2 das beheizbare Bauteil gemäß Fig. 1 in Schnittrichtung A (d.h. die Querschnittrichtung ist um 90 Grad bezüglich Fig. 1 gedreht); Fig. 2 shows the heatable component according to Fig. 1 in section direction A (ie the cross-sectional direction is rotated by 90 degrees with respect to Fig. 1);
Fig. 3 das beheizbare Bauteil gemäß Fig. 1 in Draufsicht. Fig. 3 shows the heatable component according to Fig. 1 in plan view.
In Fig. 1 ist ein beheizbares Bauteil 01 als Bestandteil eines Samowars 02 abgebildet. Am oberen axialen Ende wird das beheizbare Bauteil 01 durch eine ebene, im Wesentlichen kreisförmige Heizplatte 03 abgeschlossen. Auf der Oberseite der Heizplatte 03 kommt ein Behältnis 04 zur Auflage. Das Behältnis 04 verfügt über eine ebenfalls ebene und im Wesentlichen kreisförmige Bodenfläche, deren Durchmesser vorzugsweise in etwa gleich dem Durchmesser der Heizplatte 03 ist. Der Wärmeübertrag der von der Heizplatte 03 auf das Behältnis 04 übertragenen Wärmeenergie wird im Wesentlichen durch den Überlappungsbereich zwischen Heizplatte 03 und der Bodenfläche des Behältnisses 04 festgelegt. Daher ist es sinnvoll, das Behältnis 04 auf der Heizplatte 03 mit einem größt möglichen Überlappungsbereich zur Auflage zu bringen. Zum Entleeren der erwärmten Flüssigkeit 05 ist ein verschließbarer Hahn 13 vorgesehen. Fig. 1 shows a heatable component 01 as part of a samovar 02. At the upper axial end, the heatable component 01 is closed off by a flat, essentially circular heating plate 03. A container 04 rests on the top of the heating plate 03. The container 04 also has a flat and essentially circular base surface, the diameter of which is preferably approximately the same as the diameter of the heating plate 03. The heat transfer of the thermal energy transferred from the heating plate 03 to the container 04 is essentially determined by the overlap area between the heating plate 03 and the base surface of the container 04. It is therefore sensible to place the container 04 on the heating plate 03 with the largest possible overlap area. A closable tap 13 is provided for emptying the heated liquid 05.
Auf der der Auflagefläche des Behältnisses 04 gegenüberliegend angeordneten Fläche der Heizplatte 03 ist das Heizelement 06 sowie eine Sicherungseinrichtung 07 zum Schutz des Heizelements 06 vor Überhitzung angebracht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 06 als elektrischer Heizwiderstand 09 ( siehe Fig. 2 ) ausgeführt. Zur Spannungsversorgung ist der elektrische Heizwiderstand 09 an eine Spannungsquelle 08 angeschlossen, wobei der Stromkreislauf durch eine Schutzeinrichtung 07 unterbrochen wird, wenn die Temperatur der Heizplatte 03 einen kritischen Wert übersteigt. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird das Heizelement 06 erwärmt und die vom Heizelement 06 erzeugte Energie teilweise über die Kontaktflächen Heizelement 06 / Heizplatte 03, Heizplatte 03 / Behältnis 04 sowie Behältnis 04 / Flüssigkeit 05 zur Flüssigkeit 05 transportiert.The heating element 06 and a safety device 07 for protecting the heating element 06 from overheating are attached to the surface of the heating plate 03 opposite the support surface of the container 04. In the present exemplary embodiment, the heating element 06 is designed as an electrical heating resistor 09 (see Fig. 2). To supply voltage, the electrical heating resistor 09 is connected to a voltage source 08, with the circuit being interrupted by a protective device 07 if the temperature of the heating plate 03 exceeds a critical value. By applying an electrical voltage, the heating element 06 is heated and the energy generated by the heating element 06 is partially transported to the liquid 05 via the contact surfaces heating element 06 / heating plate 03, heating plate 03 / container 04 and container 04 / liquid 05.
In Fig. 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt des beheizbaren Bauteils 01 in einem um 90° zur Querschnittrichtung der Fig. 1 gedrehten Querschnitt dargestellt. Das Heizelement 06 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Rohr 10, welches vorzugsweise aus Aluminium gefertigt ist, mit trapezförmig ausgeführter Mantelfläche ausgebildet. Die Basisfläche der Mantelfläche des Heizelements 06 ist hierbei erfindungsgemäß vollflächig, mittels Lötverbindung, auf der Rückseite der Heizplatte 03 fixiert. Im Rohr 10 ist der elektrische Heizwiderstand 09In Fig. 2, an enlarged section of the heatable component 01 is shown in a cross-section rotated by 90° to the cross-sectional direction of Fig. 1. In the present embodiment, the heating element 06 is designed as a tube 10, which is preferably made of aluminum, with a trapezoidal outer surface. According to the invention, the base surface of the outer surface of the heating element 06 is fixed over its entire surface to the back of the heating plate 03 by means of a soldered connection. The electrical heating resistor 09 is located in the tube 10.
dergestalt eingebracht, so dass kein direkter Kontakt zwischen elektrischemsuch that no direct contact between electrical
Heizwiderstand 09 und den Innenflächen des Rohres 10 entsteht. Der Volumenbereich des Rohres 10, welcher nicht vom elektrischen Heizwiderstand 09 ausgefüllt ist, ist mit einem granulatförmigen, dielektrischen Material 11 gefüllt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem granulatförmigen, dielektrischen Material 11 um Sand 11. Um die Heizplatte 03 auf ihrer gesamten Fläche im Wesentlichen gleichmäßig zu erwärmen, ist das Heizelement 06, wie aus Fig. 3 ersichtlich, schneckenförmig auf der Heizplatte 03 angeordnet. Um ein zuverlässiges Ansprechen der Sicherungseinrichtung 07 zum Schutz des Heizelements 06 gegen Überhitzung zu gewährleisten, ist die Sicherungseinrichtung 07 direkt auf der Heizplatte 03 angebracht. Dadurch können Störeinflüsse weitestgehend vernachlässigt werden, was zur Folge hat, dass ein verfrühtes oder verspätetes Auslösen der Sicherungseinrichtung 07 weitestgehend unterbunden wird.Heating resistor 09 and the inner surfaces of the tube 10. The volume area of the tube 10 which is not filled by the electrical heating resistor 09 is filled with a granular, dielectric material 11. In the present exemplary embodiment, the granular, dielectric material 11 is sand 11. In order to heat the heating plate 03 essentially evenly over its entire surface, the heating element 06 is arranged in a spiral shape on the heating plate 03, as can be seen from Fig. 3. In order to ensure reliable response of the safety device 07 to protect the heating element 06 against overheating, the safety device 07 is attached directly to the heating plate 03. As a result, interference can be largely neglected, which means that premature or delayed triggering of the safety device 07 is largely prevented.
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Cited By (2)
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| CN102933124A (en) * | 2010-04-01 | 2013-02-13 | I.R.C.A.（共同）股份公司工业铠装及类似电阻 | Beverage dispensing machine |
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2002
- 2002-05-28 DE DE20208346U patent/DE20208346U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20020919 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20051201 |